火电厂锅炉燃烧改造方案

火电厂锅炉燃烧改造方案

在中国严重缺乏燃料的情况下，富源汽油厂的锅炉燃料变得越来越紧张。尤其是在近年煤种多变和煤质低劣同时机组调峰起停次数增加的情况下,燃烧用油已成为火电厂一笔很大的成本支出。因此,节约煤粉锅炉燃油已成为火电厂节能方面的重要课题之一。1机组起停耗油表1为国电荆门热电厂某年耗油情况的统计。该年度全厂累计耗油2942t,其中机组起停耗油达2084t,占总耗油量的70.85%。可见,要降低电厂燃油耗用量,主要在于降低机组起停用油量。2燃烧及主要技术状态荆门热电厂5号锅炉系哈尔滨锅炉厂生产的HG670/140-8型单汽包中间再热自然循环煤粉炉,于1983年11月投产,是我国早期的200MW燃煤机组。该炉制粉系统采用钢球磨中间储仓式乏气送粉,设计燃煤为贫煤,采用平衡通风、固态机械除渣方式,配水膜除尘器。燃烧器四角布置,ϕ1200mm,ϕ600mm双切圆燃烧,每角燃烧器分为上下两组,各布置2层一次风喷口、1层油配风口、3层二次风喷口。其中下层油配风口分别安装有一条轻油枪和一条重油枪,上层油配风口安装有一条重油枪,油枪均为机械压力雾化式。16个一次风喷口分别由16台给粉机供应送粉。锅炉炉膛深11.66m,炉膛宽13.66m,炉膛高36.7m,燃烧器标高22.1005m,净高8.7m。2001年2月,为满足低负荷要求,将上组燃烧器的C,D层改为浓淡燃烧器,燃烧器布置如图1所示,该炉的主要设计参数见表2。荆门热电厂5号炉重油、轻油系统并存,轻油主要用于点火,重油主要用于助燃。表3为油枪配置及轻、重油消耗情况。锅炉冷态点火起动一次耗轻油约6t、重油约55t,停炉一次耗轻油约4t、重油约18t。3低负荷燃烧加煤粉技术要降低机组起停用油,必须减少机组在起停中的投油时间和单位投油量,为此,对荆门热电厂5号锅炉燃烧器采用了小油枪直接点煤粉技术进行改造,具体改造方案如下。3.1小油枪燃烧设备布置拆除B层燃烧器,安装小油枪燃烧器。根据现场条件,结合一次风管的走向,对炉膛1,2,3,4号角小油枪燃烧器分别采取了两种不同型式的布置,四角整体布置见图2。3.2小油枪燃烧结构设计小油枪燃烧器是一种供煤粉锅炉点火和稳燃用的节油装置,其基本原理是在煤粉燃烧器内装置一小型油燃烧器(简称小油枪),并且小油枪火焰位于煤粉射流根部中心,由于此处煤粉浓度大,有火焰传播能力,故能在冷炉条件下用较小的油火焰点燃喷出的全部煤粉。图3为小油枪燃烧器结构图。a)油枪布置在一次风中,燃油介质为轻油,以煤带油、煤油混燃,节油效果明显。b)油枪布置在一次风中,煤油混燃,为一次风的燃烧提供了稳定的根部火焰,更利于热态点炉和低负荷稳定运行。c)小油枪燃烧器喷口具有良好的稳燃作用,不但可以稳燃煤粉,对小油枪也有很好的稳燃效果。d)在燃烧器喷口和一次风箱中给小油枪设计专用通道,避免小油枪和一次风的接触,解决了小油枪的磨损问题,保证了小油枪的使用寿命。e)在小油枪套管中加装调节风,调节风解决了小油枪的冷却、着火距离的控制问题,又解决了油燃烧用风问题,避免了煤油抢风而造成飞灰可燃物增加。用调节风来调整横置“V”型体形成的回流区,保护燃烧器喷口和小油枪喷嘴不被烧坏。3.3b层燃烧喷口a)1,2号角小油枪燃烧器为垂直折向式结构,入口端上折,为错开上下部二次风道的空间,小油枪燃烧器的水平段长度达到2300mm,总长3300mm,见图3。b)3,4号角小油枪燃烧器为水平折向式结构,入口端内折,即向炉前偏折,小油枪燃烧器的水平段长度1700mm,总长2700mm,见图3。c)调节冷却风从甲乙送风机出口联通管引出,甲乙侧各引一根,直径为219mm,并分别接至1,4号角和2,3号角,入口安装手动隔断总门,各角安装手动调节分门。