微油復(fù)合點火改造實現(xiàn)節(jié)能降耗

1、.微油復(fù)合點火改造 實現(xiàn)節(jié)能降耗王國紅 王宏光 劉文利（通遼霍林河坑口發(fā)電有限責任公司 霍林 郭勒市 029200）【摘 要】節(jié)油工作作為節(jié)能工作的重要組成部分，應(yīng)從電廠設(shè)計、設(shè)備、選型、施工、檢修及運行等全過程加強節(jié)油管理，并根據(jù)實際情況積極采用成熟、可靠的點火及穩(wěn)燃技術(shù)對鍋爐進行改造，大幅度降低火力發(fā)電廠用油。因此，大油槍改造技術(shù)為發(fā)電廠節(jié)油工作提供了強有力的節(jié)油手段?？涌诠緸轫憫?yīng)國家進一步降低燃油消耗的號召，經(jīng)過充分調(diào)研和論證，于2009 年7 月對2 號鍋爐進行微油點火系統(tǒng)改造，改造后的調(diào)試和應(yīng)用證明，微油點火改造對于燃用霍林河褐煤和正壓直吹式制粉系統(tǒng)是可行的。2009 年10 月對

2、1 號鍋爐進行微油點火系統(tǒng)改造?！娟P(guān)鍵詞】燃油 節(jié)能 點火 改造1 概述微油點火技術(shù)是節(jié)油點火技術(shù)的一種，是使微量油槍在特殊設(shè)計燃燒室內(nèi)高強度燃燒，以很小的燃油量獲得一個剛性較強、溫度很高的高溫穩(wěn)定火炬，當煤粉流通過火炬時很快受熱，并使煤粉顆粒破裂粉碎，迅速被點燃，少量煤粉燃燒后，利用煤粉燃燒自身的熱量再去引燃更多的煤粉，采用功率放大的原理，達到最終點燃大量煤粉的目的。微油點火技術(shù)依據(jù)分級燃燒的原理，使煤粉在點火初期就已盡可能的充分燃燒，從而達到鍋爐啟動使用燃煤和低負荷穩(wěn)燃的目的。該技術(shù)可以大幅度減少鍋爐點火啟動和助燃用油，降低發(fā)電成本，為公司創(chuàng)造巨大效益?？涌诎l(fā)電公司2 號機組為600MW

3、亞臨界燃煤空冷汽輪發(fā)電機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司根據(jù)引進的美國ABB-CE 燃燒工程公司技術(shù)設(shè)計制造的亞臨界壓力，一次中間再熱，單爐膛，強制循環(huán)汽包鍋爐；型號為 HG208017.5HM12。鍋爐整體型布置，全鋼構(gòu)架懸吊緊身全封閉結(jié)構(gòu)。鍋爐設(shè)計壓力 19.95MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為 2080t/h，額定蒸發(fā)量為 2005 t/h，額定蒸汽溫度 541。設(shè)計主燃料為霍林河褐煤，低位發(fā)熱量 12190kj/kg。燃油為 0 號輕柴油，發(fā)熱量 42705 kj/kg。爐膛燃燒方式為正壓直吹四角切圓燃燒，燃燒器噴口可擺動。斷面尺寸20052mm×20193mm， 爐膛容積 2522

4、8m3。 爐膛上部布置有墻式再熱器、 分隔屏過熱器、后屏過熱器、后屏再熱器。水平煙道中布置有末級再熱器、末級過熱器和立式低溫過熱器。后煙道豎井布置水平低溫過熱器和省煤器。后煙道下部布置有兩臺三分倉回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器。爐膛高熱負荷區(qū)域采用內(nèi)螺紋管膜式水冷壁，水循環(huán)方式為強制循環(huán)，三臺爐水循環(huán)泵電機由德國 KSB 廠家生產(chǎn)，三臺爐水循環(huán)泵由德國 KSB 水泵廠生產(chǎn)。爐膛四角布置擺動式燃燒器，燃燒器上方布置高位 OFA 燃燼風，保證 NOx 排放值。制粉系統(tǒng)配置 7 臺 MPS225HP型中速輥式磨煤機，鍋爐燃用設(shè)計煤種滿負荷運行時，6 臺運行 1 臺備用。設(shè)計煤粉細度 R90= 37 %。鍋爐采用二級

