微油点火系统设计和投运情况分析.pdf

2 0 0 9 年第2 期 上 海 电力 微油点火系统设计和投运情况分析 商明逸 ， 仇欣 ( 上 海 电力 股 份 有 限公 司 吴 泾 热 电厂 ， 上 海2 0 0 2 4 1 ) 摘 要 ： 上海 吴泾电厂 3 0 0 MW 火 电机 组的 1 1 号炉于 2 0 0 8 年底加装 了微油点火系统 。文章介绍 了该微 油点 火 系统 的设计 方案 、 控制方 案、 启动及 正常投用 等 ， 分析 了微 油系统在 实际 应用 中遇到 的一些 问题 和处 理方 法 ， 以实现节油效果 和稳定燃烧 。 关键 词 ： 微油点火 ； 节油 ； 稳燃 ； P I C控制 中 图 分 类 号 ： TM6 2 1 2 文 献 标 识 码 ： B 1 引 言 微油冷 炉点 火 和超 低 负 荷 稳燃 技 术 ( 以下 简 称 微 油点火 技 术 ) 是 用 微 量 的油 ( 4 0 8 0 k g h ) ， 通 过 专 门设 计 的 燃 烧 器 ， 点 燃 大 量 的煤 粉 ( 2 9 t h ) ， 从而 达到 锅炉 冷炉 微油 点火 、 低 负 荷 和超 低 负荷稳 燃 的 目的 ， 可 为 电 站锅 炉 启 炉 和 低 负 荷 稳 燃 节约 大量 的燃 油 ， 降低 发 电成本 ， 创造 较 大经 济 效 益 。 上 海吴 泾 电厂 1 1 号 锅炉 是 由上海 锅炉 厂 ( 采 用 美 国燃烧 工程 公 司 技 术 ) 设 计 制 造 的亚 临 界 一 次 中间再热 控制 循环 汽包 炉 。锅炉 额定 蒸 发量 为 1 0 2 5 t h ， 过热 蒸汽 压力 为 1 6 7 2 MP a ， 过 热蒸 汽 温 度 为 5 4 0 。 锅 炉采 用单 炉膛 型布 置 ， 炉 膛 高度 1 4 0 2 2 mm， 深度 1 2 3 3 0 mm， 深 宽 比为 1：1 1 4的 近似 正 方形 炉 膛 截 面 ， 水 冷 壁 由 8 9 0根 4 4 4 55 5 mm 的管 子组成 膜式 结构 ， 墙 式 再热 器 、 分 隔 屏过 热器 、 后屏 过 热器 布置 在炉膛 出 口 ， 转 折 烟道 内设 有末 级再 热器 和 末 级 过 热器 ， 后 烟 井 内 布置 了低 温过 热器 和省 煤 器 ， 整 个 转 折 烟 道 和后 烟井 由水 冷壁 管和 过热 器管 包覆 。 制粉 系统 采 用 正 压 直 吹式 ， 一 台锅 炉 配备 5 台 RP 一 8 6 3 碗 式 中速磨 煤 机 。每 台磨 煤 机 有 4根 煤 粉管 布 置于 炉膛 同一层 ， 燃 烧器 四角 布 置 ， 采 用 同心反 切燃 烧方 式 ， 燃 烧 室 四角共 布置 3 2只燃 烧 器 。沿炉膛 高度 方 向 自下 而上 分别 编 号 为 A、 AB、 B、 B C、 C、 C D、 D、 DE、 E层 ， 其 中 A、 B、 C、 D、 E 层 为 煤 粉燃 烧 器 ， AB、 B C、 DE层 为 轻 油 枪 ， 在 每 支 轻油枪 的侧面 还配 有轻 油点 火器 ， 共 计 1 2支 。 锅 炉 冷 态启 动 点 火 所 需 耗 油 为 2 8 0 t 次 ， 为 了达 到节 能 降耗 的 目的 ， 将 此 次 技 改 为在 锅 炉 上 安 装 微油 点火 装 置 。 2微油点火技 术原 理及设计方案 2 1微 油点 火技 术原 理 微油 点火 技术 的工 作 原理是 利用 气化 后 的微 量 燃 油 ， 在 压缩 空 气 的高 速 射 流 作用 下 将 燃 油 进 一 步 细化 并补 充 在 燃烧 初 期 所 需 要 的大 量 氧 气 ， 产 生 的超 细油 滴 通 过 高 能点 火 器 引 燃 ， 同 时利 用 燃烧产生的热量对燃 油进行加热 ， 使燃油在极短 的时 间 内蒸发 气化 。由于燃 油是 在气 化状 态下 燃 烧 ， 可 以大 大提 高燃 油火 焰 温度 ， 并 急剧缩 短燃 烧 时间 。