锅炉微油点火技术的应用

锅炉微油点火技术的应用

0微油点火技术改造随着对标管理的深入和汽油价格的不断上涨，减少汽油价格不仅是对标管理，也是公司生存和发展的一项紧迫任务。针对扬州发电有限公司(简称扬州电厂)机组启停用油量大的特点,选择对一层燃烧器进行微油点火技术改造。微油点火技术是用微量的油,通过专门设计的燃烧器点燃大量煤粉的技术。作为等离子点火技术的一个替代品,由于初投资相对低廉且维护量小,从2000年起,该项技术逐步在一些小容量锅炉上开始试用、推广,并取得了较满意的效果。迄今为止,该项技术在1000t/h容量以上的锅炉,尤其是燃用贫煤、直吹式制粉系统的大型锅炉上的应用上,成功的案例还不多。本文以扬州电厂#6炉为例,对该类型锅炉的微油点火技术的应用做简要分析和探讨。1燃烧火炬的燃烧过程微油点火技术的基本原理是以高温的柴油火焰直接点燃煤粉。该点火装置利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎,雾化成超细油滴进行燃烧,同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容、后期加热,在极短的时间内完成油滴的蒸发气化,使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料,燃油火焰的外焰温度可达1500～2000℃。一次风粉送入微油点火煤粉燃烧器经浓淡分离后,使浓相煤粉进入燃油火焰区,在约0.1s内迅速着火,并为淡相煤粉提供高温热源,使淡相煤粉也迅速着火,最终形成稳定的燃烧火炬。燃烧器壁面采用气膜冷却技术,可冷却燃烧器壁面,防烧损、防结渣,用除盐水对电极及线圈进行冷却。等离子点火器本体部分工作原理如图1所示。2u3000地面送粉系统扬州电厂#6炉为东方锅炉厂生产的DG-1036/18.2-114型煤粉炉。该炉燃烧器采用四角布置切圆燃烧,制粉系统采用中速磨正压直吹式送粉系统,单炉膛∏型布置、平衡通风、固态排渣,燃烧以贫煤为主的混煤。该锅炉共有点火油枪12支,使用#0轻柴油,单支油枪出力1500kg/h。该锅炉于2005年4月投产,2006年5月安装了微油点火系统(未装暖风器),首次点火节油率49%,后经过运行方案的调整于2006年9月18日机组调停后启动,投用效果良好,节油率达80%。2.1燃料特征扬州电厂燃油为#0轻柴油,燃煤特性见表1。2.2bmcr火炬研磨煤机炉前布置5台HP-843型中速磨煤机,采用正压直吹式制粉系统,每台磨煤机出口4根煤粉管道接一层燃烧器,4台磨煤机就可满足BMCR负荷,1台备用。磨煤机参数为:型号,HP-843;形式,碗式中速磨煤机;最大出力,49t/h(HGI=74,R90=16%);最小出力,6t/h;煤粉细度,R90=12%～16%;制造厂家,上海重型机器厂。3微油点火燃料要提高煤粉的燃烧特性(1)将最下层一次风喷口改为微油点火燃烧器。其理由是:1)由于煤的燃烧行程较燃油要长,对锅炉汽温的影响比较大,所以从控制升炉启动的升温速度考虑,将微油点火燃烧器放置在最下层的位置;2)由于点火初期煤粉的燃烬率较低,放置在最下层可以增加煤粉在炉膛内的停留时间,提高煤粉的燃尽率,同时尽量降低锅炉尾部再燃烧的可能性;3)由于微油点火燃烧器设计机理的限制,不可避免地改变了原喷口的燃烧特性,在一定程度上降低了该喷口不投油时的燃烧稳定性。可考虑将其放置在最下层,这样可减小对炉膛动力场和燃烧特性的影响,尽量维持锅炉的稳燃特性。同时,要求该燃烧器与原喷口的风阻应尽量保持一致,以保证各煤层的出粉均匀。(2)由于扬州电厂#6炉大修的工期较紧,未能安装一次风加热系统,所以该系统主要由燃油系统、压缩空气系统、高压风系统、火检系统、壁温检测及热工控制系统组成。(3)根据微油点火燃烧器在实际升炉的应用过程,对原锅炉DCS系统的煤层点火逻辑进行修改,以适应新的机组启动。(4)针对扬州电厂的实际煤种(应用基挥发分14%左右),采用了三级能级放大,主、辅气化油枪(设计为90kg/h)的燃烧方式,以强化在燃烧器内的燃烧强度,提高煤粉的燃尽率。4调试计划4.1大油枪投用量#61磨煤机未装暖风器,原规定启动制粉系统需将一次风温加热至150℃,如此则需投用3支1.5t/h的大油枪约3h才能达到规定温度,约需耗油13.5t/h。