5、高能點火系統(tǒng)，整臺爐共布置 16 支油槍（每角 4 只） ，油槍采用機械霧化噴嘴，點火槍和油槍均為可伸縮式，設(shè)計油槍的最大出力為 20MCR 負荷。鍋爐全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇221采用冷爐點火， 將A 層4 臺主燃燒器改造為兼有等離子點火功能的燃燒器。在鍋爐點火和穩(wěn)燃期間，該燃燒器具有等離子點火和穩(wěn)燃功能；在鍋爐正常運行時，該燃燒器具有主燃燒器功能，且在出力方面及燃燒工況與原來保持一致。根據(jù)原主燃燒器的結(jié)構(gòu)，等離子發(fā)生器采用徑向插入方式。公司于2009 年7 月對2 號鍋爐A 層的4 臺燃燒器進行了微油等離子復(fù)合點火系統(tǒng)的改造，改造后的啟動和運行情況

6、表明，微油等離子復(fù)合點火燃燒器是鍋爐節(jié)油點火和低負荷穩(wěn)燃的有效手段。2 前期準備和施工2.1 公司對微油點火改造項目非常重視，在項目改造的初期就作為公司年度重大節(jié)能項目進行管理和規(guī)劃，公司各部門在進行了前期調(diào)研、技術(shù)方案論證、項目評標，過程落實與配合等相關(guān)工作后，制定了詳盡的項目計劃安排并立即開展工作。公司首先進行了前期資料的收集和整理工作，準備了大量、詳實的設(shè)計、設(shè)備資料，在掌握了第一手資料后，于2009 年2 月開始赴進行調(diào)研工作，對微油點火系統(tǒng)改造的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試等問題進行了深入細致的考察，撰寫了微油點火系統(tǒng)改造項目的可行性研究報告，對改造的可行性和必要性進行了論述。2 號鍋爐微

7、油點火改造項目立項獲公司批準后，立即進行項目招投標和評標工作，最后確定了艾佩克斯科技（北京）有限公司為本項目的供應(yīng)商。為了對完善改造方案，雙方技術(shù)人員多次就有關(guān)問題進行交流和討論，針對霍林河褐煤和正壓直吹式制粉系統(tǒng)的特點，制定了改造方案并進行了優(yōu)化完善。2.2 施工中的重點問題為保證項目的順利進行和按期完成，在改造的過程中，加強關(guān)鍵節(jié)點的控制和管理，爐前油管路的動火作業(yè)至關(guān)重要，如何保證施工安全，安全措施極為關(guān)鍵，針對系統(tǒng)復(fù)雜的情況，制定了細致嚴密的隔離措施，并且使用壓縮空氣進行吹掃，由于措施嚴密可靠，使得油管路的施工得以安全順利完成。為了保證油管路的施工質(zhì)量，我們按照較高標準施工進行質(zhì)量控制

8、，對施工的燃油系統(tǒng)管路的焊口進行百分之百焊口的檢驗，共計檢驗焊口180 個，發(fā)現(xiàn)問題焊口6 個，全部進行了整改。在施工過程中，不斷完善優(yōu)化方案由于是在已投產(chǎn)的設(shè)備上進行改造施工，為了使系統(tǒng)更加合理、完善，在施工過程中，我們結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，對系統(tǒng)進行了進一步優(yōu)化，為了對微油系統(tǒng)的流量能夠得到精確測量，將微油系統(tǒng)的供油管路取自爐前油系統(tǒng)供油流量計之后。方案的不斷優(yōu)化，使得項目更趨合理完善。3 復(fù)合點火應(yīng)用性分析為保證等離子發(fā)生器正常工作，對電源、壓縮空氣、冷卻水、水質(zhì)等均有控制要求。等離子發(fā)生器負荷電流為 280350 A，電弧電壓為 250400 V，按最大電流和電壓計算，功率小于 150k

9、w。經(jīng)換算，1kwh 的電能約等于 0.085kg 輕柴油的熱值，150 kw 離子發(fā)生器的功率僅相當于 12.7kg/h輕柴油的熱值。目前等離子點火技術(shù)受到點火能量的制約，很難繼續(xù)增大。現(xiàn)階段等離子發(fā)生器最大功率為 300 kw，難以滿足劣質(zhì)煤的點火需求。在低負荷運行時，往往存在鍋爐低負荷滅火事故隱患。因此，急需一種有效的技術(shù)措施以彌補等離子點火的不足。公司根據(jù)微油與等離子兩種類型的全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇222點火與穩(wěn)燃方式，在現(xiàn)場使用的實際情況，采用了微油等離子復(fù)合點火穩(wěn)燃技術(shù)， 微油點火技術(shù)源于等離子點火技術(shù)，二者燃燒器原理和結(jié)構(gòu)都十分相似，不

