火電廠鍋爐后墻分層燃燒改造

火電廠鍋爐后墻分層燃燒改造

燃料處理廠的鍋爐通常使用燃料槍和啟動油槍。油槍出力較大,點火油槍為0.2～0.3t/h,啟動油槍為2～3t/h。機組每一次啟動或低負荷穩(wěn)燃均需要大量的燃油,燃煤火力發(fā)電廠每年使用的點火、穩(wěn)燃用油約上萬噸。針對目前國際原油價格不斷上漲的現(xiàn)狀,節(jié)約點火用油意義重大。微油點火和低負荷穩(wěn)燃技術(shù)是用微量的油(0.02～0.06t/h)通過啟動專門設(shè)計的氣化微油槍,點燃大量的煤粉(10～20t/h),從而達到鍋爐微油點火、低負荷和超低負荷穩(wěn)燃的目的,可大量節(jié)省啟動、穩(wěn)燃用油,降低燃料成本,經(jīng)濟效益可觀。為此,廣東紅海灣發(fā)電有限公司決定對2號爐進行改造。1鍋爐點火及啟動油槍的布置廣東紅海灣發(fā)電有限公司2號爐為東方鍋爐廠設(shè)計制造的型號為DG1900/25.4-Ⅱ3,Π形布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、前后墻對沖燃燒、平衡通風、固態(tài)排渣、正壓冷一次風機直吹式制粉系統(tǒng)、超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐。鍋爐點火及啟動油槍燃用0號輕柴油,18支啟動油槍(單支油槍的出力為2.2t/h)分別布置在前墻第一、第二層和后墻第二層,36支點火油槍(單支油槍的出力為0.25t/h)分別布置在每個煤粉燃燒器側(cè)。鍋爐冷態(tài)啟動過程中首次投粉條件是啟動油槍12支以上運行,同時對應(yīng)噴燃器的6支點火油槍運行。2燃燒煤粉的3個月內(nèi)燃劑系統(tǒng)改造方案微油點火穩(wěn)燃燃燒器是用專門設(shè)計的高能氣化油槍點燃第一級少量的煤粉,再用第一級已點燃的煤粉,逐級點燃合理配置的第二級、第三級煤粉,達到用少量油點燃煤粉的目的。微油燃燒器由彎頭、油燃燒室、煤粉一級燃燒室、煤粉二級燃燒室、煤粉三級燃燒室等組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。煤粉一級燃燒室引入高濃度的含粉氣流,高溫油氣火焰與煤粉在此發(fā)生強烈的化學反應(yīng),煤粉裂解同時產(chǎn)生大量揮發(fā)分并被點燃;在一級燃燒室內(nèi)被點燃的揮發(fā)分及部分煤粉繼續(xù)燃燒,進入二級燃燒室將后續(xù)引入的煤粉點燃,如此實現(xiàn)分級燃燒和能量逐級放大的效果,最終引燃絕大多數(shù)煤粉,在燃燒器出口產(chǎn)生約1200℃的煤粉火焰。紅海灣發(fā)電有限公司2號爐改造方案是將后墻下層燃燒器(A1—A6)改造成氣化微油點火煤粉燃燒器。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。改造后的系統(tǒng)由氣化微油點火系統(tǒng)、一次風加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成。氣化微油點火系統(tǒng)由燃油、壓縮空氣、燃燒器、助燃風、壁溫監(jiān)測、火檢系統(tǒng)等組成;一次風加熱系統(tǒng)由暖風器、風門、支吊架等組成;控制系統(tǒng)對點火系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)進行控制,保證鍋爐安全、穩(wěn)定、可靠運行。2.1燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)氣化微油點火油系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)為:最低工作油壓0.5MPa;最高工作油壓2.5MPa;消耗量(單支油槍)0.04～0.06t/h。