气 化燃 烧后 的火 焰 ， 中心 温度 高达 1 5 0 0 2 0 0 0 ， 它 作 为 高 温 火 焰 在 煤 粉 燃 烧 器 内快 速 点 燃一 级煤 粉 ， 利 用 煤 粉燃 烧 自身 的热 量 再 去 引 燃 更 多 的煤 粉 ， 采用 功率 放 大的原 理 ， 最终 达 到点 燃 大量 煤粉 的 目的。 2 2微 油 点火 技术 设计 方 案 1 1 号 锅 炉改 造 方 案 是 将 B层 四个 角 的 燃烧 器 喷 口改造 成微 油点 火煤 粉燃 烧 器 。微 油 点火燃 烧器 不 仅可 以作 为点 火 以及 低 负 荷稳 燃 燃 烧 器 ， 同 时在 高负荷 时微 油 油 枪 退 出运行 后 ， 可 以作 为 主燃 烧器 使用 。这种 改造 方式完 全 可 以利用 原有 一 次 风燃 烧器 的输 粉 系统 ， 改造 方 案简单 ， 充 分考 虑 了锅炉现有燃烧器内流场、 燃烧特性 ， 同时借鉴 了相 关微 油点 火燃 烧器 的成 功改 造 经验 。改 造后 微 油 点火燃 烧 器 不 参 与摆 动 ， 其 主 要设 计 参 数 见 表 1 。 微 油 点火 系统 是 由燃 油 系 统 、 压 缩 空 气 系 统 及 辅 助 系 统 组 成 。辅 助 系统 主 要 包 括 助 燃 风 系 统 、 燃 烧器 壁 温检测 系 统和火 检 系统 。 一 1 43 上 海 电 力 2 0 0 9 年第 2 期 表 1 单 只 微 油 点火 燃 烧 器 主 要设 计 参 数 设计 参 数 设 汁值 方案 次风 管 J x l 速n 1 s 1 8 3 2 磨煤 机 几温 度 6 0 8 0 7 0 7 5 单 只燃 烧 器 力 t 2 9 微油方式 h 1 与原燃烧器保持 一致 I 卜 常压仃 o 1 5 0 6 微 油方 式 煤 粉 浓 度 ( k g k g ) j 原 燃 烧 器 保持 一致 正常 还 仃 煤粉细度 ( R9 o ) j 原燃烧器保持 一敛 微油方式 燃烧器的布置 与原燃烧器保持一致 炉内动力场 与原燃烧 器保持一致 ( 1 ) 燃油 系统 是 南手 动调 节 阀 、 油 过 滤器 、 若 干截 止 阀及 气动 球 阀 、 管道 、 压 力 变送 器 、 现 场 压 力表 、 连接用 高压耐 油软 管 、 油燃烧 器等组 成 。主 要作 用是通 过软 管 引 入气 化 微 油枪 ， 并 为其 提 供 清 洁的燃油 。燃 油 在 喷 出油 枪 后 达 到气 化 效果 ， 确保 在点燃 后能 产 生 1 8 0 0 以上 的高 温 火 焰 ， 并 在一定 范 嗣内调 节 油 枪 出力 ， 以适 应 实 际应 用 过 程 中的煤 质 变化 。 ( 2 ) 压缩空 气 系统 是 将 压缩 空 气 作 为气 化 微 油枪前 期供 氧 的 主燃 风 以 及 燃 油 管 道 的 吹扫 介 质 ， 从 而保证 了气化 微油 系统运 行 的安全 与稳定 。 ( 3 ) 助燃风 系统 是用 来为气化微油 油枪提供 一 定的后期燃烧 的氧 量 ， 为气化微油枪 及油燃烧 室提 供冷却 以及 在气化 微 油系统 停运 时保 持 油燃烧 室 的清 洁 ， 防止管道内煤粉进入 ， 污染油枪 及火检 。 ( 4 ) 燃 烧器 壁 温检 测 系统 是用 来 防 止 发生 燃 烧 器壁 面超温 损毁 。 ( 5 ) 火检 系统 是作 为机组启 动 时的火 检信号 ， 参与 灭火保 护等功 能 。 3 控制方案 微 油点火 系统 主要 用 于实 现点 火 过 程 ， 根 据 吴泾 电厂 1 1 号 锅 炉 实 际运 行 工况 及 线 路 走 向考 量 ， 采 用 了独 立 的 P I C程 序 控 制 模 式 ， 通 过 设 置 在控制 室 B U 盘 上 的触 摸屏 和工 程师室 的 上位 机 通过交 换机 进行 信 号传 输 ， 来 达 到 人机 对 话 和 系 统组 态设 计 、 维 护 的要求 ， 同时将 与原 F S S S ( F u r n a c e S a f e g u a r d a n d S u p e r v i s o r y S y s t e m) 锅 炉 安 全 监控 系统 的交 互 信 号 通 过 I ( ) 卡 件 来 进 行 传 输 。