10、同之處在于點火熱源。同時，常用的等離子點火裝置和微油點火裝置的煤粉燃燒室在結(jié)構(gòu)上大同小異，具有煤粉氣流濃縮、分級點燃煤粉、能量逐級放大以及初級點火過程在煤粉燃燒器內(nèi)部完成的絕熱燃燒等共同技術(shù)特點。微油等離子復(fù)合點火穩(wěn)燃技術(shù)將上述二者結(jié)合，在等離子點火裝置上的煤粉燃燒室中，增裝微油槍，由微油槍、等離子槍共同點燃煤粉氣流。微油點火技術(shù)是以高壓電火花在油燃燒室點燃燃油，用油火焰點燃煤粉氣流，以煤粉氣流的火焰代替大油槍的火焰，達到以煤代油的目的。對于已經(jīng)加裝等離子點火裝置的機組，當?shù)入x子點火器不能發(fā)揮作用時，利用微油點火技術(shù)，可以及時地點燃煤粉氣流，提高煤粉燃盡率，以保證機組的安全運行，從而大大提高機

11、組的運行可靠性和經(jīng)濟性。它的優(yōu)勢在于：1、復(fù)合點火技術(shù)提高了等離子點火的可靠性，增大了點火能量，加強了等離子點火系統(tǒng)對煤質(zhì)的適應(yīng)性，提高了機組點火啟動初期的煤粉燃盡率，保證機組運行安全。2、復(fù)合點火系統(tǒng)可以在原有的等離子點火裝置的基礎(chǔ)上加以改裝，節(jié)約成本，經(jīng)濟實用。3、復(fù)合點火系統(tǒng)增加設(shè)備不多，部分設(shè)施可以共用。4、復(fù)合點火系統(tǒng)操作方便，點火啟動機動靈活。5、復(fù)合點火技術(shù)極大的降低了鍋爐啟動的耗油。4 系統(tǒng)改造后控制邏輯為保證鍋爐系統(tǒng)的安全，復(fù)合點火系統(tǒng)的監(jiān)測與控制系統(tǒng)受 FSSS 的控制，當鍋爐發(fā)生主燃料跳閘（MFT）時，立即關(guān)閉四角微油點火系統(tǒng)的油閥，并禁止再次開啟油閥，當鍋爐允許點火時，

12、才能復(fù)位。（1） DCS 控制時微油點火系統(tǒng)邏輯1）各臺燃燒器微油系統(tǒng)啟動的外圍必要條件：a無 MFT 發(fā)生；b燃油壓力在 0.30.7MPa；c空氣壓力在0.30.7MPa；d一次風風速12m/s。2）有以下情況之一微油槍點火器啟動15 秒：a微油槍點火器啟動指令；b微油槍層微油點火啟動指令；c微油槍點火啟動指令。3）有以下情況之一微油槍點火器停止：a1 角微油槍點火器啟動15 秒后；b1 角微油槍點火器停止指令。4）吹掃閥沒有開啟時，有以下情況之一1 微油槍燃油閥開啟：a微油槍燃油閥開啟指令、1 角微油槍點火器啟動反饋；全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇22

13、3b微油槍層微油槍點火啟動指令、1 角微油槍點火器啟動反饋；c微油槍微油點火啟動指令、1 角微油槍點火器啟動反饋。5）有以下情況之一微油槍燃油閥關(guān)閉：a微油槍層微油點火停止指令；b微油槍微油點火停止指令；c微油槍燃油閥關(guān)閉指令；d角微油槍微油閥開啟反饋30 秒后、1 角微油槍火檢沒有 2 秒；e主燃料 MFT 跳閘；fOFT 發(fā)生。6）有以下情況之一微油槍空氣閥開啟：a微油槍空氣閥開啟指令；b微油槍層微油點火啟動指令、微油閥開啟；c微油槍微油點火啟動指令、微油閥開啟。7）有以下情況之一微油槍空氣閥關(guān)閉：a微油槍層微油點火停止指令、1 角微油閥關(guān)位反饋；b微油槍微油點火停止指令、角微油閥關(guān)位反饋

