微油冷爐點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)在6＃爐上的應(yīng)用

1、微油冷爐點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)在6爐上的應(yīng)用             0  引言國(guó)務(wù)院總理*在05年3月5日十屆全國(guó)人大會(huì)議上作政府報(bào)告時(shí)強(qiáng)調(diào)，要注重能源資源節(jié)約和合理利用。溫總理說(shuō)，“緩解我國(guó)能源資源與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾，必須立足國(guó)內(nèi)，顯著提高能源資源利用效率” 。由國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，國(guó)家科學(xué)技術(shù)部，國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局聯(lián)合發(fā)布的2005年第65號(hào)公告，將煤粉爐微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)列為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的技術(shù)。 微油冷爐點(diǎn)火和超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)是用微量的油（2040kg/h）

2、，通過(guò)專門設(shè)計(jì)的燃燒器，點(diǎn)燃大量的煤粉（212t/h），從而達(dá)到鍋爐冷爐微油點(diǎn)火、低負(fù)荷和超低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的。微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)在臺(tái)州發(fā)電廠6爐的應(yīng)用表明該技術(shù)具有下列顯著特點(diǎn)：(1) 冷爐升爐節(jié)油率（以煤代油）可達(dá)97，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。(2)由于采用多級(jí)氣膜冷卻，燃燒器壁溫不超過(guò)400，可靠性高。(3)微油點(diǎn)火邏輯設(shè)計(jì)可確保鍋爐運(yùn)行安全，不會(huì)發(fā)生爆燃和二次燃燒，不加劇爐內(nèi)結(jié)渣，不增加飛灰可燃物，安全性好。(4)微油點(diǎn)火全過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控、程控操作，不增加操作工作量. (5)對(duì)風(fēng)速、煤粉濃度、煤質(zhì)等參數(shù)變化無(wú)嚴(yán)格要求，適應(yīng)能力強(qiáng)。(6)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，基本無(wú)維護(hù)工作量，便于生產(chǎn)管理。1  臺(tái)州

3、發(fā)電廠#6爐概況 臺(tái)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(jī)組原額定出力為125MW，汽機(jī)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(fēng)噴口，4層二次風(fēng)噴口，一層三次風(fēng)噴口。一次風(fēng)噴口可擺動(dòng)，二次風(fēng)為大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。 每角2只大油槍分別布置在下排和中下排二次風(fēng)噴口內(nèi)，油槍出力900kg/h，燃用0輕柴油。燃油采用機(jī)械霧化，霧化壓力3.5Mpa。2 微油冷爐點(diǎn)

4、火技術(shù)原理及方案設(shè)計(jì)2.1 微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)原理   微油燃燒技術(shù)由微油氣化油槍和微油冷爐點(diǎn)火燃燒器組成。微油氣化燃燒的工作原理是利用機(jī)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(xì)油滴后通過(guò)高能點(diǎn)火器引燃，同時(shí)巧妙地利用燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)燃油進(jìn)行加熱，使燃油在極短的時(shí)間內(nèi)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(shí)間。氣化燃燒后的火焰，中心溫度高達(dá)18002000。它作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)快速點(diǎn)燃一級(jí)煤粉。冷爐微油點(diǎn)火燃燒器見(jiàn)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(jí)燃燒區(qū)，當(dāng)濃相煤粉通過(guò)氣化

5、燃燒高溫火核時(shí)，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(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉，實(shí)現(xiàn)了煤粉的分級(jí)燃燒，燃燒能量逐級(jí)放大，達(dá)到點(diǎn)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(nèi)發(fā)生結(jié)渣，采用多級(jí)氣膜冷卻風(fēng)保護(hù)噴口安全。2.2 微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)方案設(shè)計(jì)6爐改造方案為將最下層#1、#3角一次風(fēng)噴口改造成微油點(diǎn)火燃燒器。微油點(diǎn)火燃燒器既作為冷爐點(diǎn)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(jī)、一次風(fēng)輸粉管道以及一次風(fēng)在線檢測(cè)系統(tǒng)，改造工作量小。微油冷爐點(diǎn)火技

6、術(shù)由微油冷爐點(diǎn)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(fēng)系統(tǒng)和自動(dòng)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(dǎo)致噴油孔尺寸很小，因此需對(duì)燃油進(jìn)行清潔、過(guò)濾，防止燃油雜質(zhì)堵塞噴油孔。（微油氣化油槍的設(shè)計(jì)壓力比原燃油系統(tǒng)壓力低，在利用原燃油管道的基礎(chǔ)上需對(duì)其減壓）另外，在微油燃油系統(tǒng)中需加電動(dòng)油閥，以實(shí)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(dòng)力。 （3）   氣膜冷卻風(fēng)的作用是防止燃燒器高溫?zé)龤?。氣膜冷卻風(fēng)為壓力冷風(fēng)，從