在 就地现 场 ， 程 控柜 自动 对 闭环 控 制 系 统 的 各个环 节进 行监控 ， 来达 到 系统 运行 的稳定 、 高 效 与安全 。 3 1现场控 制 系统 整个 微油点 火 的现 场控 制系统 是 由就地 程控 一 1 44一 一 柜 、 触 摸控 制屏 与 上位 机 以及 就地 热 控设 备等 组 成 。 ( 1 ) 就地程控 柜 。在保 留原 有设 备的基 础下 ， 在 l 1 号 锅 炉 B C 层 4个 角加 装 了微 油 点 火 系统 就 地 程 控 柜 ， 该 程 序 控 制 系 统 采 用 S c h n e i d e r Qu a n t u m 系列 P I C， 对微 油点火 系 统 4个 角 的油 角阀 、 雾 化 阀 、 吹 扫 阀 、 微油 点火 枪 、 微 油 火 检 、 燃 烧 器 壁温 以及助 燃 风 调 整 阀等 1 0 0多个 数 字 量 、 模 拟量 信号 进行逻 辑控 制 。且考虑 到 就地工 作环 境较差 ， 控 制 系 统 采 用 I ( ) 冗 余 控 制 方 式 ， 以提 高可靠 性 。 ( 2 ) 触摸 控 制屏 与 上 位机 。触摸 控 制屏 安装 于集 控室 内 ， 作 为 运行 人 员 监 控 微油 点 火控 制 系 统 的主要 控 制设 备 。上 位 机放 置 于工 程 师室 内 ， 采 用 I NTO UC H 上位 软 件 进 行 组 态 、 编 译 ， 并可 对 触摸控 制屏 进 行 上位 软 件 下装 ， 作 为工 程 师 用 来 维护 微油点 火控 制 系统 画 面及相关 信息 栏正 常 运 作 。 ( 3 ) 就 地 热控 设 备 。在 不影 响 锅 炉 的性 能 与 微油 点火 系统功 能 的 前 提下 ， 就地 热 控设 备 上 增 设 了包括火 检柜 、 油 角 阀、 雾 化 阀 、 吹扫 阀 、 微 油点 火 枪 推 进 器 、 点 火 枪 电磁 阀控 制 柜 ， 分 别安 装 于 1 1 号锅 炉 B C 的 1号 至 4号 角 ， 同 时还 配 有 相 应 的压力 表 、 变 送器及 助燃 风调 整 阀等 ， 配合 微油 点 火 系统 的就地 程控 柜来 实现一 对一 的独 立控制 模 式 ， 并 对 闭环 控 制 系统 内的 各个 环 节 进 行实 时 的 监控 。 3 2逻辑 程序 基 于 1 1 号 锅炉 的实 际工况 ， 在保证 安 全与经 济 效益 的前提 下 ， 采 用 了“ 原点 火油 枪点火 运行模 式 ” 和“ 微油点 火运 行模 式” 的两种模 式 ， 微油点 火 控 制 由就地程 控 系 统完 成 ， 主要 实 现 微 油点 火设 备 的监控 、 微油 点火顺 序控 制 、 微 油燃烧 器壁 温超 温报 警 、 助燃 风 调整 阀 P I D控 制 及微 油 点火 失 败 后 的保护 动作 。 在原 F S S S锅炉安全监控系统逻辑 中， 修改 了包 括 火 焰 丧 失 MF T 保 护 、 燃 料 失 去 MF T 保 护、 炉膛吹扫条件 、 以及作为微油点火主燃烧器的 磨 煤机 B， 在 微 油点 火 失 败 情 况 下跳 闸在 内 的几 大方 面 的内容 。 4 实 际投运情况 ( 1 ) 冷 态启动 点 火。遵照执 行 锅炉运行 规程 ， 2 0 0 9 年第2 期 上 海 电力 顺序 启 动 引 风机 、 送 风 机 、 一 次 风 机 ， 待 炉膛 吹 扫 完成 具备 点火 条件 后 ， 即可 投入 微油 点火 系统 。 