高温空气无油点火技术

高温空气无油点火技术

0无油点火技术根据数据，中国的石油概况计算最终储量为130.160亿吨。据1999年统计数据,我国当年燃料油净进口量达1732万t,占全国燃料油消费量的44%。目前,我国每年用于锅炉点火和助燃的燃料油超过600万t,造成高质能源的极大浪费。同时,由于锅炉在启炉与停炉时投入助燃油,使电除尘器无法投入而造成的环境污染也相当严重。因此,开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器一直是电力行业内普遍关注的课题。我国是一个富煤贫油的国家,煤炭可采储量占世界的11.63%,而石油和天然气则分别只能占到2.67%和0.93%。目前中国年采煤量约在10亿t,出口4000万t;而石油的年产量约为1.5亿t,进口达7000万t。未来20年内中国对石油进口的依存度还要逐年增加,这将危机国家的能源安全。在电力行业,煤粉悬浮燃烧为锅炉的主要燃烧方式,启动时通常用油或天然气点火,并且在低负荷运行或煤质不稳定时也需用油或天然气来稳燃。随着机组容量向大型化发展,轻工、商业和生活用电量的大幅增加,昼夜电量相差巨大,使电网峰谷差大大增加,因而要求电网中有更多的机组参与调峰,致使点火和助燃用油大幅增加。据统计,50MW机组锅炉启动一次需要耗油5t,125MW机组锅炉启动一次需用油15t,而200MW机组锅炉启动一次需用油50t,一台300MW机组锅炉每年需点火用油400t,稳燃用油15000t。2002年我国用于锅炉点火和助燃的燃料油超过600万t,直接费用高达160亿元人民币。面对如此严峻的形势,国家明文规定了电厂锅炉的点火和助燃用油量,发布了节约和替代燃料的“十五”规划:“十五”期间,节约和替代燃料油1600万t,其中电力行业要节约和替代755万t。由此可见,开发无油点火与稳燃新技术,降低点火助燃用油,有着重要的意义。目前,煤粉炉是我国电厂锅炉的主要形式,煤粉着火比油和气困难得多。现行常规电站煤粉锅炉最普遍的点火方式是用油枪点火,锅炉启动时,先点燃点火油枪,通过油燃烧器将炉膛温度升高到能使煤粉着火的温度,喷入煤粉进行油粉混烧,直到煤粉能稳定燃烧时才断油,完成点火。一旦负荷降低,燃烧出现不稳定现象,便又开启油枪进行油煤伴烧,防止熄火。电厂点火用油相当可观,助燃用油量更大。伴随大量的燃油消耗,增加了在燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用,无疑更加大了发电成本。同时,由于锅炉在启炉与停炉时投入助燃油,使电除尘器无法投入而造成的环境污染也相当严重。因此,开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器一直是电力行业普遍关注的课题。第27卷第4期石永峡,等:高温空气无油点火技术在火力发电厂中的应用研究·15·北京国力能开发的高温空气无油点火燃烧器,采用加热与点燃分开的方式以及分级着火的形式,点火时一级先着火,然后是二级、三级着火,使得该技术防结焦性能非常优越。另外,感应加热反应迅速,调节简单,不仅解决了锅炉用油点火启动时电除尘器无法投入而造成的环境污染问题,简化了电厂设备系统,还具有火焰稳定、燃烧速率高等技术优势,同时还可给电厂带来较大的经济效益。1无空气香味燃烧技术原理和系统组成1.1将高温空气作为燃烧煤粉的方法高温空气无油点火燃烧器是利用感应加热将空气迅速提温到1000℃以上,将高温空气引入燃烧器中与煤粉混和,煤粉颗粒受热迅速析出挥发分,进而迅速燃烧。由于高温空气是良好的燃烧助剂,所以,在点火后能稳定地为火焰提供初期燃烧所需的热量和空气,使燃烧器稳定高效运行。1.2电源柜和点火燃烧高温空气加热器——产生1000℃以上的高温空气。电源柜——为高温空气加热器提供电源。点火燃烧器——与高温空气加热器配套,点燃煤粉。自动控制系统——全数字自动控制。1.3自动控制系统采用高温空气直接点燃煤粉,点火方式简单。高温空气无油点火燃烧器加热器件不与煤粉接触,具有安全可靠,结构简单的特点,维护成本低廉。连续安全运行的可靠性好,也适用于锅炉低负荷稳燃。采用多级点火燃烧器的形式,使得用较小的电功率输入可以点燃较大量的煤粉气流。高温空气无油点火燃烧器具有煤粉浓度调节系统,可以在不同的煤质、不同的一次风速下应用,适应性强。制造材料方便易得,造价较低,经济性高。自动控制系统由小型DCS系统、火焰图像监视系统和测量部件组成,可以实现较高程度的自动控制。