燃油系統(tǒng)由油過濾器、若干截止閥及氣動球閥、管道、現(xiàn)場壓力表、連接用高壓耐油軟管、油燃燒器等組成。氣化微油系統(tǒng)的油管路使用?22mm×3mm不銹鋼管從啟動供油母管快關(guān)閥后引出,新增一個圍繞鍋爐的油環(huán),然后在每一個氣化微油點火平臺位置用?14mm×2mm不銹鋼管接出,在油管路上安裝不銹鋼截止閥、氣動球閥等,再通過軟管引入氣化微油槍,燃油在噴出油槍后達到氣化效果,點燃后能產(chǎn)生1800℃以上的高溫火焰。2.1.1系統(tǒng)及管道吹掃介質(zhì)設(shè)計壓縮空氣作為氣化微油槍前期供氧的主燃風以及燃油管道的吹掃介質(zhì),對氣化微油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)為:工作壓力小于0.5MPa;壓縮空氣用量0.2～1m3/min。2.1.2焦爐爐面溫度檢測輔助系統(tǒng)包括助燃風系統(tǒng),燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng),微油火檢系統(tǒng)三個部分。助燃風系統(tǒng)用來為氣化微油槍提供后期充分燃燒的氧量,為氣化微油槍及油燃燒室提供冷卻,以及在氣化微油系統(tǒng)停運時保持油燃燒室的清潔,防止管道內(nèi)煤粉進入,污染油槍及火檢。為防止發(fā)生燃燒器壁面超溫損毀,在每支燃燒器壁面上均安裝2個壁溫測點,溫度信號接入分散控制系統(tǒng)(DCS),實時監(jiān)測燃燒器壁面溫度。氣化微油燃燒器改造后需要單獨設(shè)置檢測微油槍燃燒狀況的火檢裝置,接入DCS作為機組啟動時的火檢信號并參與滅火保護等功能。2.2鍋爐冷態(tài)設(shè)計采用暖風器加熱,暖風器安裝在磨煤機入口熱一次風管道上,以輔助蒸汽為熱源自制熱風,保證鍋爐冷態(tài)啟動時,磨煤機入口風溫滿足磨煤機干燥出力。一次風暖風器投運時間約2h,等空氣預(yù)熱器出口一次風溫大于160℃時即可停用該暖風器。2.3增加氣化微油控制畫面根據(jù)實際情況,熱工控制系統(tǒng)設(shè)計時遵循以下原則:a)保證微油點火系統(tǒng)和鍋爐設(shè)備的安全;b)所有信號納入DCS,實現(xiàn)遠程控制和控制箱就地操作;c)在原有的DCS中增加單獨的氣化微油控制畫面,點火過程完全程控;d)不對正常運行的鍋爐燃燒管理系統(tǒng)(FSSS)帶來影響。氣化微油點火的監(jiān)測與控制利用原有DCS,增加氣化微油控制畫面,用于實現(xiàn)啟停控制與過程參數(shù)(壓力、溫度等)的采集與監(jiān)測以及安全保護與聯(lián)鎖,確保系統(tǒng)安全,并能夠記錄過程參數(shù)歷史數(shù)據(jù),便于分析和研究系統(tǒng)的運行情況。微油控制系統(tǒng)進入機組的主保護,通過“微油模式”按鈕完成微油啟動方式邏輯保護和正常啟動方式邏輯保護的切換,使機組在兩種方式下均能安全有效運行。3可實現(xiàn)低負荷時煤粉啟動的節(jié)能價值廣東紅海灣發(fā)電有限公司2號爐在鍋爐沖管期間成功投用該微油點火系統(tǒng),收到了較好的成效。使用微油點火方式啟動與傳統(tǒng)啟動方式比較,節(jié)油率高達90%以上,節(jié)油效果非常顯著。采用氣化微油點火方式啟動鍋爐,啟動初期煤粉燃盡率高,能有效控制鍋爐冷爐點火初期冒黑煙的現(xiàn)象,另外,由于油槍油量小且氣化燃燒完全,啟動初期即可投入電除塵,徹底解決了燃煤機組啟動初期的污染物排放問題,具有相當高的環(huán)保價值。