氣化微油槍技術(shù)的應(yīng)用-合川發(fā)電有限責(zé)任公司-焦朝生

氣化微油槍技術(shù)的應(yīng)用

焦朝生摘要：介紹氣化微油槍點(diǎn)火技術(shù)在重慶合川電廠鍋爐的實(shí)際應(yīng)用情況，總結(jié)了微油槍點(diǎn)火階段保障設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要措施，介紹了我廠在使用氣化微油槍冷爐點(diǎn)火后節(jié)油成效，以及穩(wěn)燃、停爐下的安全使用成果目前資源日趨短缺，油價(jià)居高不下，國家鼓勵(lì)推廣節(jié)油和以煤代油技術(shù)，微油點(diǎn)火及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)被迅速應(yīng)用到火力發(fā)電廠大型燃煤鍋爐上，為大型燃煤鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃階段節(jié)約了大量燃油，降低了發(fā)電成本。一、設(shè)備系統(tǒng)及燃油特性分析

重慶合川雙槐電廠總裝機(jī)容量為2X300MW，其鍋爐為東鍋設(shè)計(jì)制造的亞臨界壓力，中間一次再熱汽包爐，采用煤粉燃燒器為四角布置切圓燃燒直流燃燒器，低速滾筒磨，中儲(chǔ)式給粉機(jī)送粉系統(tǒng)，燃燒器采用水平濃淡百葉窗型燃燒器，每組燃燒器在高度方向上布置了一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃盡風(fēng)共15個(gè)噴口，燃燒器布置方式為（自下而上）：二、一（A層）、二（掛小油槍）、一（B層）、二（掛大油槍）、一（C層）、二、二、一（D層）、二（掛大油槍）、一（E層）、二、三、三、OFA共5層一次風(fēng)噴口，3層帶油槍二次風(fēng)噴口；一、二次風(fēng)噴嘴可在-20°～20°范圍內(nèi)擺動(dòng)，給粉機(jī)出力為3--9t／h，一次風(fēng)流速為21．72m／s，一次風(fēng)溫度為140—200度(混合風(fēng)粉溫度)，二次風(fēng)溫度和燃盡風(fēng)溫度均為305度，整臺(tái)鍋爐共有點(diǎn)火油槍12支，燃用0＃輕柴油。燃油采用機(jī)械霧化，霧化壓力3.5Mpa。大油槍出力1750kg/h（上層8只），小油槍出力500kg/h（下層4只）。A層一次風(fēng)管全部裝設(shè)微油槍。二、氣化微油點(diǎn)火技術(shù)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)1800～2000℃。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。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)濃相煤粉通過氣化燃燒高溫火核時(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。氣化微油點(diǎn)火方式下燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)1.一次風(fēng)管風(fēng)速m/s18-302.一次風(fēng)溫C130-2003.一次風(fēng)量t/h72-90視鍋爐負(fù)荷而定4.給粉機(jī)出力t/h3-9視鍋爐負(fù)荷而定5.煤粉濃度Kg/Kg0.2-0.6視鍋爐負(fù)荷而定6.燃燒器阻力Pa小于300微油方式小于200正常運(yùn)行微油槍點(diǎn)火參數(shù)微油油壓MPa1.5-2.0助燃風(fēng)總風(fēng)壓Kpa3.5壓縮空氣壓力MPa0.3油溫常溫油量Kg/h40/（開啟輔助油門）160三、氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用3．1鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)鍋爐啟動(dòng)，鍋爐吹掃完畢后投用2個(gè)角微油點(diǎn)火系統(tǒng)主油槍，微油槍一次點(diǎn)火成功；投入這2個(gè)角給粉機(jī)，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速15%。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665～845℃；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，一般輔助投運(yùn)最下層該角小油槍，并將給粉機(jī)轉(zhuǎn)速提升至20%，噴口火焰溫度可達(dá)到1000℃。通過調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，可以平穩(wěn)控制鍋爐升溫、升壓。且通過微油槍和小油槍的雙重配合，完全燃盡給粉機(jī)的煤粉，但給粉機(jī)下粉量不應(yīng)太大，一般不超過去50%的轉(zhuǎn)數(shù)，同時(shí)加強(qiáng)就地觀火孔查看煤粉著火情況，及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整給粉量。通過我廠程序設(shè)定，鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)即允許在給粉機(jī)末投入時(shí)啟動(dòng)微油槍，主要是為了冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)爐膛溫度低，其它油槍不易著火，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)各風(fēng)量工況差，易造成機(jī)械霧化油槍不易檢測(cè)到油著火信號(hào)而熄火，投入微油槍最大可能穩(wěn)定著火，避免啟動(dòng)初期投油浪費(fèi)。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。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。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)和火焰觀察結(jié)果來看，在一次風(fēng)風(fēng)速從20m/s提升到27m/s的過程中，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，但火焰依然明亮，煤粉燃燒穩(wěn)定。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)開度10%時(shí)進(jìn)行改變給粉機(jī)轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。結(jié)果表明隨著給粉機(jī)轉(zhuǎn)速提高，微油燃燒器出口溫度略微增加。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)如下(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。)氣膜風(fēng)開度%40%60%80%燃燒室壁溫255237236試驗(yàn)期間：給粉機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為35%，一次風(fēng)速22m/s3．2啟動(dòng)過程中的升溫升壓速率現(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。并且我廠一般情況下，使用大油槍時(shí)，由于油量無法靈活控制，每次大油槍的投運(yùn)都會(huì)帶來機(jī)組燃料量的在冷爐啟動(dòng)微油冷爐點(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)則可以通過調(diào)整給粉機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)不使用大油槍。進(jìn)一步節(jié)油。此外，微油點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，過、再熱器壁溫均未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。微油啟動(dòng)過程平穩(wěn)、容易控制，完全滿足鍋爐啟動(dòng)需要。3．3微油冷爐點(diǎn)火過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。我廠在啟動(dòng)過程中做過飛灰可燃物測(cè)量結(jié)果?？梢钥吹剑诶錉t啟動(dòng)后1小時(shí)，煤粉燃燒效率達(dá)到71％；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題。當(dāng)然，我廠在冷爐啟動(dòng)后，在一次風(fēng)管壁溫允許下，打開微油槍輔助進(jìn)油門，這樣大大加大微油槍噴油量，同時(shí)也加大煤粉燃燒率，打開開輔助油門油量加大到200Kg/h，因煤粉利用率提高，減少其它油槍使用率，同時(shí)避免大量末燃盡煤粉在尾部聚集，節(jié)油效果更佳。在使用微油啟動(dòng)過程中還是需要及時(shí)進(jìn)行尾部受熱面的吹灰。3．4微油冷爐點(diǎn)火技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析大油槍啟動(dòng)微油槍啟動(dòng)油槍出力175040/160油槍個(gè)數(shù)64用油量（T）6513節(jié)約用油（T）47煤燃燒效率平均80%煤折算發(fā)熱量（J/kg）17000*80%=