该技术产品使用寿命较长,可靠性高,更换方便,安全性高。点火启动时间略长,高温空气加热器在140kW功率下,10min左右可以将空气从0℃加热至1000℃左右。1.4风温常温煤粉浓度输出功率250kW连续可调高温空气1000℃以上400~500m3/h另配风机冷却水除盐水P≥0.15MPa,Q≥30t/h,t≤55℃一次风速18~28m/s(烟煤)二次风速40~45m/s煤粉出力1.5~8t/h风温常温煤粉浓度0.3~0.72在恒温空气中释放无油火的技术应用于电池炉的锅炉2.1燃烧点火油枪的改造哈尔滨锅炉厂生产的HG410/100-9型锅炉,额定蒸发量为410t/h,设计压力为10MPa,过热蒸汽温度540℃。HG410/100-9型锅炉为四角燃烧煤粉锅炉,炉膛水冷壁四角各布置一组直流燃烧器。为保证燃烧器正常点火,需对角布置两台高温空气无油点火燃烧器,对角各布置一台。以下为高温空气无油点火燃烧器不同的布置位置方案。(1)在锅炉原有燃烧器下一次风喷口处布置高温空气无油点火燃烧器,对角布置两台,每台燃烧器代替两只油枪。此种布置即将高温空气无油点火燃烧器布置在主燃烧器上。锅炉启动时,用下层喷口点燃上层煤粉。锅炉在冷炉启动前,首先投入邻炉输粉系统,使锅炉粉仓内储备一定煤粉,投入蒸汽加热推动装置,将锅炉汽包下壁温加热到点火升温,投入一台高温空气无油点火燃烧器运行,控制汽包下壁温升速度,根据温升情况投入对角的高温空气无油点火燃烧器运行,如温升过快,可两角切换运行,每个角的高温空气无油点火燃烧器运行一定时间,保证锅炉各部位温升均匀,启动制粉系统。在升压到额定汽压过程中,要控制汽包上下壁温差不大于50℃,锅炉两侧烟气温度偏差不大于50℃。此改造方案的优点在于只对下层一次风喷口进行改造,其他设备不需要任何改动,不需增加送粉用的风机和给粉用的给粉机,对锅炉的正常运行不增加更多的设备维护量,减少了安全隐患。(2)将高温空气无油点火燃烧器安装在原有的油枪位置,对角布置两台,每台燃烧器代替两只油枪。同时,在粉仓出口增设给粉机,以提供燃烧器点火用煤粉,一次风利用原有一次风。二次风量不变,以保证原有托粉、供氧作用。这样,点火时,先点燃燃烧器作为点火油枪,在保证炉膛升温曲线的条件下,投入另外一台燃烧器,然后投入主燃烧器。该方案的优点在于改造工作量不大,检修方便,不受原给粉机运行的影响,且能够更灵活地调节高温空气无油点火燃烧器的煤粉浓度,有利于高温空气无油点火燃烧器的点火。2.2点火燃烧方案前苏联产的T?E211/C系列EД670/140锅炉。该锅炉为超高压、一次中间再热自然循环汽包炉,采用平衡通风,固态排渣,旋流燃烧器两侧墙布置,配中储式钢球磨制粉系统。(1)高温空气无油点火燃烧器布置在下层8只燃烧器的中心管内,取代原燃烧器的各自的小油枪,这样锅炉的点火及运行方式不会改变,只要点火时无油点火燃烧器出力与油枪出力相仿,主燃烧器投粉时间应不会有变化。并且,点火燃烧器位于主燃烧器的中心,点火较易。(2)新安装专门的点火燃烧器,原主燃烧器及小油枪保留不动,点火燃烧器布置在每个炉膛的两侧墙的原两个主燃烧器之间,点火时每个炉膛的相向两支燃烧器同时点火,炉内火焰分布均匀。该燃烧器出力约等于两只主燃烧器内油枪出力之和,所以说点火燃烧器出力与油枪出力相仿。两只点火燃烧器相向布置,保证了锅炉点火时升温均匀。另外,点火燃烧器稍稍偏向其临近的主燃烧器,利用点火燃烧器着火的火炬去点燃主燃烧器,有助于主燃烧器着火。因此,采用这个方案,升温过程与油枪点火升温基本一致。锅炉炉膛内温度超过煤粉气流着火温度就可投主燃烧器,所以说主燃器投粉时间也不会大幅度地延长。两个研究方案中无油点火燃烧器设计时,充分考虑了油枪点火时的最高出力。即煤粉无油点火燃烧器出力小于等于油枪点火时出力。而且,由于我们的无油点火燃烧器设计时采用了充分的浓淡分离手段,无油点火燃烧器着火煤粉浓度宽,最低着火浓度可低于0.2(kgcoal/kgair),这样,采用煤粉无油点火燃烧器点火时,负荷可在油枪点火时的最高负荷至其一半负荷区间内调节,所以,汽包上下壁温差(<40℃)可以得到保证,也能符合锅炉的升温曲线要求。3改造无油点火的环保效益采用无油点火燃烧器后,可以节省高品位能源,对煤多油少的我国能源结构来说具有战略意义。无油点火改造后,可使电除尘器在锅炉启停的时候均能够投入,使锅炉在启停炉时对环境造成的危害减小到最低限度,为环境保护做出了应有的贡献。从发展方