14、；c微油槍空氣閥關(guān)閉指令；d微油槍燃油閥開啟30 秒后、火檢信號沒有 2 秒；e主燃料 MFT 跳閘；fOFT 發(fā)生。8）有以下情況之一時吹掃閥開啟120 秒：a油槍吹掃指令、微油閥關(guān)閉3 秒后；b微油閥關(guān)閉。9）以下情況均滿足時跳A 層磨煤機：a微油槍無火檢信號2 秒，且無 A 磨對應(yīng)燃燒器噴口火檢信號；b燃油閥開啟；c鍋爐負荷小于某一設(shè)定值；d對應(yīng)角大油槍未投入。（2）就地控制時操作程序1）按住點火器啟動按鈕時，點火器啟動，松手時點火器就停止；2）按一下油閥開啟按鈕，油閥開啟，按一下油閥關(guān)閉按鈕，油閥關(guān)閉；如果油閥開啟后30 秒內(nèi)無火檢信號進來，自動關(guān)閉油閥；如果30 秒內(nèi)有火檢信號，則油

15、閥保持開啟；在30 秒后如果火檢信號丟失，自動關(guān)閉油閥；在火檢信號存在時，只有按一下油閥關(guān)閉按鈕，油閥關(guān)閉；3）按一下壓縮空氣閥開啟按鈕空氣閥開啟，按一下空氣閥閥關(guān)閉按鈕空氣閥關(guān)閉；4）油閥關(guān)閉后吹掃空氣閥自動吹掃 2 分鐘，其他時間按住開啟按鈕時吹掃才開啟，松手時吹掃閥關(guān)閉。全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇2245 復(fù)合點火系統(tǒng)設(shè)備改造及系統(tǒng)運行調(diào)試5.1 設(shè)備改造情況5.1.1 微油系統(tǒng)供油管路取自爐前油循環(huán)流量計后，于與微油流量計共同計量，便精細準確計算供油流量；5.1.2 微油系統(tǒng)二次風取自冷一次風管道；5.1.3 微油系統(tǒng)設(shè)置平衡罐，利用壓縮空氣壓力

16、維持平衡罐壓力，壓縮空氣取自爐前雜用壓縮空氣系統(tǒng)；5.2 冷態(tài)安裝調(diào)試情況設(shè)備安裝結(jié)束后即開始進行系統(tǒng)的冷態(tài)調(diào)試工作，完成就地與DCS 傳動試驗、進行DCS 程控試驗（油槍角閥、吹掃閥、霧化閥、油槍火檢、圖像火檢），圖像火檢冷卻風機聯(lián)動試驗等。5.3 熱態(tài)調(diào)試情況（1）微油槍燃燒情況 系統(tǒng)熱態(tài)調(diào)試從7 月27 日14 時開始，分別進行了吹掃和點火槍調(diào)整。17 時20 分A 層全部4 支微油槍成功投入并穩(wěn)定燃燒，微油系統(tǒng)壓力0.65 MPa，油溫22，4 支微油槍出力為680kg/h，油火檢穩(wěn)定，火炬鋼性較強，燃燒良好，燃燒器壁溫正常。觀察2 號爐煙筒，煙氣沒有發(fā)黑現(xiàn)象。（2）煤粉燃燒情況 18

17、 時05 分，啟動1A 磨煤機運行，以等離子小爐膛加熱一次風溫至240，給煤機煤量每臺30/h，就地觀察四角燃燒器火焰明顯增大，燃燒良好。20 時00 分，取撈渣機渣樣進行目測觀察，無明顯碳粒，燃燒充分；化學(xué)取樣化驗可燃物為0.94，基本已經(jīng)完全燃燒，檢查圖像火檢系統(tǒng)運行正常。微油母管壓力0.63 Mpa。（3）微油點火模式退出 7 月28 日5 時，將磨煤機1A 出力加至75 噸，相繼啟動1B、1C、1D磨煤機，14 時15 分，機組負荷240MW，切除1A 磨煤機微油模式，啟動共耗油8.3T。5.4 調(diào)試中的問題5.4.1 助燃風壓力調(diào)整系統(tǒng)啟動初期，助燃風壓力無法建立，調(diào)整一次風壓力仍無

18、改觀，檢查發(fā)現(xiàn)在燃燒器不運行的情況下，阻力根小，助燃風壓力無法建立，將一次風壓提至9.5KPa，投運燃燒器后壓力恢復(fù)正常。5.4.2 油槍堵塞微油槍投入初期，由于管路焊口返工等原因，管路內(nèi)雜質(zhì)較多，堵塞油槍，就地進行放油、清理、沖洗、吹掃，將管路清理干凈后，運行正常。6 復(fù)合點火運行方式情況分析6.1 運行條件6.1.1 滿足煤粉著火特性微油點火系統(tǒng)采用微油槍產(chǎn)生火焰直接點燃煤粉，當爐膛溫度較低時，含粉氣流難以通過卷吸全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇225爐內(nèi)熱煙氣加熱點燃，主要利用自身火焰?zhèn)鞑崃浚偈购蹥饬魅恐?。?jīng)理論研究和試驗得出影響微油點燃煤粉的

