微油冷爐點火和超低負荷穩(wěn)燃技術在6＃爐上的應用

1、微油冷爐點火和超低負荷穩(wěn)燃技術在6爐上的應用             0  引言國務院總理*在05年3月5日十屆全國人大會議上作政府報告時強調，要注重能源資源節(jié)約和合理利用。溫總理說，“緩解我國能源資源與社會經(jīng)濟發(fā)展的矛盾，必須立足國內，顯著提高能源資源利用效率” 。由國家發(fā)展和改革委員會，國家科學技術部，國家環(huán)境保護總局聯(lián)合發(fā)布的2005年第65號公告，將煤粉爐微油冷爐點火技術列為國家鼓勵發(fā)展的技術。 微油冷爐點火和超低負荷穩(wěn)燃技術是用微量的油（2040kg/h）

2、，通過專門設計的燃燒器，點燃大量的煤粉（212t/h），從而達到鍋爐冷爐微油點火、低負荷和超低負荷穩(wěn)燃的目的。微油冷爐點火技術在臺州發(fā)電廠6爐的應用表明該技術具有下列顯著特點：(1) 冷爐升爐節(jié)油率（以煤代油）可達97，經(jīng)濟效益非常顯著。(2)由于采用多級氣膜冷卻，燃燒器壁溫不超過400，可靠性高。(3)微油點火邏輯設計可確保鍋爐運行安全，不會發(fā)生爆燃和二次燃燒，不加劇爐內結渣，不增加飛灰可燃物，安全性好。(4)微油點火全過程自動監(jiān)控、程控操作，不增加操作工作量. (5)對風速、煤粉濃度、煤質等參數(shù)變化無嚴格要求，適應能力強。(6)系統(tǒng)簡單，基本無維護工作量，便于生產(chǎn)管理。1  臺州

3、發(fā)電廠#6爐概況 臺州發(fā)電廠6爐系上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG420/13.7M415型單汽包自然循環(huán)鍋爐。鍋爐額定蒸發(fā)量為420 t/h，額定蒸汽溫度540，采用一次中間再熱系統(tǒng)。該機組原額定出力為125MW，汽機通流改造后，額定出力增加到135MW。煤粉燃燒器為四角布置切圓燃燒直流燃燒器。燃燒器布置方式為（自下而上）二、一、一、二、一、二、二、三，共3層一次風噴口，4層二次風噴口，一層三次風噴口。一次風噴口可擺動，二次風為大風箱結構，燃燒器設計參數(shù)見表1。 每角2只大油槍分別布置在下排和中下排二次風噴口內，油槍出力900kg/h，燃用0輕柴油。燃油采用機械霧化，霧化壓力3.5Mpa。2 微油冷爐點

4、火技術原理及方案設計2.1 微油冷爐點火技術原理   微油燃燒技術由微油氣化油槍和微油冷爐點火燃燒器組成。微油氣化燃燒的工作原理是利用機械霧化和壓縮空氣的高速射流將燃料油擠壓、撕裂、破碎，產(chǎn)生超細油滴后通過高能點火器引燃，同時巧妙地利用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃油進行加熱，使燃油在極短的時間內蒸發(fā)氣化。由于燃油是在氣化狀態(tài)下燃燒，可以大大提高燃油火焰溫度，并急劇縮短燃燒時間。氣化燃燒后的火焰，中心溫度高達18002000。它作為高溫火核在煤粉燃燒器內快速點燃一級煤粉。冷爐微油點火燃燒器見圖1。它的工作原理是：把微油氣化油槍產(chǎn)生的高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區(qū)，當濃相煤粉通過氣化

5、燃燒高溫火核時，煤粉溫度急劇升高、破裂粉碎，釋放出大量的揮發(fā)份，并迅速著火燃燒。已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大幅度減少煤粉燃燒所需的引燃能量。為了防止燃燒器燒壞和在燃燒器內發(fā)生結渣，采用多級氣膜冷卻風保護噴口安全。2.2 微油冷爐點火技術方案設計6爐改造方案為將最下層#1、#3角一次風噴口改造成微油點火燃燒器。微油點火燃燒器既作為冷爐點火燃燒器，又作為主燃燒器使用。這種改造方式完全可以利用原有#1、#3角的輸粉系統(tǒng)，包括給粉機、一次風輸粉管道以及一次風在線檢測系統(tǒng)，改造工作量小。微油冷爐點火技