d)为配合小油枪的安装,对B层四角共四支一次风管分别进行了移位处理。其中1,2号角(锅炉前墙)是将一次风管弯头仰角加大约4.5°,从而使出口端平面垂直上移500mm;3,4号角(锅炉后墙)是将一次风管水平前移(往炉前)500mm。e)B层燃烧器喷口采用带小油枪的双回流燃烧器喷口,图4为双回流燃烧器喷口图。双回流燃烧器喷口是在燃烧器喷口利用横置钝体和竖置钝体,卷吸水平和竖直两个方向上的高温烟气,强化一次风与高温烟气的湍流混合,同时强化了着火后浓淡两股气流的混合,使煤粉气流升温快,着火更容易。小油枪从燃烧器喷口的横置“V”型体中伸出,油枪用套管固定,套管及“V”型体中送调节风,调节风一方面起到冷却油枪的作用,控制着火距离,另一方面还可以起到给油枪根部送风的目的。同时横置“V”型体又起到了稳定油枪着火的目的。4煤粉点火及燃烧系统5号炉小油枪燃烧器在第一次正式投运时,首先点燃1,3号小油枪,10min后点燃2,4号小油枪,现场观察,小油枪油压1.75MPa,火焰不长。随后起动2号排粉机(B层),风压2300Pa,投5,7号给粉机(B层1,3号角),10min后投6,8号给粉机(B层2,4号角),起动后给粉机转速为150r/min,逐步调整到200r/min,250r/min,300r/min。总体上看,炉内燃烧情况可以分为三个阶段:第一阶段,点火到并网阶段,只有部分煤粉着火,炉膛负压稳定,没有燃烧的煤粉往冷灰斗掉、往尾部烟道走的情况比较严重;第二阶段,0～20MW负荷阶段,煤粉燃烧不完全,炉膛负压波动大,给粉量不能多;第三阶段,20MW负荷以上,煤粉燃烧完全,炉膛火焰光亮,负压稳定。起动过程中,测得油压1.8MPa时,小油枪出力380～390kg/h。起动全过程从点火到油枪解列约9h,消耗轻油约14t,折合重油约28t,大大低于日常冷态起动耗重油50～60t/次的水平。小油枪改造后,系统的安全性也大幅提高,轻油的可燃性好且便于运输,着火及燃烧稳定性强,轻油系统布置也较简单且不须复杂的蒸汽伴热系统,因此比重油系统更加稳定、安全、可靠。同时,小油枪布置在一次风中,更有利于煤粉着火和稳定燃烧,可缩短锅炉起动及机组并网时间。5加强对小油枪点火的保护a)点火初期,煤粉燃烧不完全,大量煤粉被带入尾部烟道,捕滴器下煤粉较多,但无油迹。分析认为,点火初期煤粉燃烧不完全的现象是难以避免的。但是,油的燃烧是完全的,不会有油煤混合到尾部烟道的情况。b)空气预热器吹灰汽源仅由汽机高压缸排汽(即二段抽汽)供给,在锅炉起动初期及低负荷运行阶段,空气预热器缺乏可靠的蒸汽吹灰汽源。为做好尾部烟道再燃烧的预防措施,在本炉蒸汽推动母管上接入一路汽源作为空气预热器蒸汽吹灰常用汽源(推动母管蒸汽为0.8～1.3MPa常供汽源)。c)由于煤粉仓漏风,锅炉停运后,粉仓温度高,粉仓存粉不能过多,小油枪点火时无足够的粉量供给。对粉仓用烟雾弹作气密试验,查找漏点,消除漏风,保证停炉后粉仓能够继续保存一定的煤粉,满足下一次点火起动的需要,最大限度地发挥小油枪的节油优势。d)轻油出力过小,油管中的金属杂质易堵塞油枪头。将轻油环形母管由直径32mm更换为直径42mm的20G钢管,并将母管上原Dg20手动分门更换为Dg32的手动门,Dg50手动总门不动。改进后,单根轻油枪出力可达600kg/h,流量有调节裕量。在油母管上安装2个滤网,定期清洗油滤网,保证颗粒度小于0.1mm。经过上述改进后,5号炉冷态点火,点燃1,2,3,4号4支小油枪,雾化较好,着火正常,火炬无黑边,燃烧比较完全,烟囱无黑烟。4支油枪投运,油压1.7MPa,每支油枪出力550kg/h,小油枪着火正常后即可投粉,无需延时。整个起动时间