2號爐設(shè)計煤種為神府東勝煙煤,氣化微油點火技術(shù)改造期間鍋爐吹管燃用煤與設(shè)計煤種的各項指標見表1。3.1飛灰點火及燃燒2007年3月28日,首次點火,鍋爐微油槍點火成功后,油槍燃燒情況良好,為了保險起見,同時試投中層7支點火油槍,投入A磨入口暖風器,投入磨煤機通風暖磨;待A磨出口風溫75℃時,投入A制粉系統(tǒng)運行;給煤機初始給煤量23t/h,煤粉著火良好,水冷壁出口溫度在30min內(nèi)由65℃上升至123℃,升溫率約1.95℃/min,此后升溫平緩。過程檢查發(fā)現(xiàn)爐本體膨脹受力均勻,因此退出所有點火油槍,燃燒穩(wěn)定。取飛灰樣檢測,碳的質(zhì)量分數(shù)為19.19%。3月29日1:30,檢測2號鍋爐,一次風溫達到180℃,退出暖風器,測碳的質(zhì)量分數(shù)為16.53%。停爐后對干灰?guī)?、除塵器灰斗、渣倉檢查無異常積灰、積渣。3月29日23:00第二次點火,微油點火成功。次日0:24在只有6支微油槍投入的情況下,投入A制粉系統(tǒng)運行,火焰電視、熱工火檢信號及就地火焰均表明煤粉著火正常,檢測飛灰中碳的質(zhì)量分數(shù)為24.5%。在A制粉系統(tǒng)出力40t/h、爐膛出口煙溫約550℃時,微油方式下直接投入對層的C制粉系統(tǒng),通過A層燃燒器尾部火焰引燃C層燃燒器尾部火焰,直至C層煤粉燃燒正常,檢測飛灰中碳的質(zhì)量分數(shù)為13.96%。微油槍實際運行照片如圖2所示。3.2d層指標的實際耗費表2為1號、2號爐吹管實際用燃料量及按照油、煤購買價計算的費用對比。另外,第一次穩(wěn)壓吹管期間,由于F制粉系統(tǒng)不能及時投入,實際投入了D層的4支啟動油槍和4支點火油槍,維持吹管參數(shù),實際用油量23t,如果無此因素影響實際總費用應(yīng)為(280t-23t)×0.5454萬元/t+(1835t+46t)×0.0475萬元/t=229.5153萬元,可以節(jié)省610.4347萬元(其中實際用煤量46t由實際用油量估算而得)。3.3優(yōu)惠待遇和對策3.3.1次燃燒明顯a)點火過程比較順利,微油槍一點就著,燃燒火焰穩(wěn)定性較好。b)投煤粉后燃燒狀況良好,爐內(nèi)火焰明亮、熾白,燃燒劇烈,鍋爐未發(fā)生超溫和尾部二次燃燒現(xiàn)象。c)煤粉燃盡率高,達93%以上。通過化驗分析不同燃燒階段不同位置的飛灰,測得飛灰中碳的質(zhì)量分數(shù)最高24.5%,最低13.96%。d)節(jié)油效果非常明顯,吹管期間微油系統(tǒng)用油約20t,耗煤約1835t,與1號機組總耗油1500t相比,節(jié)油量較大。e)系統(tǒng)簡單,維護量少,操作方便,縮短了吹管時間,與1號機組吹管相比,節(jié)省了調(diào)試時間。3.3.2次風壓不能控制油槍退火a)磨煤機出力高(大于45t/h)時個別微油槍出現(xiàn)滅火現(xiàn)象。初步認為是助燃風壓力低引起的。由于送風機壓力低(送風機出口1kPa時,助燃風300Pa),造成煤粉倒入油槍噴頭上,油槍噴口堵塞,影響油槍著火。解決方案:將助燃風改用一次風接出,并有一定的調(diào)節(jié)余地。實際改造后解決了這一問題。b)磨煤機進口一次風壓低壓保護的定值為6.2kPa,在啟動階段風量偏大,也影響油槍著火和降低暖風器的出口風溫。解決方案:適當降低一次風壓,在啟動階段風速以20m/s為宜。c)微油母管管徑偏小,在投停油槍時容易造成油壓波動。d)燃燒過程中A磨煤機出力低時振動過大的問題,由安裝公司進行檢查調(diào)整。3.3.2.2.熱控技術(shù)的問題單只微油槍初次點火不成功,可能是油槍內(nèi)部存在空氣所致,應(yīng)增加打火槍打火時間和火檢延時各5s。邏輯修改后解決