6、術由微油冷爐點火燃燒器、微油氣化油槍及輔助系統(tǒng)組成。輔助系統(tǒng)主要包括：油系統(tǒng)；壓縮空氣系統(tǒng)；氣膜冷卻風系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。 （1）   油系統(tǒng)的主要作用是為微油槍提供清潔的燃油。由于微油槍出力很小，導致噴油孔尺寸很小，因此需對燃油進行清潔、過濾，防止燃油雜質堵塞噴油孔。（微油氣化油槍的設計壓力比原燃油系統(tǒng)壓力低，在利用原燃油管道的基礎上需對其減壓）另外，在微油燃油系統(tǒng)中需加電動油閥，以實現(xiàn)程控操作。 （2）   壓縮空氣系統(tǒng)的作用是為微油氣化油槍提供霧化動力。 （3）   氣膜冷卻風的作用是防止燃燒器高溫燒毀。氣膜冷卻風為壓力冷風，從

7、送風機出口引出。 （4）   控制系統(tǒng)的作用是實現(xiàn)微油燃燒技術的程控操作，爐膛的安全保護與連鎖，過程參數(shù)（壓力、溫度、風速等）的采集與監(jiān)測。 3 微油冷爐點火技術試驗結果3.1  微油氣化油槍出力標定由于采用微油技術后，微油槍所用油量很少，原有的燃油流量計測不準，故需對微油氣化油槍的出力進行冷態(tài)標定。標定方法采用稱重法，即測出一定時間內微油槍的噴油量，然后推算出每小時微油槍出力，標定結果見表3。3.2  大修后的升爐過程臺州發(fā)電廠#6爐大修后于2005年12月11日上午6：00開始鍋爐啟動。6:48投用#1、#3角微油點火系統(tǒng)主油槍（微油壓力為0.8Mp

8、a，2只油槍出力為42kg/h），微油槍一次點火成功；7：10投入1、3角給粉機，給粉機轉速350r/min。投用給粉機后煤粉瞬時點燃，微油燃燒器噴口出口火焰溫度為665845；考慮到啟動初期風溫和爐膛溫度較低，不利于煤粉燃盡，在7：30投入2只輔助微油槍（主槍和輔槍總出力為87.1kg/h），并將給粉機轉速提升至400 r/min，噴口火焰溫度可達到1000。通過調整給粉機轉速，可以平穩(wěn)控制鍋爐升溫、升壓。6爐從11日6：00開始啟動，在完成所有大修后的試驗和消缺后，18日23點鍋爐帶負荷后轉入正常生產(chǎn)運行。大修后的啟動基本使用微油燃燒器，共投用微油10次，基本一次點火成功。微油系統(tǒng)累計投用

9、時間88小時。 冷爐啟動過程中的煤質數(shù)據(jù)見表2。煤粉細度R902022，R2003.84。3.3 微油燃燒調整試驗3.3.1 一次風速對微油燃燒的影響一次風速的高低對微油燃燒器煤粉的著火和燃燒影響較大，一次風速過高將導致煤粉著火推遲；而一次風速偏低又容易造成一次風管積粉甚至堵管。合理選擇點火一次風速，對微油燃燒器的穩(wěn)定燃燒較為重要。保持給粉機轉速350r/min、氣膜風開度10%，改變一次風速，用輻射式高溫計測量微油燃燒器出口火焰溫度，測試數(shù)據(jù)見表4。從試驗數(shù)據(jù)和火焰觀察結果來看，在一次風風速從20m/s提升到27m/s的過程中，系統(tǒng)運行正常，雖然火焰溫度和燃燒室溫度均略有降低，但火

