微油点火技术在煤粉锅炉上的应用

微油点火技术在煤粉锅炉上的应用

0燃料费用加大发电成本随着我国经济的快速发展，日夜负荷差异很大。因此，有必要在电网中参与更多的机组峰的调节，从而显著增加燃烧和助燃油量。此外，锅炉的启动过程中总是需要帮助使用汽油，而电除垢器不能使用，污染相当严重。此外，随着大量燃料消耗，在燃料采购、运输、存储、硬件设备等方面的成本肯定会增加。因此,微油点火技术的研究与应用,有着重要的意义。1微油喷射原理和系统组成1.1点火及燃烧方法微油点火原理:先利用压缩空气的高速射流将柴油直接击碎,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℃,如图1所示。气化小油枪所用压缩空气主要是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;高压助燃风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧量。煤粉点燃原理:微油枪着火后,产生的高温火核直接加热经特殊设计的煤粉燃烧器内的浓煤粉气流,加热速率极高,使得这部分浓煤粉在极短时间内析出挥发分并迅速燃烧。挥发分着火后更加剧的煤粉颗粒的温升速度,使得煤粉颗粒特性发生变化,发生剧烈燃烧,浓相煤粉着火后点燃稀相煤粉,在燃烧器出口形成煤粉燃烧的主火炬,最终喷入炉膛内。1.2锅炉燃料的主要作用微油点火系统主要由微油点火燃烧器、油系统、压缩空气系统、助燃风系统、控制系统等。各系统主要作用如下:(1)微油点火燃烧器在原煤粉燃烧器的基础上设计,主要作用是代替原燃烧器,采取了耐热、防磨等措施,在锅炉正常运行时其性能基本与原燃烧器相同。(2)油系统为微油枪提供可靠稳定的燃油(柴油),保证微油枪的性能良好、稳定。(3)压缩空气系统为燃油提供雾化介质,以及提供燃油初期燃烧所需的氧气。(4)助燃风为燃油的后期燃烧提供充足的氧气,同时冷却处于高温状态的油燃烧筒。(5)控制系统为微油枪的投运、停止及运行状况的监视提供有力的保障。2微油燃烧技术的应用以下是微油点火技术在浙江萧山发电厂1号机组上的应用情况。2.1锅炉主要参数萧山电厂1号锅炉由上海锅炉厂制造中间一次再热单汽包自然循环燃煤炉,产品型号SG-420-13.7-M417A。制粉系统为仓储式,启动燃油点火系统原设计、安装有三层油枪,燃油为0号轻柴油。单只油枪出力为800～1000kg/h,目前每次正常冷态启动消耗燃油约16t左右。燃烧器采用近正四角、双切圆布置,煤粉燃烧器为水平浓淡型燃烧器。锅炉主要参数如表1所示。燃煤特性如表2所示。2.2称重传感器的改造方案(1)煤粉技术燃烧与煤粉管道连接新设计的燃烧器平面布置图及单个煤粉燃烧器结构如图2和图3所示。本次改造锅炉最下层4只煤粉燃烧器,改造只需要把原来的4只煤粉燃烧器拆除,再把新设计的4只煤粉燃烧器安装在原来的位置,与煤粉管道连接即可。为了最大限度的保持原煤粉燃烧器的性能,新设计的煤粉燃烧器结构与原来基本相同,亦为水平浓淡分离式,只是把喷口处钝体及燃烧器内前部隔板拆除。微油枪布置在每个煤粉燃烧器浓侧,这样点燃煤粉所需的着火热相对减少,在微油枪出力相同的情况下,可以使煤粉更好的被点燃。(2)燃烧模式分析改造过程中,需要用新设计的煤粉燃烧器完全替代原来的燃烧器。在设计新的煤粉燃烧器时,同时要考虑新燃烧器作为锅炉点火启动燃烧器和主燃烧器(锅炉正常运行时)两种功能。设计时需保持燃烧器的通流面积和一次风率、风速等不变。可以通过数值模拟的方法,对比改造前后燃烧器内的速度、压力场及煤粉浓度等,从而优化新燃烧器的结构、尺寸等。数学模型的建立及计算方法请参考文献。改造前后数值模拟工况的边界条件相同:燃烧器入口速度25m/s,入口煤粉浓度0.28;出口条件为压力出口,压力为-50Pa。如表3所示。普通燃烧器和微油枪燃烧器的数值模拟对比结果如图4～7所示。从以上燃烧器改造前后的速度(图4)、压力(图5)及煤粉浓淡比(图6),燃烧器出口速度(图7)的数据分析中,我们可以看出,在出入口边界条件相同的情况下,新燃烧器内的流场及煤粉分离效果与改造前基本一致,保持了原燃烧器的性能,不会对锅炉的正常运行产生影响。2.3为电站的systems发挥了重要作用微油点火系统改造后,锅炉首次冷态启动共耗油1.33t,与改造前锅炉平均每次冷态启动耗油16t相比,节油率为91.7%。因此,微油点火技术的推广和应用,对于电站的节油工作有着十分重要的意义。到目前为止,微油点火系统运行正常,锅炉每次启停均能正常投入微油点火系统,为电站的节油发挥了重要作用。并且改造后锅炉及燃烧系统运行正常,和改造前相比,锅炉效率没有受到任何影响,说明本次改造的方案是合理的,改造结果令人满意。3在电厂锅炉上的应用(1)微油点火技术用于煤粉锅炉启动、停止以及任意低负荷助燃,能够替代原大油枪,达到节油目的。微油点火系统简单,操作方便,检修维护工作量小。其在电站锅