13 浅论微油点火技术在1036Th锅炉的应用

全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 67 浅论微油点火技术在 1036t h 锅炉的应 用 柳 晓 刘润华 赵 涵 杨州发电有限公司 前言 微油点火技术是用微量的油 通过专门设计的燃烧器 点燃大量的煤粉的一种技术 作为等离 子点火技术的一个替代品 由于初投资的相对低廉 且维护量小 从 2000 年左右 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 但是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 成功的案例还是不多 本文以江苏华电扬州发电有限公司 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 原理简介 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见图 1 全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 68 图 1 2 概况 江苏华电扬州发电有限公司 6 炉为东方锅炉厂生产的 DG 1036 18 2 114 型煤粉炉 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 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 9 月 18 日机组调停后启动 投用效果良好 节油率达 80 2 1 燃料特性 表 1 燃煤特性表 名称符号单位设计煤质校核煤质 收到基碳份Car 55 4555 41 收到基氢份Har 3 563 12 收到基氧份Oar 5 883 43 收到基氮份Nar 0 420 70 收到基硫份St ar 0 810 95 干燥无灰基挥发份Vdaf 21 2918 11 收到基灰份Aar 24 6229 21 收到基水份Mar 9 267 18 空气干燥基水份Mad 1 431 27 收到基低位发热量Qnet arMJ kg21 8720 07 可磨性系数HGI 7462 煤粉细度 R90 1612 灰变形温度DT 0C 13501350 灰软化温度ST 0C 14001400 灰流动温度FT 0C 1500 1500 燃油特性 油 种 0 10 轻柴油 运动粘度 20 3 0 8 0mm2 s 比 重0 84t h 凝固点不高于 0 灰 份 0 025 闭口闪点 65 低位发热量41031 41870kJ kg 2 2 制粉系统 炉前布置五台 HP 843 型中速磨煤机 采用正压直吹式制粉系统 每台磨煤机出口四根煤粉管 道接一层燃烧器 四台磨煤机就可满足 BMCR 负荷 一台备用 表 2 磨煤机参数 序号项目参数 全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 69 序号项目参数 1型号HP 843 2型式碗式中速磨煤机 3最大出力49t h HGI 74 R90 16 4最小出力6T H 5煤粉细度R90 12 16 6制造厂家上海重型机器厂 3 设计方案的确定 3 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之燃油要长 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 高煤粉的燃烬率 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 不可避免的改变了原喷口的燃烧特性 一定程度 的降低了该喷口不投油时的燃烧稳定性 考虑放置在最下层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 当然 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 3 2 由于当时扬电 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 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 3 4 针对扬州发电有限公司的实际煤种 应用基挥发份 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 提高煤粉的燃烬率 4 调试方案的确定 4 1 提前了启动 61 磨煤机时间 由于 61 磨未装暖风器 原规定启动制粉系统需将一次风温加热至 150 如此则需要投用 3 支 1 5t h 的大油枪 3 小时左右才能达到 耗油约需 13 5t h 现经过讨论决定 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 调整了升炉早期的入炉总风量和各层二次风挡板的开度 鉴于在上次机组点火时 在转向室温度在 340 时 炉膛温度再难以提高的现象 现为了减少 炉膛热损失 将总风量控制在了 300KNm3 h 以内并将除一 二层外的二次风挡板全部关闭 4 3 启磨前同时启动两台一次风机 本次点火计划在升炉全过程 除早期暖炉 不使用大油枪助燃 同时启动两台一次风机便于启 动 62 63 磨时一次风压的平稳控制 有利于炉膛燃烧的稳定 4 4 在机组并网后 加负荷的速率适当放慢 机组并网后 汽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 全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 