微油点火技术在锅炉改造中的应用

微油点火技术在锅炉改造中的应用

0煤粉点火技术传统的电厂锅炉油枪安装在燃烧二次风喷的入口处，具有高输出。油枪的喷嘴延伸到燃烧瓶的喷嘴。随着油雾的燃烧，煤粉在燃烧外燃烧。燃料产生的热量直接用于加热煤粉的气流较少，油燃烧的热量使用率低。当锅炉的冷却状态开始时，油应该首先将其燃烧到燃料粉末，然后可以燃烧和吸收燃料粉末。燃料的消耗是很大的。目前电厂锅炉应用较多的节油技术有等离子及微油点火2种。与等离子相比,微油点火技术用出力极低的微油气化油枪代替复杂的等离子发生器,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的。它具有对煤种适应性好、煤粉的燃尽度较高、设备简单可靠、维修工作量小、改造费用低等优点。1煤粉燃烧及燃烧一体化剂的配制国电谏壁发电厂12号锅炉是上海锅炉厂设计制造的SG-1036/17.5/M867型亚临界压力一次中间再热控制循环炉。锅炉采用冷一次风正压直吹式制粉系统,配置5台HP-843型中速磨煤机,分别用煤粉管道接至炉膛5层、四角布置、切向燃烧的摆动式煤粉燃烧器。锅炉设计煤种为东胜神府煤,可燃基挥发分为34.08%,收到基低位发热量为23.47MJ/kg。在每角燃烧器风箱中设AB、BC、DE3层启动及助燃用的轻油枪,机械雾化。每根油枪出力为1.5t/h。改造前,锅炉每次启动时先用大油枪点火,升温升压。当热风温度满足磨煤机制粉干燥出力时启动第1台磨煤机投粉,当负荷达到50%以上时,才逐步撤离油枪。2天然气小油滴注技术2.1油枪的燃烧利用压缩空气的高速射流将油直接击碎,产生超细油滴后通过高能点火器引燃进行燃烧,同时利用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容及后期加热,使油在极短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,由于燃油是在气化状态下燃烧,从而大大提高了燃烧效率及火焰温度,并急剧缩短燃烧时间。气化燃烧后的火焰刚性极强(见图1),火焰中心温度高达1500~2000℃,可作为高温火核在煤粉燃烧器内快速点燃一级煤粉使其燃烧,从而仅使用少量燃油就可实现锅炉启、停以及低负荷稳燃。2.2煤粉温度增加和燃烧煤粉的工艺把微油枪产生的高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区,当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时,煤粉温度急剧升高、破裂粉碎,释放出大量挥发分,并迅速燃烧。已燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大幅度减少了煤粉燃烧所需的引燃能量。2.3微油燃烧系统微油点火装置由微油煤粉燃烧器、油系统及辅助系统等部分组成。油系统包括微油枪、压缩空气、助燃风等,辅助系统包括点火装置、燃烧器壁温监测、图像监视及冷却、暖风器系统等。微油系统从锅炉原油系统引出。压缩空气由主厂房压缩空气系统提供,一是用于燃油雾化、加速燃油气化、补充前期燃烧所需的氧;二是提供微油枪吹扫的吹扫风。助燃风从冷一次风管道上引出,补充后期燃烧所需的氧以及冷却燃烧室。在B磨煤机进口加装暖风器,暖风器汽源取自本机辅汽,为B磨提供制粉所需的热风,锅炉点火后即可启动B磨制粉。每只微油燃烧器内设燃烧器喷口及中心筒2处壁温测点。图像火焰检测系统用来监视微油火焰的燃烧状况,其探头所需的冷却风由图像火焰检测冷却风机供给。3火炬燃烧方案12号锅炉微油点火改造工程结合小修进行。停炉前10d,施工人员进入现场开始安装。(1)拆除B层原4台煤粉燃烧器的一次风筒及一次风管弯头部分,将其替换为微油点火燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间,该燃烧器具有点火和稳燃功能;在锅炉正常运行时,该燃烧器具有主燃烧器功能,且出力及燃烧工况与原来保持一致。(2)改造后A、B层煤粉燃烧器不再摆动。(4)每角微油枪各配置1个采用可见光原理的火焰检测器,从弯头处轴向插入,由于离火焰较远,无需冷却风冷却,改造后各角系统如图2所示。4微油点火水压试验12号锅炉微油枪油嘴直径为1mm,当油系统母管油压为0.85MPa时每支微油枪出力约为65kg/h。系统安装后,依次对微油等各分系统进行调试,确保各管道、阀门正常,系统严密。调试过程中对微油管道进行了水压试验,确保管路无泄漏。试验后对管路进行全面吹扫,确保焊渣、管道氧化物等被彻底吹扫干净。微油改造后对12号锅炉逻辑进行了如下修改:(1)对B磨增加“微油点火模式”以及“正常运行模式”,2种模式可手动进行切换。锅炉启动时当四角微油枪点火成功且燃烧稳定后,将B磨置于“微油点火模式”,之后方可启动B磨运行。当机组负荷达100MW时,自动切为“正常运行模式”。