点火前确认 微 油 系统 各个 参数 满 足点 火 的 基 准工况并 减小炉膛通 风量 ， 来 降低初期 冷风 对微 油 点火 的影 响 ， 同时 投运 大 油 枪加 热 一 次 风 温 ， 使 B 磨煤机 入 口风 温 保 持 在 1 5 0 左 右 。在 没有 微 油 枪跳 闸信 号的前 提 下 ， 微 油 点火 顺 控 启动 顺 序 为 ： 关吹扫 阀 一 开雾化 阀 一 延时 5 s 点火枪 推进 一 点火枪打火 ， 同时开油 角阀 ( 1 5 s 后退 出点火枪 ) 。 以上 述顺 序启 动一 角微 油枪 ， 点 火成 功后 ， 顺 控投 入下 一角 微油 枪 ， 直 至 所有微 油枪 点 火成 功 ， 从而 完成 微油点 火 过程 。 ( 2 ) 启动 磨 煤机 操 作 。在 磨 煤 机 满 足 启 动 条 件 的情 况 下 ， 启 动 B磨 煤 机 和 B结 煤 机 ， 启 动 煤 量 为 最小 给煤 机 ， 关 闭 B磨 煤 机 人 口冷 风 ， 以 维 持 磨煤 机 出 口温 度尽 可能 在较 高值 。燃 烧 器着 火 稳 定后 ， 根据 机组 试 运 要求 来 增 大 或 减 小 B磨 煤 机 的 出力 ， 并 关 注磨煤 机 的振 动情 况 。 ( 3 ) 缺 角燃烧 。当用微 油枪 点火 后 ， 由于油 耗 较 低 ， 不 如原 点火 油枪 点火 稳定 。并 且 ， 吴 泾 电厂 磨煤 机 出 口门 1号 4号 角 开 关 为 统 一 控 制 ， 一 旦微 油 点火发 生 缺 角 燃烧 等状 况 时 ， 无 法 单 一切 断该 角燃 料供 给 ， 需 投 入 对 应 角 原 点 火油 枪 进 行 助燃 ， 等该 角微 油 点火 器重 新稳燃 后 ， 再恢 复 到微 油点 火状 态 。 ( 4 ) 燃烧 器 的超 温报 警 。在 整 个启 炉 过 程 中 ， 严密监视燃烧 器 的壁 温 情况 和燃 烧 器 喷 口的燃 烧 状 况 ， 可确保 燃烧 器 不超 温 、 喷 口不 烧 红 、 不结 焦 。 在 实 际投运 中， 对 壁温 分 别设 置 了 6 0 0 、 8 5 0 报 警 限制 ， 当温 度 达 到 6 0 0 报警 时 ， 则 要 求 运 行 人 员加 强监视 。如温度 持续 升 高并 达 到 8 5 0 报 警 ， 则需 采取停止点 火等措施 ， 来 保证燃烧 器 的安 全 。 ( 5 ) 低 负荷 。在机 组低 负荷 运 行 的情 况 下 ， 若 需投 油助 燃 时 ， 可 根 据 需 要 投 2 4只 微 油 枪 稳 燃 ， 并 保持 B磨 煤 机 的运 行 ， 此 时 可 仅 投 微 油 枪 作为 助燃 油枪 。 5 存在 问题 ( 1 ) 由于微 油枪 出力 很小 ， 易 导致 喷油 孔尺 寸 很 小 ， 需 采取 清 洁 、 过 滤 措 施 ， 防止燃 油 杂质 堵 塞 喷 油孔 。 ( 2 ) 由于机组 启停 次 数有 限 ， 考虑 到现 场恶 劣 环境 的影 响 ， 运 行 中 的微 油枪 喷 口处 会 因煤 炭 的 聚 积而影 响 其 的正 常 使 用 ， 因此 要 在 日常 的巡 检 过程 中加 强 检查 力度 ， 发 现有结 焦 时需 及 时处理 。 ( 3 ) 由于 吴泾 电厂 磨煤 机最 小 出力 在 1 1 t h ， 而该 微 油点 火 系统设 计 的磨煤 机启 动最 佳 出力在 8 t h左 右 ， 所 以在 用 微 油枪 直 接 点 火后 ， 产生 冲 转 时 ， 主 汽温 汽压 上 升 过 快 ， 超 过 1 5 m 之 后 的稳 压较 难控 制 。 同时 ， 其 燃烧 充分 情况 也 不佳 ， 火 焰 强度 不 高 。根 据该 情 况 ， 在 实 际操作 过 程 中 ， 运 行 人 员 将 原 来 微 油点 B磨 煤 机 的投 运 方 式 改 为原 点火 油枪 点 火 ， 冲转 之 后 投 微 油 点火 系统 稳 燃 。这样 的情 况 下 ， 微 油 点 火 系 统 的 节 油效 率 由 原 设计 的 9 0 降 为 5 0 左 右 。 6 结 语 微 油点 火 系统 作