氣化微油點火技術的應用及其控制方案.docx

氣化微油點火技術的應用及其控制方案(1.內(nèi)蒙古電力工程技術研究院；2.內(nèi)蒙古電力勘測設計院，內(nèi)蒙古 呼和浩 特 010020)摘 要：文章主要介紹了氣化微油點火系統(tǒng)的組成及其控 制方案。關鍵詞：氣化微油點火；控制方式；節(jié)油中圖分類號：TK223.2 文獻標識碼：A 文章編 號：10076921(XX)04006702微油氣化小油槍點火燃燒的工作原理是：利用機械霧化將燃料油擠壓、撕裂、破碎，產(chǎn)生超 細油滴經(jīng)壓縮空氣霧化成納米級超細油滴進行燃燒，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量，在極短的時間 內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，從而大大提高燃燒效 率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性極強、火焰呈完全透明狀，火焰中心溫度高達1 500 2 000。1 概述內(nèi)蒙古科右中熱電廠1330MW空冷供熱機組鍋爐生產(chǎn)廠家為XX巴布科克。威爾科克斯有限 公司,鍋爐型式為亞臨界一次中間再熱、平衡通風、鍋爐房緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構架 、全懸吊結構型汽包鍋爐，采用正壓直吹MPS中速磨系統(tǒng)，前后墻對沖式燃燒方式，配有 旋流燃燒器，設置兩臺三分倉容克式空氣預熱器。鍋爐配有6臺中速磨煤機，共24只煤粉燃燒器，前后墻分別為3層布置，每層為布置4支煤粉 燃燒器。鍋爐配有24只大油槍，分三層布置。每只油槍出力為750kg/h。2 本鍋爐氣化微油點火設備設計方案結合本鍋爐燃煤特點，并結合鍋爐燃燒設備結構，為保證改造效果，使鍋爐燃燒器在改造后 能長期、安全、穩(wěn)定運行。設計將鍋爐原A磨煤機對應的前墻共4只煤粉燃燒器改造為裝有氣 化小油槍(40100kg/h)點火的濃淡式煤粉燃燒器。氣化微油點火系統(tǒng)：四只主煤粉燃燒器系統(tǒng)、氣化小油槍系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、爐前油系統(tǒng) 、高壓風系統(tǒng)、鍋爐冷爐啟磨風道加熱系統(tǒng)、氣化小油槍圖像監(jiān)視系統(tǒng)；燃燒器壁溫監(jiān)測及 微油點火控制系統(tǒng)。2.1 微油氣化小油槍點火設備主要技術參數(shù)燃油壓力：0.82.5MPa；主油槍出力：40100kg/h； 壓縮空氣壓力：0.350.6MPa；壓縮空氣流量：0.9Nm3/min左右；油槍高壓風壓力：4 000Pa左右；油槍高壓風流量：3 000m3/h左右；氣化油槍燃燒火焰中心溫度：1 5002 000；可點燃煤粉量：310t/h；燃燒器壁溫：燃燒器壁溫不超過450；燃油：# -20輕柴油。2.2 氣化微油點火設備系統(tǒng)設計根據(jù)現(xiàn)場實際情況,將四套微油氣化點火燃燒器安裝在前墻A層一次風噴口位置，取代原有的 主燃燒器，作為鍋爐點火燃燒器和主燃燒器使用,可滿足鍋爐啟、?；虻拓摵煞€(wěn)燃的要求。氣化微油點火系統(tǒng)由進油管、進氣管、噴嘴及高能點火裝置組成，油壓：0.82.5Mpa；出 力：40100kg/h。2.2.1 微油氣化小油槍點火系統(tǒng)由微油氣化油槍和輔助油槍、高能點火裝置、火檢裝置 、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓助燃風系統(tǒng)等組成。2.2.1.1 燃油系統(tǒng)。利用前墻A層的油系統(tǒng)，用323不銹鋼管從原燃油進油總母管上引出，在來油管上安裝來 油總門，并順序并聯(lián)安裝兩臺燃油過濾器及入出口手動 球閥，從前墻A層#1、#2、#3、#4封閉作為微油氣化小油槍來油母管。在各 支引一根223的不銹鋼管，上安裝燃油氣動球閥及旁路手動球閥、雙層小過濾器，通過高壓燃油軟管和氣化小油槍連接，構成整個燃油系統(tǒng)。2.2.1.2 壓縮空氣系統(tǒng)。利用前墻A層現(xiàn)場壓縮空氣系統(tǒng)，接一根323的不銹鋼管連接前墻A層#1、#2、#3、#4附 近作為壓縮空氣母管，并在壓縮空氣母管上安裝總門及空氣過濾器 ，同時由母管向前墻A層#1、#2、#3、#4氣化小油槍點火燃燒器處引分支管223不銹鋼管 ，在每角的分支管道上安裝氣動球閥、氣動球閥出入口手動球閥及旁路閥 手動球閥，最后通過高壓空氣軟管和氣化小油槍連接，完成整個壓縮空氣 系統(tǒng)。2.2.1.3 高壓風系統(tǒng)。