(2)“微油点火模式”下,若任一角微油枪灭火,则联关该角磨煤机出口关断门。若微油枪任意两角灭火,则跳B磨。(3)锅炉熄火时,微油枪角阀自动关闭。5投粉过程情况2008年6月20日中班,12号锅炉小修后启动。18:30依次启动乙引风机、甲送风机、乙一次风机及甲密封风机,进行炉膛吹扫。随后投用冷炉制粉暖风器首先对B磨进行暖磨,19:10B磨煤机进口热风温度140℃,B磨煤机出口温度80℃。19:22锅炉点火,就地看火孔观查微油着火情况,1号角微油燃烧情况最好,火焰明亮,刚性强,火炬较长,其余3个角燃烧略差,联系检修清理微油枪喷嘴。微油枪喷嘴清理之后控制室顺控投入2、3、4号角微油枪,着火情况得到改善,火焰检测稳定。选定“微油点火模式”后于20:00启动B磨煤机,煤量为初始煤量6t/h。投粉即着火,且2、3、4号角着火进一步得到改善,火炬更长也更加明亮,煤粉燃烧情况正常(见图3)。投粉0.5h后(20:30),此时炉膛出口烟温已升至244℃,观察火焰,有少部分未燃烧煤粉。投粉1h后(21:00),煤量逐渐加大至12t/h,炉膛出口烟温已升至353℃,着火情况有所改观。在此期间,维持炉总风量480000m3/h,B磨出口一次风速18~20m/s。在配风方面,二次风挡板AA层开度为40%、AB层60%、BC层65%、CD及以上各层均5%,周界风挡板B层为30%,其他4层均10%,二次风速25~30m/s。就地查各角参数,助燃风压1.5~1.6kPa,各角微油油压0.60~0.75MPa,各角压缩空气压力0.50~0.55MPa。22:30,炉膛出口烟温已升至488℃,主蒸汽压力2.5MPa,主蒸汽温度350℃,再热蒸汽温度325℃,汽轮机挂闸冲转,期间控制燃料量(11t煤),保持冲转期间参数稳定。23:10机组并网,逐渐加大B磨煤量,同时提高总风量至520000m3/h,一次风速逐渐抬高至21~23m/s,火焰燃烧情况如图4所示,与图3相比,火焰刚性更强,火炬喷射行程更长,呈现“粉包火”情景。6月21日02:00,机组负荷180MW,停用全部微油枪。本次启动过程共耗油1.8t。本次微油点火改造时在微油点火燃烧器喷口及中心筒处装有温度测点,表1为启动过程中的测温情况。由表1可看出,整个启动过程中燃烧器各点壁温正常,助燃风冷却效果良好,燃烧器工作正常。为了了解微油点火过程中煤粉的燃尽情况,分别于20日22:30和21日01:30对飞灰取样并进行化验(见表2)。由表2可看出,点火初期炉膛温度和一、二次风温较低,不利于煤粉的燃尽,飞灰含碳质量分数较高,随着烟温上升,炉膛温度水平不断提高,煤粉的燃烧条件不断改善,燃烧效率提高,飞灰含碳质量分数下降。6节约了碳五装置在锅炉运行费用本次启动共耗油1.8t,全过程未投用大油枪。改微油点火之前,每只大油枪出力平均按1.2t/h计算,启动过程中平均投用6根大油枪,在同样的5.5h内用大油枪启动耗油量为1.2×6×5.5=39.6(t),本次节油为:39.6-1.8=37.8(t),即节油率可达95.5%。油价按7500元/t计算,煤价按630元/t计算,并网前共消耗燃煤30t。磨煤机、一次风机、密封风机比用大油枪早启动4h,每小时耗电800kW·h,每度电按0.35元计算,则本次12号锅炉采用微油点火节约资金为:37.8×7500-30×630-800×0.35×4=26.348(万元)为了防止微油图像探头在锅炉正常运行中烧坏,图像火检风机在锅炉正常运行中需连续运行,增加了一定的耗电量,图像火检风机额定功率为7.5kW,每年耗电量约55MW·h,每度电按0.35元计算,则每年多耗用资金1.925万元,对本次微油点火改造在节能降耗方面造成一定的影响。12号机组按每年冷态启停1次、热态启停2次计算,冷态启停一次采用微油点火燃油消耗量约3.5t,采用大油枪燃油消耗量约60t。热态启停一次采用微油点火燃油消耗量约2t,采用大油枪燃油消耗量约30t。相对于用大油枪点火,微油点火并网前多用煤:冷态按40t、热态按30t计算,采用微油点火启停平均每次磨煤机、一次风机加密封风机多运行的时间按4h计算,则采用微油点火后12号锅炉全年节省的资金为:7清理喷嘴的投用由于微油枪喷嘴直径较小,而油及压缩空气中含有少量水分,油中也有少量杂质,在8月份的一次启动过程中发生了由于微油枪喷嘴堵塞导致微油着火不好、火检时有时无、微油无法使用的情况,后来联系检修清理喷嘴后才恢复正常。后来制定下列措施:(1)将试投微油枪列入定期工作,每周一早班对4只微油枪进行试投,若试投时微油枪燃烧不好,微油火检信号较弱,则应清理微油枪喷嘴,确保锅炉正常运行时微油枪处于良好的备用状态;(2)每次锅炉停运前试投微油枪,若不正常则清理喷嘴;(3)每次停炉后清理喷嘴,确保锅炉启动时微油枪正常投用。采用上述措施后微油系统运行良好,随时可以正常投用,最大限度地节约了燃油。8提高机组限流率的增加火炬温度气化微油点火技术以其系统简单、运行稳定、节油