70 膛温度 使炉内的着火环境恶化 以前使用大油枪则可以迅速增投数支大油枪以增加入炉的燃料量 且不存在燃烬率下降的现象 而目前气化油枪投用下的中速磨直吹式制粉系统的入炉粉量较之大油 枪明显滞后 且增加下煤量后 短时间的煤粉燃烬率也会有所下降 所以如果并网后机组加负荷过 快则会使炉膛的燃烧趋于恶化 6 炉的首次微油点火过程中就曾发生过此现象 造成并网后如不 增投大油枪则无法带负荷的现象 鉴于以上分析 决定在并网后在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 煤份燃烬率恢复到较高程度后再以正常速度升负荷 5 试验情况 本次启动 在锅炉点火前投用了锅炉底部蒸汽加热 至点火前汽包壁温 95 a 2 33 锅炉点火 用三支大油枪暖炉至 3 30 炉膛温度 300 b 3 00 启动一层微油点火燃烧器四角的 8 支主 辅油枪 就地检查着火正常 c 3 14 启动 61 磨并保持下煤量 10t h 此时 61 磨进口风温 57 出口风温 45 检查 61 磨运行工况正常 就地检查燃烧器喷口火焰明亮 着火稳定 开启周界风后燃烧器壁温正常 后随 着炉膛温度的升高 磨出口温度逐渐升高至 80 d 全面检查一层四角的燃烧器着火正常后与 3 30 停所有大油枪 e 5 47 锅炉参数 主汽压 4 8MPa 主汽温 400 再热汽温 370 61 磨下煤量 14t h 汽 机冲转 由于缸胀值 8 4mm 符合升速要求 所以无中速暖机过程 直接于 6 12 并网带负荷 f 6 41 61 磨下煤量 28t h 机组负荷 30MW 启动 62 磨煤机 启动时为检验二层小油枪的运 行情况 短时间投用了二层的四支小油枪 在检查着火正常 雾化良好后停用 g 8 24 61 62 磨下煤量各 28t h 机组负荷 120MW 启动 63 磨煤机 h 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 10 吨 6 微油点火使用中的过程分析 6 1 从 3 14 61 磨启动到 5 00 61 磨出口温度从 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 45 以 上是可行的 通过计算 单这项措施就比原方案节油 9 72 吨 6 2 锅炉启动初期的升温升压速率 相对于用大油枪而言 采用微油点火技术对锅炉启动初期的升温升压速率较难控制 现根据喷 口着火情况加以估算 将下煤量控制在 10 14t h 左右 具体数据如下 2 33 点火时参数 主汽压 0MPa 主汽温 75 再热汽温 60 5 47 冲转参数 主汽压 4 8MPa 主汽温 400 再热汽温 370 主汽压升压速度为 0 025MPa min 主汽温升温速度为 1 65 min 再热汽温升温速度为 1 57 min 以上速率均符合规程规定 全程升炉曲线见图 2 全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 71 图 2 6 3 在炉膛冷态的启动初期 对煤粉燃烬率的分析 6 3 1 通过对用油数据的分析 计算出气化油枪单支出力为 105kg h 6 3 2 从曲线上来看在 61 磨下煤量 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两倍 计算按柴 油的燃烬率为 98 气化油枪燃烬率为 100 入炉煤量按平均 12t h 计算 折算此刻煤粉的燃烬 率 炉膛输入热量 5000 43 0 98 mj 12000 21 61 840 43mj 67 3 结论为本次点火初期煤粉燃烬率为 67 左右 基本达到预期目标 6 4 燃烧器出口火焰温度对燃烧的影响 本次启动初期对燃烧器出口火焰温度较高 火焰皆呈明亮的白色如图 全国火电大机组 300MW 级 竞赛第 36 届年会论文集锅炉本体及辅机 72 本次启动 在不同工况共测量了 3 次 数据表如下 工况 煤量 t h 1 角 2 角 3 角 4 1101070102011301000 218108012001200960 3289541012980897 6 4 1 从上表看出当煤粉在磨下煤量 18 t h 左右喷口火焰温度最高 达到燃烧器的最佳工况 当下 煤量达到 28 t h 时 喷口火焰的温度明显下降 6 4 2 本次使用煤种的着火温度约在 800 左右 从炉膛温度场的分布而言 冷态启动时燃烧器出 口到炉膛中心的温度是逐渐降低的 由于煤粉的换热表面积极大 当进入 800 以下的炉膛区域时 从喷口出来的火焰就逐渐熄灭了 所以喷口火焰温度越高 喷口的火焰就越长 燃烬率就越高 单 位质量的煤粉发出的热量就越多 7 节油率及成本计算 通常该 6 炉在汽机缸温 190 锅炉冷态升炉时约耗油 50 吨左右 本次用油 10 吨 节油 40 吨 升炉节油率 未使用暖风器 80 本次比正常启动约多用煤 120 吨 以每吨煤 450 元 燃油以 6000 元 吨计 本次启动约节约近 19 万元 如能使用暖风器则可免去大油枪暖炉过程 大油枪暖炉一小时 共用油 4 21 吨 如用气化油枪代替则仅用 0 84 吨 可再节约 3 37 吨 节 油率可达 87 以上 8 存在的问题和和有待改进的方面 总的来说本次微油点火燃烧器的投用取得了较理想的效果 达到了预期的节油率 但在使用中 仍存在着一些问题和可待改进的地方 a 由于燃烧器内煤粉着火良好 燃烧器的壁温上升过快 如 2 角在周界风开度 100 的情况下 仍上升至 500 左右 究竟是贴壁风入口堵还是本来设计贴壁风量偏小 暂时还不清楚 b 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