利用微油点火技术降低锅炉发电油耗.pdf

第 3 0卷 第 9期 2 0 0 8年 9月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 3 0 No 9 S e p 2 0 08 利用微油点火技术 降低锅炉发 电油耗 Bo i l e r o i l c o ns u mp t i o n t o r e d u c e d b y us i n g t i n y o i l i g n i t i o n t e c h n o l o g y 赵 涵 ， 孙 智琳 ZHAO Ha n，S UN Zh i l i n ( 扬州发 电有 限公 司， 江苏 扬州2 2 5 0 0 7 ) ( Y a n g z h o u G e n e r a t i o n C o r p o r a t i o n L i mi t e d ， Y a n g z h o u 2 2 5 0 0 7 ，C h i n a ) 摘要 ： 介绍了微油点火燃烧技术在正压直吹式、 燃用贫煤的 1 0 3 6 t h锅炉上的应用， 通过对扬州发电有限 公 司 6机组的 实例分析 ， 说 明该技 术在此类型锅炉上的应用是可行 的， 可大幅度降低发 电油耗 。 关键词 ： 对标管理 ； 微 油点火 ； 燃烧 器； 贫煤 ； 节油 中图分 类号 ： T K 2 2 3 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 0 8 ) 0 90 0 1 3 0 3 Abs t r ac t ： The a pp l i c a t i o n o f t i n y o i l i g n i t i o n c o mb us t i o n t e c h no l o g y i n t h e p r e s s u r i z e d，di r e c t fir i ng，l e a n c o a l fir e d， 1 0 3 6 t h b o i l e r wa s pr e s e n t e dBy t h e a c t ua l e x a mp l e a na l y s i s o f t h e Un i t No 6 o f Ya ng z h o u Ge ne r a t i o n Co r p o r a t i o n L i mi t e d，i t w a s p r o v e d t h a t t h e a p p l i c a t i o n o f t h e t i n y o i l i g n i t i o n t e c h n o l o g y i n s i mi l a r b o i l e r i s f e a s i b l e ，a n d t h e o i l c o n s u mpt i o n c a n b e r e d uc e d c o n s i d e r a b l y Ke y wo r d s ：b e n c h ma r k i n g ma n a g e me n t ；t i n y o i l i g n i t i o n；b u r n e r ；l e a n c o a l ；o i l s a v i n g 0 引言 随着对标管理的不断深入和燃油价格的不断上 涨 ， 降低发 电油耗不仅是对标管理 的一项活动 ， 更是 公司生存发展的迫切需要。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 2 0 0 0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 1 0 0 0 t 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 微油点火技术原理 微油点火技术 的基本原理是 以高温的柴油火焰 收稿 日期 ： 2 0 0 80 71 7 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 1 5 0 02 0 0 0 。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 1 S 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 。 柴 油 入 口 二次风粉气 流 图 1 等离子点火器本体部分 工作原 理图 1 4 华电技 术 第3 0卷 2概 况 扬州 电 厂 6炉 为东 方 锅 炉 厂 生 产 的 D G一 1 0 3 6 1 8 21 1 4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 ， 单炉膛兀型布置 、 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 1 2支 ， 使 用 0轻柴油 ， 单支油枪 出力 1 5 0 0 k g h 。该锅 炉于 2 0 0 5年 4月投产 ， 2 0 0 6年 5月安装了微油点火系统 ( 未装暖风器 ) ， 首次点火节油率 4 9 ， 后经过运行 方案的调整于 2 0 0 6年 9月 1 8曰机组调停后启动 ， 投用效果 良好 ， 节油率达 8 0 。 2 1 燃料特性 扬州电厂燃油为 0轻柴油 ， 燃煤特性见表 1 。 表 1 燃煤特性 2 2制粉系统 炉前布置 5台 HP一 8 4 3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 B MC R负荷 ， 1 台备用。