10、焰依然明亮，煤粉燃燒穩(wěn)定。3.3.2 給粉機轉速（煤粉濃度）對微油燃燒的影響在一次風速24m/s和氣膜風開度10%時進行改變給粉機轉速試驗。試驗結果見表5，隨著給粉機轉速提高，微油燃燒器出口溫度略微增加。3.3.3 氣膜風開度對微油燃燒的影響氣膜冷卻風的作用是保護燃燒器不燒壞和結渣。我們在較高鍋爐負荷（40MW）下，進行了氣膜冷卻風和燃燒器壁溫試驗，試驗數(shù)據(jù)見表6。由于微油點火燃燒器設計合理，燃燒器壁溫溫度不高，這可以確保燃燒器不燒壞。         3.3.4   啟動過程中的升溫升壓速率微

11、油冷爐點火燃燒器升溫升壓速率控制比大油槍具有更大的優(yōu)勢。在使用大油槍時，由于油量無法靈活控制，每次大油槍的投運都會帶來機組燃料量的大幅變化，相應的汽溫、汽壓變化也較大，而微油點火啟動則可以通過調整給粉機轉速實現(xiàn)燃料量的平穩(wěn)增加，相應的汽溫、汽壓變化也較為平緩。此外，微油點火啟動過程中，過、再熱器壁溫均未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。微油啟動的升溫、升壓曲線如圖2所示，啟動過程平穩(wěn)、容易控制，完全滿足鍋爐啟動需要。3.3.4   微油冷爐點火過程中煤粉燃燒效率 使用微油冷爐點火技術，在微油槍投用后即投入煤粉。由于冷爐點火時爐膛溫度和一、二次風溫均很低，不利于煤粉的燃盡。表7為啟動過程中飛灰可

12、燃物測量結果。可以看到，由于燃燒器設計合理，在冷爐啟動后1小時，煤粉燃燒效率達到79；隨著運行時間的增加、爐膛溫度及一、二次風溫的提高，煤粉燃燒效率逐步提高到84.33、87.54%。 由于煤粉燃盡較為理想，微油點火期間即使有較多未燃盡煤粉聚集在尾部受熱面，也不會發(fā)生受熱面二次燃燒問題。當然，在使用微油啟動過程中還是需要及時進行尾部受熱面的吹灰。微油冷爐點火技術經(jīng)濟效益分析#6爐整個啟動過程使用微油點火技術，累計使用88小時，和傳統(tǒng)大油槍啟動過程的經(jīng)濟性對比分析如表8所示。計算結果表明#6爐使用微油點火技術比大油槍啟動節(jié)約燃料費用115萬元，經(jīng)濟效益非?？捎^。 5 結論 （1）本次調

13、試結果說明，采用微油點火技術，在冷爐狀態(tài)下可以方便、快速、穩(wěn)定地點燃煤粉，實現(xiàn)以煤代油，節(jié)油率達到97%。本次#6爐大修后的點火啟動過程共節(jié)省燃油308.6噸，節(jié)省燃料費 115萬元。實踐表明，微油點火系統(tǒng)具有投資少、系統(tǒng)簡單、使用安全可靠等一系列優(yōu)點，經(jīng)濟效益非常可觀，是一種值得大力推廣使用的技術。（2）保持給粉機轉速300650r/min、一次風速2030m/s時，冷爐狀態(tài)下均能穩(wěn)定點燃煤粉，燃燒器出口火焰溫度可達8001000。微油點火技術對一次風速和煤粉濃度的適應性很廣。（3）在鍋爐啟動初期，氣膜風可不開或小開度，此時燃燒器壁溫一般在300以下，長期運行不會燒損燃燒器或結焦。隨著負荷的提升，可適當調整氣膜風開度以控制燃燒器壁溫。（4）通過調整給粉機轉速可靈活調整入爐燃料量，和傳統(tǒng)的大油槍啟動相比，更加有利于鍋爐的升溫、升壓過程控制，啟動過程中的過、再熱器壁溫未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。（1）   在微油啟動過程中，煤