19、主要因素如下：（1）煤質(zhì)條件：燃煤揮發(fā)份含量越大、灰份含量越小越易點燃；（2）煤粉濃度：煤粉濃度較大，析出揮發(fā)份較多，有利點燃煤粉。但煤粉濃度過大，也對點火不利；（3）煤粉細度：煤粉越細，煤粉表面與火焰接觸面積越大，煤粉顆粒所需點火熱減小，則越有利于點燃；（4）一次風溫：適當提高一次風的溫度利于煤粉點燃與燃燼；（5）一次風速：在點火初期盡量減緩一次風速度，延長煤粉氣流在高溫停留時間，利于點火，在煤粉著火之后再提高風速；（6）點火能量：點火能量指微油槍出力的大小，出力過小對點火不利。對于直吹式制粉系統(tǒng)，可通過調(diào)整磨煤機給煤量來控制投入粉量，同時設(shè)置高效低阻的濃縮裝置，滿足點火時所要求的0.10.

20、6kg/kg 的煤粉濃度。6.1.2 適應(yīng)機組啟動曲線微油點火系統(tǒng)煤粉點火的基本要求包括高效穩(wěn)定安全地著火燃燒、不爆燃、不發(fā)生二次燃燒等。因此，除微油點火煤粉燃燒器要求結(jié)構(gòu)合理、輔助系統(tǒng)配套完善之外，還需正確調(diào)整一次風風速、煤粉濃度等參數(shù)。在不積粉的條件下，盡可能降低初始一次風量以降低風速。并在滿足啟動曲線的條件下，提高煤粉濃度并要求各管間風粉分配均勻。為保證啟動安全，鍋爐投運微油點火煤粉燃燒器啟動時，要求與機組啟動曲線相適應(yīng)?？刂瞥跏纪度霟峁β?，平滑地升溫升壓，控制爐膛出口溫度，保證各受熱面金屬管壁不超溫，均為滿足啟動曲線的基本要求。對于直吹式機組微油點火系統(tǒng)，所在層4 只微油點火煤粉燃燒器

21、同時投入，瞬間熱功率較大，需正確調(diào)整與控制初始投入煤粉量，即調(diào)整磨煤機的給煤量。鍋爐的初始投入功率一般為 57% BMCR，應(yīng)滿足初始投入功率不小于 5%BMCR 的要求。6.2 等離子微油的配合點火復(fù)合點火裝置具有靈活機動的運行方式，可根據(jù)不同的工況需要分別對等離子槍和微油槍進行啟動和調(diào)整。可采用以下運行方式：（1）等離子槍單獨運行與原等離子點火系統(tǒng)運行相同，只使用等離子槍點火，不啟動微油槍。該運行方式可用于煤質(zhì)較好狀態(tài)下的無油點火。（2）微油槍單獨運行與原微油點火系統(tǒng)運行相同，只使用微油槍點火，不啟動等離子槍。該運行方式可用于煤質(zhì)較差狀態(tài)下的微油點火。（3）等離子大功率運行，微油槍補充加大

22、熱功率當煤質(zhì)變化，等離子槍能量不足時，可在投入等離子點火的同時投入微油槍，以微油槍補充油量，增加點火能量。全國火電600MW 級機組能效對標及競賽第十五屆年會論文集 鍋爐篇226（4）等離子小功率運行， 微油槍噴油作為主要點火能將等離子槍的功率調(diào)整為較小，改變陰陽極之間的間隙，減少拉弧距離。可大幅提高陰陽極使用壽命，降低使用成本，減少維護維修工作量。等離子槍為微油槍拉弧點火，而微油槍只需噴油。7 復(fù)合點火經(jīng)濟效益情況分析7.1 節(jié)油效益計算針對機組現(xiàn)狀，改造前，鍋爐冷爐啟動投用等離子裝置，投用AB 層4 支大油槍，單支大油槍出力為 500kg/h，冷態(tài)啟動時間 10 小時，鍋爐啟動一次耗油量為10 小時×0.5 噸/