锅炉点火助燃油系统技术的选择

锅炉点火助燃油系统技术的选择

1锅炉辅助燃油系统的总结1.1锅炉燃料油燃烧时间锅炉助燃系统是隶属于燃煤电厂的辅助系统。它的主要功能是锅炉的启动和低负荷辅助燃烧，以及根据锅炉安全监控系统（fsss）的指示供应锅炉的燃料。用煤粉作为锅炉燃料,锅炉启动时,不易直接点燃煤粉,需要用油点火对炉膛预热,当预热到一定温度后才能投入煤粉燃烧。对于煤粉锅炉,低负荷运行不能稳定燃烧时,需用燃油助燃。锅炉正常运行时遇到故障工况时,如中速磨直吹式系统的一台磨煤机突然跳机时,锅炉安全监测系统(FSSS)会根据预设好的程控指令要求投油助燃,以保证锅炉炉膛内安全、正常的燃烧组织。1.2点助燃技术为了应对日益短缺的石油资源和不断上涨的油价,一系列节省或替代燃油的点火助燃技术被研究出来,主要有等离子点火稳燃技术、少油点火技术。现将相关技术简介如下:1.2.1燃烧风粉煤种调湿见图2利用高温等离子体作为煤粉燃烧器的点火源,首先点燃一级燃烧筒内浓缩的煤粉气流,进而逐级点燃二级、三级风粉混合物。从而达到冷炉直接投粉启动锅炉的目的。优点:燃油消耗较少,可以点燃烟煤,由临近机组提供热风的情况下可以实现无油点火;初期可以投用电除尘。缺点:点火能量小只能点燃优质(挥发份较高)煤种;电极寿命短,厂用电消耗量大。1.2.2点火控制装置将出力较小的油枪(300~500Kg/h)插入煤粉燃烧器喷口处,点火时依靠小油枪从煤粉燃烧器中心点燃煤粉,同时需要大油枪从临近的位置助燃。优点:提前投粉燃烧,节约燃油20~30%,投资较小。缺点:技术落后,适用煤种范围窄,节油效果差;油煤混烧,无法投用电除尘。2采用等火置技术经济论证法2.1煤质资料适用比例以某工程为例,煤质资料如下表:从以上煤质资料可以看出,煤种的挥发分均在24.5%以上,水分含量也较低,属于易燃的煤种,完全适用于等离子点火装置。2.2等离子煤粉锅炉控制系统等离子点火装置的配置主要由以下几部分组成:(1)等离子煤粉燃烧器和等离子发生器;(2)冷却水系统;(3)载体风系统;(4)火检系统;(5)电源系统;(6)控制监测系统;(7)冷炉制粉系统;2.3等距装置的经济分析2.3.1节约燃油及能耗费用按发改办能源【2007】163号文及中电联技经【2007】7号文中燃油耗量指标的相关数值,两台超超临界600MW机组试运行期间消耗的燃油定量为9242t。如果在机组初期投用等离子装置,整个试运期间的燃油消耗量按节油80%考虑,即耗油1848t,可节约燃油7394t。据此可做以下分析计算:(1)节约的燃油费用按0号柴油价格6120元/t计算,则节约燃油费用为:6120×7394=4525万元(2)同时段代替燃油的燃煤费用由于利用燃煤代替了燃油,应计算出燃煤的费用,7200t燃油折算到消耗的标准煤为:(10000kcal/kg)×7395t/(7000kcal/kg)×(750元/t)=792万元(式中:10000kcal/kg为0号轻柴油的低位发热量,7000kcal/kg为标准煤的低位发热量,750元/t为标煤价。)(3)同时段制粉系统和等离子点火系统的耗电费用按每t煤平均制粉单耗为9kWh/t、等离子燃烧器耗电为20kWh/t,厂用电价格为上网电价0.41元/kWh计,则耗电费用为:15975t×(9+20)×0.41≈19万元根据目前的价格水平,全套等离子点火装置及其配套设施的总投资暂按每台炉320万元计列;(5)在试运阶段节约的投资:由以上可知,在试运行期间可节约投资为:4525-792-19-320x2=3074万元2.3.2运行成本及运行成本按每只枪每小时运行成本核算,计算前提为假设采用油系统点火和采用等离子点火装置点火时每小时输入炉膛的热量是相同的。(1)等离子点火装置阴极每小时运行成本:阴极寿命为50小时,价格为500元,每小时运行成本为:500/50=10元/小时(2)等离子点火装置阳极每小时运行成本:阳极平均寿命为400小时,价格为4000元,每小时运行成本为:4000/400=10元/小时(3)等离子点火装置火嘴每小时运行成本:火嘴的使用寿命为8年(年运行小时为5000),价格为80,000元,每小时运行成本为:80000/(8×5000)=2元/时(4)等离子点火装置每小时耗电费用:每小时等离子装置耗电200kWh,按上网价0.41元/kWh计算每小时运行成本为:0.41×200=82元/时(5)等离子点火装置的载体风系统耗电费用:载体风系统采用2台5.5kW罗茨风机,一运一备,每小时运行成本为:0.41×5.5=2.26元/时(6)等离子点火装置的冷却水系统每小时耗电费用:冷却水为除盐水闭式循环,每支枪循环流量为10t/h,运行增加电耗可以不计。(7)若投入油系统点火每小时耗油费用:点火启动助燃期间油枪的平均出力按3500kg/h计,柴油价格按6120元/t计算,则每小时运行成本为:3.5×6120=21420元(8)等离子点火装置投入时每小时耗煤费用将投入油系统点火每小时耗油量转换为标准煤耗煤量:价格为:5t×750元/t=3750元(9)等离子点火装置投入时每小时磨煤耗电费用每t煤平均制粉单耗为9kWh/t,磨制5t燃煤平均电耗为:折算价格为:0.41×45=18.45元(10)使用等离子点火装置每支枪每小时可节约成本21420-10-10-2-82-2.26-3750-18.45=17365元上述计算中,均未计入燃煤、燃油的卸、储、供等运行成本。