7、送風(fēng)機(jī)出口引出。 （4）   控制系統(tǒng)的作用是實(shí)現(xiàn)微油燃燒技術(shù)的程控操作，爐膛的安全保護(hù)與連鎖，過(guò)程參數(shù)（壓力、溫度、風(fēng)速等）的采集與監(jiān)測(cè)。 3 微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果3.1  微油氣化油槍出力標(biāo)定由于采用微油技術(shù)后，微油槍所用油量很少，原有的燃油流量計(jì)測(cè)不準(zhǔn)，故需對(duì)微油氣化油槍的出力進(jìn)行冷態(tài)標(biāo)定。標(biāo)定方法采用稱重法，即測(cè)出一定時(shí)間內(nèi)微油槍的噴油量，然后推算出每小時(shí)微油槍出力，標(biāo)定結(jié)果見(jiàn)表3。3.2  大修后的升爐過(guò)程臺(tái)州發(fā)電廠#6爐大修后于2005年12月11日上午6：00開(kāi)始鍋爐啟動(dòng)。6:48投用#1、#3角微油點(diǎn)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(diǎn)火成功；7：10投入1、3角給粉機(jī)，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速350r/min。投用給粉機(jī)后煤粉瞬時(shí)點(diǎn)燃，微油燃燒器噴口出口火焰溫度為665845；考慮到啟動(dòng)初期風(fēng)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(jī)轉(zhuǎn)速提升至400 r/min，噴口火焰溫度可達(dá)到1000。通過(guò)調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，可以平穩(wěn)控制鍋爐升溫、升壓。6爐從11日6：00開(kāi)始啟動(dòng)，在完成所有大修后的試驗(yàn)和消缺后，18日23點(diǎn)鍋爐帶負(fù)荷后轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)運(yùn)行。大修后的啟動(dòng)基本使用微油燃燒器，共投用微油10次，基本一次點(diǎn)火成功。微油系統(tǒng)累計(jì)投用

9、時(shí)間88小時(shí)。 冷爐啟動(dòng)過(guò)程中的煤質(zhì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。煤粉細(xì)度R902022，R2003.84。3.3 微油燃燒調(diào)整試驗(yàn)3.3.1 一次風(fēng)速對(duì)微油燃燒的影響一次風(fēng)速的高低對(duì)微油燃燒器煤粉的著火和燃燒影響較大，一次風(fēng)速過(guò)高將導(dǎo)致煤粉著火推遲；而一次風(fēng)速偏低又容易造成一次風(fēng)管積粉甚至堵管。合理選擇點(diǎn)火一次風(fēng)速，對(duì)微油燃燒器的穩(wěn)定燃燒較為重要。保持給粉機(jī)轉(zhuǎn)速350r/min、氣膜風(fēng)開(kāi)度10%，改變一次風(fēng)速，用輻射式高溫計(jì)測(cè)量微油燃燒器出口火焰溫度，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)和火焰觀察結(jié)果來(lái)看，在一次風(fēng)風(fēng)速?gòu)?0m/s提升到27m/s的過(guò)程中，系統(tǒng)運(yùn)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(jī)轉(zhuǎn)速（煤粉濃度）對(duì)微油燃燒的影響在一次風(fēng)速24m/s和氣膜風(fēng)開(kāi)度10%時(shí)進(jìn)行改變給粉機(jī)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，隨著給粉機(jī)轉(zhuǎn)速提高，微油燃燒器出口溫度略微增加。3.3.3 氣膜風(fēng)開(kāi)度對(duì)微油燃燒的影響氣膜冷卻風(fēng)的作用是保護(hù)燃燒器不燒壞和結(jié)渣。我們?cè)谳^高鍋爐負(fù)荷（40MW）下，進(jìn)行了氣膜冷卻風(fēng)和燃燒器壁溫試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。由于微油點(diǎn)火燃燒器設(shè)計(jì)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(dòng)過(guò)程中的升溫升壓速率微

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

12、燃物測(cè)量結(jié)果?？梢钥吹?，由于燃燒器設(shè)計(jì)合理，在冷爐啟動(dòng)后1小時(shí)，煤粉燃燒效率達(dá)到79；隨著運(yùn)行時(shí)間的增加、爐膛溫度及一、二次風(fēng)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(diǎn)火期間即使有較多未燃盡煤粉聚集在尾部受熱面，也不會(huì)發(fā)生受熱面二次燃燒問(wèn)題。當(dāng)然，在使用微油啟動(dòng)過(guò)程中還是需要及時(shí)進(jìn)行尾部受熱面的吹灰。微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析#6爐整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程使用微油點(diǎn)火技術(shù)，累計(jì)使用88小時(shí)，和傳統(tǒng)大油槍啟動(dòng)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析如表8所示。計(jì)算結(jié)果表明#6爐使用微油點(diǎn)火技術(shù)比大油槍啟動(dòng)節(jié)約燃料費(fèi)用115萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。 5 結(jié)論 （1）本次調(diào)

13、試結(jié)果說(shuō)明，采用微油點(diǎn)火技術(shù)，在冷爐狀態(tài)下可以方便、快速、穩(wěn)定地點(diǎn)燃煤粉，實(shí)現(xiàn)以煤代油，節(jié)油率達(dá)到97%。本次#6爐大修后的點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程共節(jié)省燃油308.6噸，節(jié)省燃料費(fèi) 115萬(wàn)元。實(shí)踐表明，微油點(diǎn)火系統(tǒng)具有投資少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、使用安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^，是一種值得大力推廣使用的技術(shù)。（2）保持給粉機(jī)轉(zhuǎn)速300650r/min、一次風(fēng)速2030m/s時(shí)，冷爐狀態(tài)下均能穩(wěn)定點(diǎn)燃煤粉，燃燒器出口火焰溫度可達(dá)8001000。微油點(diǎn)火技術(shù)對(duì)一次風(fēng)速和煤粉濃度的適應(yīng)性很廣。（3）在鍋爐啟動(dòng)初期，氣膜風(fēng)可不開(kāi)或小開(kāi)度，此時(shí)燃燒器壁溫一般在300以下，長(zhǎng)期運(yùn)行不會(huì)燒損燃燒器或結(jié)焦。隨著負(fù)荷的提升，可適當(dāng)調(diào)整氣膜風(fēng)開(kāi)度以控制燃燒器壁溫。（4）通過(guò)調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速可靈活調(diào)整入爐燃料量，和傳統(tǒng)的大油槍啟動(dòng)相比，更加有利于鍋爐的升溫、升壓過(guò)程控制，啟動(dòng)過(guò)程中的過(guò)、再熱器壁溫未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。（1）   在微油啟動(dòng)過(guò)程中，煤