微油点火装置的研究

微油点火装置的研究

1气化燃烧煤粉的特点（1）微油消耗燃烧燃料的工作原理是直接粉碎燃料，并用压缩空气高速射流将燃料溶解在致密的油滴上，从而燃烧。同时，初始燃烧热量用于燃料的燃烧，最终燃烧速率在短时内完成，燃油滴的蒸发和气体释放，使油枪直接燃烧气体燃材料，大大提高燃烧效率和火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性强、传播速度快,火焰中心温度达1200～1800℃,可在高温火核煤粉燃烧器内直接点燃煤粉燃烧,从而实现锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。压缩空气主要用于点火时实现燃油雾化、正常燃烧时加速燃油气化及补充前燃烧需要的氧气,高压风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧气。(2)直接点燃煤粉工作原理是微油量气化油枪燃烧形成的火焰,在煤粉燃烧器内形成温度梯度极大的局部高温火核,使进入一次室的浓相煤粉通过气化燃烧火核时,煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎,并释放出大量的挥发分迅速着火燃烧。然后,由自己着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧之目的,大大减少了煤粉燃烧所需要的引燃能量,满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的要求。周界冷却二次风主要用于保护喷口安全,防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。2空气阀、压力测点、plc柜、就地控制箱微油点火装置主要由点火箱、火焰检测探头、油阀、压缩空气阀、压力测点、PLC柜、触摸屏、就地控制箱等组成。主要技术参数如下:微油点火装置由微油点火系统、煤粉燃烧系统、送粉系统、热工监测和控制系统4部分组成。2.1燃油系统的安装微油点火系统由微油量气化油枪、燃油系统、压缩空气系统、灭火保护风机系统组成。(1)微油量气化油枪由进油管、蒸发管、多级扩容器、喷嘴、进气管及点火装置组成。(2)燃油系统。利用原炉前燃油系统,在#3角燃油平台处原燃油阀前接1根不锈钢管作为微油量点火燃油来源,在来油管上安装来油总门,并按顺序安装1台燃油主过滤器,在#1、#3角处分别安装燃油气动阀前入口门、燃油气动阀、燃油角过滤器、燃油气动阀出口门、旁路阀,通过球形接头和高压燃油软管进行连接,然后,再通过燃油软管和气化油枪的连接,完成整个燃油系统的安装过程,如图1所示。(3)压缩空气系统。由化学压缩机接1根钢管作为压缩空气母管,在压缩空气母管上安装总门和过滤器,由母管向#1、#3点火燃烧器处引分支管,在每角的分支管道上安装气动阀、气动阀出入阀及旁路阀等构成压缩空气系统,如图2所示。(4)灭火保护风机系统。微油量气化油枪在运行和备用期间,需要有风压为4000Pa、出力为3000m3/h的助燃吹扫风,根据现场实际情况,利用原灭火保护风机管路,更换原灭火保护风机(出力增加),在锅炉#1、#3角燃烧器处各安装1根金属软管,一端与原灭火保护风机管路连接,另一端接入微油点火油枪,如图3所示。2.2燃烧、冷却等组成煤粉燃烧系统由煤粉浓缩器、一次燃烧室、二次燃烧室、周界冷却风等组成。微油点火及稳燃煤粉燃烧器布置在下层一次风喷口处,作为点火燃烧器和主燃烧器使用。2.3送粉系统该系统是利用了原有送粉管道和设备。2.4劳动监察和系统工程该系统用于实现微油气化直接燃烧煤粉过程的启、停控制与过程参数的采集与监测,确保系统安全运行。3微油点火控制要点微油点火装置启动前应检查以下6个项目。