3油小气量燃烧系统的开发与应用3.1蒸发气化燃烧油枪小油量气化燃烧器的工作原理是:先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,从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状(根部为蓝色,中间及尾部为透明白色),火焰中心温度高达1500~2000℃,可作为高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧,从而实现电站锅炉启动、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期燃烧需要的氧量;高压风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧量。3.2煤粉锅炉节能油气回用技术用途:用于煤粉锅炉启动、停止以及任意低负荷稳燃,替代原油枪,实现以煤代油,达到节油目的。适用范围:适用于电力、石化、冶金等行业的煤粉锅炉节能节油。技术指标:煤粉锅炉启动、停止以及低负荷稳燃过程中节油率95%以上;综合经济效益(节约运行费用)80%以上;技术特点:一次性投资低、回报周期短,一年左右能收回投资;系统简单,操作方便,检修维护量小。3.3燃油系统组成系统构成:由燃油系统、送粉系统、控制系统、辅助系统等部分组成。燃油系统由燃油系统、压缩空气系统、高压风系统及气化小油枪等组成。辅助系统包括一次风速在线监测、燃烧器壁温监测、图象火焰监测、二次风等系统构成。3.4助油枪单套出力单只油枪出力:15~200kg/h(带辅助油枪单套出力30~40kg/h);压缩空气压力:0.25~0.4MPa;3二次风风量:根据燃烧器壁温控制,保证燃烧器壁温不超过450℃。3.5初投资5.(1)节约的燃油费用按0号柴油价格6120元/t计算,则节约燃油费用为:6120×(9242-3142)=3672万元(10000kcal/kg)×6000t/(7000kcal/kg)×(750元/t)=642.8万元原煤消耗量为:按每t煤平均制粉单耗为9kWh/t,厂用电价格为上网电价0.41元/kWh计,则耗电费用为:13312.6t×9×0.41≈4.9万元(4)微油点火装置的初投资费用:根据目前的价格水平,全套微油点火装置及其配套设施的总投资暂按每台炉160万元计列;(5)在试运阶段节约的投资:3672-642.8-4.9-160x2=2704.3万元4系统设置方案根据“大火规”中的相关条文规定,当采用常规配置时,本工程的点火油系统的主要设备配置可按如下方案考虑:油罐:2×2000m3通过上述技术经济分析可以看出,本工程无论采用等离子点火还是小油量气化点火等节油装置在技术经济角度均有很好的可行性和效益,因此推荐在本工程中采用节油点火装置。根据目前的实践经验,燃煤锅炉在采用节油点火装置后,仍应当配置油系统,但由于耗油量大幅度减少,相关设施的容量可以减少。根据调查,在电厂燃油消耗中,机组启动试运行月平均油耗约为机组正常生产时月平均油耗的2倍以上,由于采用节油点火装置可以大大减少机组启动试运行期间的燃油消耗,因此,本工程考虑设2个500m3钢制拱顶油罐,不仅可以节省油罐钢材、施工成本和施工工期,还可以减少油罐区占地。卸油系统仍按常规设置。电厂燃油的运输采用公路运输,厂内设2辆汽车油槽车的卸油车位。在油泵房内设2台离心式卸油泵,卸油泵参数:53m3/h、0.43MPa。5等离子点火技术从本工程煤质情况看,以上几种节油点火装置均可适用于本工程。根据实际运行的经验和效果来看,等离子点火和双强少油点火装置应用较为成熟,适用效果也较稳定,均得到广泛的应用。从经济性角度看,尽管每个工程的实际情况不同,其节油效果也有所不同,但均能节约大量的燃油,降低发电成本提高发电企业经济效益,同时,对我国能源安全战略具有重要意义。从本文3.3.1节和4.5节得试运阶段知等离子点火和少油点火的经济性比较如下:点火方式主要有:节约的燃油费用、同时段代替燃油的燃煤费用、同时段制粉系统和点火系统的耗电费用、点火装置的初投资费用、试运阶段可节约的总投资;其等离子点火分别为:4525万元,792万元,19万元,640万元,3074万元;少油点火分别为:3672万元,642.8万元,4.9万元,320万元,2704.3万元。针对本工程实际情况,推荐采用等离子点火技术,理由如下:(1)等离子技术成熟,系统简单,运行稳定,投资较小,应用十分广泛;(2)本工程的煤质完全可以采用等离子点火装置;(3)等离子点火装置可以实现无油点火和助燃,经济性十分可观;(4)初期可投用电除尘,环保效益明显;(5)等离子点火装置比少油点火在试运阶段可多节约370万元投资。原煤消耗量为:(10000kcal/kg)×7395t/(4507kcal/kg)=16408t(4)等离子点火装置的初投资费用:10000kcal/kg×3.5t/7000kcal/kg=5t9×5=45kWh则每支枪每小时可