氣化小油槍在運行和備用期間，需要有一風壓為4 000Pa、出力3 000m3/h的助燃吹掃風， 該路風取自一次風機出口管道用2733鋼管引出，環(huán)至爐前平臺形成高壓風母管，再由母 管1593向前墻A層氣化小油槍點火燃燒器處引分支管893鋼管分別引至#1、#2、#3、 #4氣化小油槍點火燃燒器，每只順序安裝手動球閥后分二路，通過高壓風 軟管和氣化小油槍連接及火檢連接，完成整個高壓風系統(tǒng)。2.2.2 冷爐起磨熱風加熱系統(tǒng)在熱一次風一側母管上安裝風道燃燒器加熱一次風，安裝位置在一次風母管彎頭處，風道內(nèi) 壁配備耐熱襯板，風道燃燒器出力200400kg/h，具體數(shù)值將根據(jù)磨煤機計算進行確定。燃 油從爐體附近燃油母管接出引至燃燒器前，同時吹掃用蒸汽引至燃燒器以吹掃油槍。燃燒器 配有火焰檢測及熄火保護控制，以保證燃燒器安全運行。2.2.3 氣化微油點火煤粉燃燒系統(tǒng)設計2.2.3.1 氣化微油點火煤粉燃燒器。燃燒器為4只，為了鍋爐點火或低負荷運行時能及時的投用，選在前墻A層。微油點火燃燒 器布置在中心風管中，氣化小油槍軸向安裝在氣化火燃燒器上。燃燒器自身有煤粉濃淡分離 裝置和濃縮裝置，氣化小油槍點燃濃煤粉，分級燃燒、分級送風，并采用先進的內(nèi)風膜冷卻 技術鍋爐氣化小油槍點火燃燒器的設計內(nèi)容主要包括：氣化小油槍點火裝置、一級燃燒室、 二級燃燒室、燃燒器噴口裝置及煤粉分離器。2.2.3.2 氣化微油點火煤粉燃燒器結構。氣化微油點火燃燒器不僅可以作為點火以及低負荷穩(wěn)燃燃燒器，而且在正常運行時可以作為 主燃燒器使用。煤粉燃燒器改造后具有以下特性：保證鍋爐在冷態(tài)啟動時煤粉能比較容易地被點燃。根據(jù)現(xiàn)場燃燒器的位置及氣化小油槍點火 裝置在其他工程應用經(jīng)驗，采用分級點火、分級燃燒的原理，去除中心風管中的啟動油槍、 點火油槍、火檢等裝置，在中心風管中布置氣化小油槍點火煤粉燃燒器，在燃燒器內(nèi)部設計 二級燃燒室，在距燃燒器噴口約1 000mm處，氣化微油點火燃燒器軸向插入微油點火煤粉燃燒器，在一級燃燒室內(nèi)布置 文丘里結構實現(xiàn)煤粉中心濃縮效應，不會因布置氣化小油槍而減少原來燃燒器內(nèi)一次風的通 流 面積，也不會在燃燒器內(nèi)增加額外的結構，盡可能利用現(xiàn)有燃燒器的結構裝置，從而保證不 影響該燃燒器內(nèi)部的流動特性，從而保證該燃燒作為主燃燒器投運時的低負荷、低NOX排 放特性。在點火和低負荷投運時，氣化微油點火燃燒器，煤粉在燃燒器內(nèi)采用二級著火，從 而保證著火的穩(wěn)定性，且不影響NOX排放指標。2.2.4 氣化微油點火輔助系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計2.2.4.1 圖象監(jiān)視系統(tǒng)。由5個帶CCD攝象機監(jiān)視探頭組成，其視頻信號通過高溫視頻電纜送至集控室九畫面分割器 及視頻切換器，經(jīng)處理再送到工業(yè)電視，可同時監(jiān)視五個微油氣化燃燒器出口煤粉和風道加 熱風系統(tǒng)火焰也可以實現(xiàn)單角和全爐膛火焰監(jiān)視。CCD工業(yè)電視探頭采用風冷，冷卻風源取 自電廠已有的火檢風管，攝像頭的電源引至各角就地控制柜。2.2.4.2 壁溫監(jiān)測系統(tǒng)。在每套煤粉燃燒器出口段壁面上安裝2只K型熱電偶，信號引進DCS，用于實時監(jiān)測燃燒器壁 溫，控制壁面溫度低于450，防止其內(nèi)結焦或燒損。2.2.5 控制系統(tǒng)設計整個氣化微油點火系統(tǒng)直接納入DCS系統(tǒng)，由DCS的FSSS完成對氣化微油點火系統(tǒng)的控制。微 油點火主要邏輯都在FSSS中實現(xiàn)，主要有：2.2.5.1 啟動邏輯?？刂剖覇釉试S條件：燃油母管壓力正常；壓縮空氣母管壓力正常，空氣閥關閉；鍋爐允許點火，MFT復位；微油點火在遠控位。滿足啟動允許條件，操作點火器圖標接通高能點火器點火，同時自動開啟燃油閥，油槍燃 燒穩(wěn)定45s后，自動開啟壓縮空氣閥，完成啟動過程。高能點火器啟動后30s后自動停止 。2.2.5.2 滅火保護。當MFT發(fā)生時，DCS控制關閉所有角的燃油閥、并禁止微油槍啟動；當啟動點火30s內(nèi)仍然無火，控制系統(tǒng)自動關閉對應燃油閥，本次點火失??；燃燒過程中由火檢檢測到滅火時，控制系 統(tǒng)自動關閉對應燃油閥，同時關閉對應送粉管道插板門。并根據(jù)微油槍滅火跳磨煤機/給煤 機保護是否投入，決定是否跳對應設備。2.2.5.3 停止邏輯?；饳z滅火后，自動關燃油閥，此時不關壓縮空氣閥；操作員在控制面板上操作停止按鈕；就地操作停止；MFT停止。在微油槍停止時，一般應在燃油閥關閉后，保持壓縮空氣閥繼續(xù)開啟10以上再關閉，以達到 冷卻和吹掃微油槍的效果。2.2.5.4 給煤機啟動。氣化點火油槍火焰證實著火穩(wěn)定后或鍋爐點火能量滿足，可啟動給煤機給煤。3 設計過程中的注意事項每個燃燒器設置兩個壁溫監(jiān)測熱電偶，安裝位置在燃燒器噴口邊沿200mm處，因為此處溫度 最高，能真實