13600油發(fā)熱量（J/kg）41800節(jié)約用油折算成煤量（T）47*41800/13600=144.46油價(jià)格(元)8200煤價(jià)格(元)510啟動(dòng)燃料費(fèi)用(元)8200*65=

533000510*144.46+12*8200=

172074.6節(jié)約燃料費(fèi)用(元)533000-172074.6=360925.43．5使用微油槍低負(fù)荷穩(wěn)燃和停爐我廠對(duì)幾次低負(fù)荷穩(wěn)燃助燃試驗(yàn)，效果比較滿意，基本達(dá)到了穩(wěn)燃作用，同時(shí)經(jīng)過1年多的運(yùn)行觀察和比較，節(jié)油量比較明顯。在150MW負(fù)荷時(shí)，已到我廠最低投油負(fù)荷，此時(shí)投入大油槍做為夜間穩(wěn)燃用油很不經(jīng)濟(jì)，如不投油，突遇到煤質(zhì)突變，全爐膛滅火的概率很大。另外微油槍對(duì)該給粉機(jī)煤火檢的提高有極大幫助，我廠實(shí)驗(yàn)在100MW時(shí)，只投4只微油槍不投入其它油槍的情況下，能安全穩(wěn)定燃燒。這樣我廠在定參數(shù)停機(jī)時(shí)基本不用大油槍，適時(shí)投入小油槍及可。如：2009年11月10日，停單臺(tái)引風(fēng)機(jī)處理振動(dòng)大，兩臺(tái)磨運(yùn)行，煤質(zhì)差，投用微油槍8個(gè)多小時(shí)，觀察燃燒比較穩(wěn)定，共用燃油4T，節(jié)約大量燃油。2009年7月3日22時(shí)準(zhǔn)備停爐，負(fù)荷由150MW降至85MW過程中，分階段投入四支微油槍，2只小油槍，即安全降至80MW，廠用電切換完畢，快速再降負(fù)荷安全停機(jī)。此次停機(jī)共用燃油1.5T，節(jié)約大量燃油。3．6增加微油槍自動(dòng)投入邏輯，防止火檢信號(hào)突降因鍋爐滅火突然性很大，誘發(fā)因素很多，我廠針對(duì)此點(diǎn)對(duì)微油槍投入邏輯進(jìn)行進(jìn)一步修改，自動(dòng)判斷20臺(tái)給粉機(jī)的火檢，其中有任一臺(tái)給粉機(jī)火檢信號(hào)低于50%時(shí)，自動(dòng)投入該角微油槍，以增加穩(wěn)燃效果，同時(shí)增加最下層投入微油槍的給粉機(jī)的火檢強(qiáng)度，大大降低全爐膛滅火的可能。允分利用熱控高度自動(dòng)化和微油槍投入快捷來提高鍋爐安全性。4.微油槍的運(yùn)行方式微油槍有兩種運(yùn)行方式,一種是穩(wěn)燃方式,另外一種就是冷態(tài)啟動(dòng)方式.正常運(yùn)行時(shí)投入穩(wěn)燃方式,冷態(tài)開機(jī)時(shí)就投入冷態(tài)啟動(dòng)方式.微油槍的運(yùn)行方式要投入正確否則就不能正確投入微油槍,就不能起到應(yīng)有的作用.

冷態(tài)啟動(dòng)方式穩(wěn)燃方式5.微