(1)燃油系统管道应连接完好,各阀门开关应灵活,无漏泄现象。(2)检查点火装置、火检系统是否正常,检查保护动作是否正常,火检探头应清洁,应保证火检探头的可靠性。(3)联系化学运行有关人员,保证压缩空气系统正常且阀门开关灵活。(4)触摸屏及其控制系统应完好,备用,火焰监视器应投入。(5)灭火保护风机应处于备用状态,管路连接应完好。(6)送粉系统应具备启动条件。启动前的准备工作有以下6个方面。(1)保证就地控制箱的电源有电和压缩空气总阀、微油点火来油总门在开启状态,燃油气动阀在关闭状态,各角燃油气动阀出入门的位置为开启状态,压缩空气总门在开启状态,压缩空气气动阀在关闭状态,各角压缩空气气动阀出入门的位置为开启状态。(2)调整燃油系统主过滤器前来油门,保持微油点火来油总门油压在0.8～1.0MPa之间。(3)联系值长和化学启动空压机有关人员,调整各角点火器压缩空气门,保证压缩空气压力在0.4～0.6MPa之间;空压机运转状态正常。(4)由邻炉拉粉,粉仓粉位应达到3.5m。(5)启动灭火保护风机且联锁试验正常。(6)微油点火联锁及保护试验良好。微油点火油枪启动有以下11个步骤。(1)启动1套引、送风机,调整炉膛负压在规定范围内,通风5min,对一次风管逐个吹扫后关闭一次风门。(2)调整总风压≥2500Pa,开启投入微油点火对应一次风门,维持一次风速22m/s左右。此时,其他一次风门在关闭位置;对应周界冷却风的二次风门开度在40%,其他二次风门开度为10%～20%。(3)在微油点火操作画面上将微油点火首出复位。(4)按对应微油点火的点火器图标,按动“启动”图标,点火器图标由绿色变为红色,点火器送电,高能点火电器开始打火。(5)按对应的燃油气动阀图标,按动“启动”图标,燃油气动阀图标由绿色变为红色,燃油电动阀送电启动开始投油;待火检指示变成红色闪动后,延时5s,自动开启压缩空气电动阀,压缩空气气动阀图标由绿色变为红色,压缩空气气动阀送电启动开始投压缩空气,微油点火成功。(6)若油角阀开启点火30s后仍无火检证实,发出微油点火失败报警,停止点火器,关闭燃油气动阀,此次微油点火失败。(7)将微油点火联锁保护投入,它可起到微油点火投粉时保护炉膛的作用。(8)微油量气化油枪点火成功后,在触摸屏上点火器图标,按动“停止”图标,点火器图标由红色变为绿色,点火器断电。如不按点火器“停止”键,点火器延时30s会自动停止。(9)微油点火成功后,投入微油点火气化油枪对应角的给粉机,调整给粉机转速保持在300～350r/min,应根据实际燃烧状况来调整给粉机转速。(10)在煤粉着火40～60min后,逐渐开大各层的二次风门,保证燃烧的用氧量和冷却喷口。(11)根据锅炉的升温升压速度,调节给粉机转速,根据实际情况可投入另一支微油点火油枪,也可根据锅炉负荷、燃烧情况,停止微油点火油枪运行。微油点火油枪停止有以下4个步骤。(1)在触摸屏上解除微油点火油枪联锁保护。(2)按对应燃油电动球阀“停止”按键,燃油电动球阀指示灯由红色变为绿色,证明燃油电动球阀关闭,火焰信号消失,证明小油量气化油枪已停止运行。(3)待吹扫10min后,按对应的压缩空气电磁阀“停止”按键,压缩空气电磁阀指示灯由红色变为绿色,压缩空气电磁阀断电关闭,微油点火系统停止。停止空压机运转。(4)关闭微油点火燃油气动阀出入门,关闭压缩空气气动阀出入门,关闭微油点火燃油总门、压缩空气来气总门。微油点火油枪启动、停止注意事项有如下10个方面。(1)微量点火油枪时,及时调节角燃油压力在0.8～1.0MPa范围内,监视油温在20～40℃范围内。在油阀开启后,油阀后压力和点火器正常,微油量油枪不着火,可能是油喷嘴堵塞,需要对油喷嘴进行清洗后方可正常投入运行。(2)保持压缩空气压力维持在0.4～0.6MPa,经常就地检查压缩空气压力变化情况。