磨煤机参数为： 型号 ， HP一8 4 3 ； 形式 ， 碗式 中速 磨 煤 机 ； 最 大 出 力 ， 4 9 t h( H G I=7 4， R 。 = 1 6 ) ； 最 小 出力 ， 6 t h ； 煤 粉 细 度 ， R 。 =1 2 1 6 ； 制造厂家 ， 上海重型机器厂。 3 设计方案 ( 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 D C S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 1 4 左右 ) ， 采用 了三级能级放 大 ， 主 、 辅 气化油枪 ( 设计为 9 0 k g 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 方案 4 1 提前启动 6 1磨煤机 6 1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 1 5 0 ， 如此则需投用 3支 1 5 t h的大油枪 约 3 h才 能达到规定 温度 ， 约需 耗油 1 3 5 t h 。讨论决定 ， 在油枪投用后 ， 炉膛温度达到 2 8 0 C后投用气化油枪 ， 启动 6 1 磨煤机 ， 直接投粉。 4 2调整升炉早期的入炉 总风量和各层二次风挡 板 的开度 鉴于机组上次点 火时 ， 在转 向室温度 为 3 4 0 ，J c 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 31 0 I I 1 h以内并将 除一 、 二层外 的 二次风挡板全部关闭。 4 3 启动磨煤机前 同时启动 2台一次风机 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 6 2、 6 3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 机组并网后 ， 加负荷的速率适当放慢 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 试验情况 扬 州 电 厂 6 机 组 于2 0 0 6年9月 1 8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 1 5 2 ： 3 3锅炉点火 ， 全程投入做油点火燃烧器 ( 点火初 期使用大油枪暖炉近 1 h ) ， 全面检查运行 良好 ， 能满 足锅炉升温升压要求。9 ： 1 7机组负荷 1 9 0 MW， 停 用所有气化油枪。全程 ( 包括启 动前校油枪 ) 共用 油 1 0 t 。 6 微油点火使用 中的过程分析 ( 1 ) 6 1 磨煤机于 2 0 0 6年 9月 1 8日3 ： 1 4启动， 其出 口温度从 4 5 一直稳 步上升 ， 至 5： O 0左 右达 到 6 0 C。实践证 明， 提前在较低一次风温( 5 7 C) 的 情况下启动磨煤机 ， 并下少量的煤保持 出 口温度在 4 5 以上是可行 的。通过计算 ， 单此项措施就 比原 方案节油 9 7 2t 。 ( 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 0 2 5 MP a mi n ； 主汽温升温速度 ， 1 6 5 m i n ； 再热汽温升温速度 ， 1 5 7 C ra i n 。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 1 0 5 k g h 。 6 1磨煤机下煤量 1 01 4 t 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 5 t h ， 柴油的低位发热量 为 4 3 M J k g左右 ， 正 好 为燃 用 煤发 热 量 的 2倍 。按 柴 油 的燃尽 率 为 9 8 、 气 化 油 枪 燃 尽 率 为 1 0 0 、 入 炉 煤 量 平 均 1 2 t h 计算 ， 折算此刻煤粉的燃尽率 7 7 。 5 0 0 0 4 3 0 98=1 20 0 0 21 61卵 +8 4 0 4 3 ， 卵 =6 7 3 。 此次点火初期煤粉燃尽率为 6 7 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 。 表 2不同工况下燃 烧器 出口火焰温度 工况下煤量 ( t h ) 1角 q C 2角 3角 4角 从表 2可以看出 ， 当煤粉在磨煤机下煤量1 8 t 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 2 8 t h时 ， 喷口火焰的温度明显下降。 7 节油率及成本计算 ( 1 ) 扬州电厂 3 3 0 MW 机组汽机温态 、 锅炉冷态 时的启动用油标杆值为 5 0 t 。此次用油1 0 t ， 对 比以 前的标杆值， 降低了4 0 t 。 ( 2 ) 升炉节油率( 未使用暖风器) 为 8 0 。 ( 3 ) 此次 比正常启动多用煤约 1 2 0 t ， 以4 5 0元 t 计 ， 燃油 以6 0 0 0元 t 计 ， 此次启动约节约 1 9万元 。 ( 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 2 1 t ， 如用气化油枪 代替则仅用 0 8 4 t ， 可再节约 3 3 7 t ， 节油率可达 8 7 以上。 8 经验总结及下一步打算 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 3 3 0 MW 机组 的启 动 用油水平达到了同类 型机组 的先