讨论决定,在油枪投用后,炉膛温度达到280℃后投用气化油枪,启动#61磨煤机,直接投粉。4.2炉秆温度鉴于机组上次点火时,在转向室温度为340℃时炉膛温度难以再提高,为了减少炉膛热损失,将总风量控制在3×105m3/h以内并将除一、二层外的二次风挡板全部关闭。4.3次风压随机及一次风压此次点火计划在升炉全过程(除早期暖炉)不使用大油枪助燃,同时启动2台一次风机便于启动#62、#63磨煤机时一次风压的平稳控制,有利于炉膛燃烧的稳定。4.4降低炉秆温度机组并网后,汽轮机调门往往连续开大以迅速达到初负荷暖机。但此时锅炉的蒸发量相对机组冲转时的蒸发量要大出许多,同时炉膛水冷壁和其他受热面的吸热量也急剧增加,从而降低了炉膛温度,使炉内的着火环境恶化。鉴于以上分析,决定在并网后及时增加下煤量的同时,放慢开汽机调门升负荷的速率,待炉膛温度回升,煤份燃尽率恢复到较高程度后再以正常速度升负荷。5降低锅炉发电油枪点火扬州电厂#6机组于2006年9月18日凌晨第9期赵涵,等:利用微油点火技术降低锅炉发电油耗·15·2:33锅炉点火,全程投入微油点火燃烧器(点火初期使用大油枪暖炉近1h),全面检查运行良好,能满足锅炉升温升压要求。9:17机组负荷190MW,停用所有气化油枪。全程(包括启动前校油枪)共用油10t。6煤粉燃烧性能测试(1)#61磨煤机于2006年9月18日3:14启动,其出口温度从45℃一直稳步上升,至5:00左右达到60℃。实践证明,提前在较低一次风温(57℃)的情况下启动磨煤机,并下少量的煤保持出口温度在45℃以上是可行的。通过计算,单此项措施就比原方案节油9.72t。(2)锅炉启动初期升温升压速率。相对于大油枪而言,采用微油点火技术对锅炉启动初期升温升压速率较难控制。但根据现场实际,适当调整下煤量是可以满足启动要求的。此次升温升压速率为:主汽压升压速度,0.025MPa/min;主汽温升温速度,1.65℃/min;再热汽温升温速度,1.57℃/min。以上速率均符合规程规定。(3)在炉膛冷态的启动初期,对煤粉燃尽率进行分析。对用油数据进行分析,计算出气化油枪单支出力为105kg/h。#61磨煤机下煤量10～14t/h时的升温升压速度与往日的升炉曲线相近。平时#6炉启动初期用油约5t/h,柴油的低位发热量为43MJ/kg左右,正好为燃用煤发热量的2倍。按柴油的燃尽率为98%、气化油枪燃尽率为100%、入炉煤量平均12t/h计算,折算此刻煤粉的燃尽率η。5000×43×0.98=12000×21.61×η+840×43,η=67.3%。此次点火初期煤粉燃尽率为67%左右,基本达到预期目标。(4)燃烧器出口火焰温度对燃烧的影响。此次启动初期燃烧器出口火焰温度较高,火焰皆呈明亮的白色,在不同工况下共测量了3次,数据见表2。从表2可以看出,当煤粉在磨煤机下煤量18t/h左右时喷口火焰温度最高,达到燃烧器的最佳工况;当下煤量达到28t/h时,喷口火焰的温度明显下降。7降低了80t的煤(1)扬州电厂330MW机组汽机温态、锅炉冷态时的启动用油标杆值为50t。此次用油10t,对比以前的标杆值,降低了40t。(2)升炉节油率(未使用暖风器)为80%。(3)此次比正常启动多用煤约120t,以450元/t计,燃油以6000元/t计,此次启动约节约19万元。(4)如能使用暖风器则可免去大油枪暖炉过程。大油枪暖炉共用油4.21t,如用气化油枪代替则仅用0.84t,可再节约3.37t,节油率可达87%以上。8微油点火燃烧投运过程中可能出现的问题燃油成本是生产发电成本的重要组成部分,且节能潜力巨大。通过此次技改,大幅度刷新了扬州电厂启动燃油的标杆值,使其330MW机组的启动用油水平达到了同类型机组的先进水平,同时也为今后的机组启动积累了经验,树立了新的标杆。总的来说,此次微油点火燃烧器的投用取得了较理想的效果,但在使用中仍存在着一些问题和有待改进的地方。(1)由于燃烧器出口温度达到1200℃,当燃用灰熔点在1200℃以下的煤种时,易出现喷口结焦的现象。如在此次锅炉启动过程中,#2角曾在喷口结渣,后被运行人员及时清除。所以在气化油枪投运过程中,运行人员应加强燃烧器喷口