(3)保持灭火保护风机出口压力在4000Pa以上,在微油点火启动前投入,可以吹扫管道和火检探头及油枪套筒内的积灰。(4)应经常观察微油点火的火检显示状态,就地观察油枪燃烧情况,及时调整二次风的配比,保证煤粉燃烧的需要。发现燃烧恶化,立即停止微量点火油枪运行,查明原因后重新点火。第3期胡明君,等:微油点火装置的工作原理及其应用·21·(5)应及时观察燃油系统、压缩空气系统的压力和灭火保护风机压力的变化情况,及时分析判断小油枪的运行状况,发现问题及时处理。(6)锅炉启动运行时,在中小油枪不能满足运行要求的情况下,应及时投入辅助油枪助燃,保持燃烧稳定,以防止炉膛爆燃事故发生。(7)保持总风压2500Pa以上,为防止微油点火油枪对应一次风管喷口结焦和保护喷口安全,在使用微油点火油枪时,开启对应二次风风门40%以上,保证足够周界冷却风量。(8)应经常检查燃油系统、压缩空气系统、灭火保护风机系统运行情况。(9)在冷态启动过程中,达到停油运行条件时,要先解除微油火检保护,再停止微油枪运行。(10)在锅炉低负荷稳燃过程中,不需要投入微油火检保护。4经济分析4.16年#4炉每台炉启动时间锅炉进行微油量气化燃烧直接点燃煤粉技术改造后,按采用了该技术启动锅炉16次计算(2006年#1～#4炉共启动65次,平均每台炉16次)。若原方式锅炉启动1次平均耗油15t,采用微油量气化燃烧直接点燃煤粉系统启动锅炉每次耗油1.2t,其节油率为(1-1.2/15)×100%=92%。4.2燃烧煤粉的能耗及运行费用锅炉每年启、停节约运行费用。采用微油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧技术启、停1次总费用。燃油费用。启、停1次总耗油1.2t,燃油价格为0.6万元/t,燃油费用为1.2×0.6=0.72(万元)。燃煤费用为每次点火启动平均总耗油量为15t,燃油效益为98%,微油量点火期间煤粉平均燃烧效率为90%,则每次点火启动折算所需要的燃煤量为40t,燃煤价格平均为0.04万元/t,燃煤费用为40×0.04=1.6(万元)。制粉厂用电费用。钢球磨煤机制粉平均单耗为25(kW·h)/t,对应燃煤量制粉消耗电能为25×40=1000(kW·h),厂用电价格为0.26元/(kW·h),制粉耗电费用为1000×0.26=0.026(万元)。微油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧技术启、停1次总费用为0.72+1.6+0.026=2.346(万元)。采用原油枪方式启动运行费用。每次点火启动平均总耗油量为15t,采用原油枪方式启1次运行费用为0.6×15=9.0(万元)。每启动1次可节约运行费用为9.0-2.346=6.654(万元)。每年节约运行费用。每年用于启动节约的运行费用为6.654×16=106.464(万元)。锅炉每年用于低负荷稳燃节约的运行费用。锅炉每年用于机组低负荷稳燃用油按150t计算,燃油费用为150×0.6=90(万元)。采用微油量气化燃烧直接点燃煤粉系统进行低负荷稳燃,用油5.76t(按节油率计算),燃油费用为5.76×0.6=3.456(万元)。采用微油量气化燃烧直接点燃煤粉系统进行低负荷稳燃,按等热值计算,则用煤311t,燃煤费用为0.04×311=12.44(万元)。采用微油量气化燃烧直接点燃煤粉系统进行低负荷稳燃,燃烧煤粉制粉电费。制备311t煤粉需消耗电量为311×25=7775(kW·h),制备311t煤粉需耗电费用为7775×0.26×0.0001=0.20215(万元)。用于低负荷稳燃时,采用微油量点燃煤粉系统节约的运行费用为90-3.456-12.44-0.202=73.902