沙角c電廠鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)分析

沙角c電廠鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)分析

隨著國際燃料價(jià)格的提高，燃料電廠的動(dòng)態(tài)和低負(fù)荷燃燒成本不斷增加。為了降低成本，提高供電效率，所有發(fā)電處理廠都采用了少油和小油燃燒技術(shù)。目前,國內(nèi)有多家專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行了研究和開發(fā),并在國內(nèi)多個(gè)電廠進(jìn)行了推廣應(yīng)用,其用于鍋爐的冷態(tài)和熱態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng),實(shí)際節(jié)油量可以達(dá)到60%左右。微油點(diǎn)火助燃技術(shù)在煙煤等易燃煤種的使用較為成熟,冷態(tài)點(diǎn)火燃燒情況較好,但是,對(duì)于低揮發(fā)分貧煤和無煙煤,點(diǎn)火啟動(dòng)仍需要使用大油槍助燃。運(yùn)行過程中需要做好防爆燃工作,解決燃燒安全性問題。改造后燃燒器的防磨和防燒損設(shè)計(jì)存在一定的不足。另外,微油槍的可靠性不高,不能隨時(shí)可靠投入運(yùn)行,改造后均保留大油槍。1煤粉點(diǎn)火燃燒煤粉技術(shù)微油點(diǎn)火的點(diǎn)火源為微油高能氣化油槍,它利用空氣霧化使燃料油形成超細(xì)油滴后通過高能點(diǎn)火器引燃,利用獨(dú)特設(shè)計(jì)的燃燒器對(duì)燃油進(jìn)行加熱,使燃油在極短的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)氣化并著火。由于采用了氣化燃燒原理,火焰剛性強(qiáng)、長度短,火焰根部呈白熾狀態(tài),燃燒強(qiáng)度很高,火焰平均溫度可達(dá)1500~2000℃。溫度高、長度短的油火炬為用微量油點(diǎn)燃第一級(jí)煤粉提供了充分保障。氣化油槍著火后將高溫油(氣)火焰引入煤粉燃燒器一級(jí)燃燒室,當(dāng)濃相煤粉通過火焰中心時(shí),煤粉溫度急劇升高、破裂粉碎,釋放出大量的揮發(fā)分,并迅速著火燃燒。已著火燃燒的濃相煤粉在二級(jí)燃燒室內(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,減少了煤粉燃燒所需引燃能量,滿足了鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。采用微油點(diǎn)火燃燒技術(shù),實(shí)現(xiàn)鍋爐冷爐啟動(dòng)時(shí)用微量的油(對(duì)應(yīng)單只煤粉燃燒器用油量50~60kg/h,改造前的WRTE點(diǎn)火油槍單支出力為1623kg/h)在專門設(shè)計(jì)的燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉,從而達(dá)到以煤代油啟動(dòng)鍋爐的目的。在停爐、低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)可以將該燃燒器投入,用微量的油穩(wěn)定鍋爐燃燒。該技術(shù)可大幅減少電廠鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃用油,降低發(fā)電成本,提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。2沙角c工廠微油消耗改造2.1鍋爐燃燒系統(tǒng)m沙角C電廠3×660MW機(jī)組鍋爐是美國ABB-CE公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、單汽包中間再熱、控制循環(huán)鍋爐,鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)為2100t/h,膜式水冷壁,單爐膛四角雙切圓燃燒。爐膛寬19558mm,深16432mm,高57300mm,寬深比為1.19,設(shè)計(jì)燃用國產(chǎn)神府東勝煤,校核煤種為澳大利亞進(jìn)口煤。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng),配有6臺(tái)HP983碗式中速磨煤機(jī),設(shè)計(jì)煤種出力為53t/h,5臺(tái)磨煤機(jī)即可滿足BMCR出力。鍋爐的燃燒器布置有A,B,C,D,E,F共6層一次風(fēng)噴嘴。二次風(fēng)有AA,AB,BC,CD,DE,EF,FF,OFB,OFA共9層,其中OFA和OFB為燃盡風(fēng),AA,AB,BC,CD,DE,EF和FF為輔助風(fēng),AB,CD和EF中有油槍,又稱油槍風(fēng)。一次風(fēng)燃燒器采用WR燃燒器(widerangecoalnozzle),在一次風(fēng)的周圍有周界風(fēng),可調(diào)節(jié)一次風(fēng)、煙氣、二次風(fēng)的混合快慢,同時(shí)也可保護(hù)噴口不致燒壞。2.2微油點(diǎn)火系統(tǒng)針對(duì)沙角C電廠2號(hào)鍋爐的具體情況,將2號(hào)鍋爐B層4個(gè)角的燃燒器噴口改造成氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒器,在實(shí)現(xiàn)鍋爐氣化微油冷爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的前提下,確保原主燃燒器的動(dòng)量及基本性能不變,同時(shí)具備主燃燒器的功能。該氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)如圖1所示。煤粉燃燒室由一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)燃燒室組成。燃燒器入口煤粉通過高濃縮比流線型煤粉濃縮器后進(jìn)入第一級(jí)燃燒室,當(dāng)煤粉顆粒進(jìn)入高溫油(氣)火焰中時(shí),受到快速加熱而膨脹破碎,大大降低了煤粉著火所需的能量,并迅速發(fā)生著火。著火的煤粉不斷放出熱量,從而引燃第二和第三級(jí)燃燒室煤粉。由于采用了高強(qiáng)度油(氣)燃燒室、煤粉濃縮裝置及多級(jí)放大原理,該技術(shù)用微量的油即可點(diǎn)燃大量的煤粉,從而實(shí)現(xiàn)微油點(diǎn)火功能。為防止燃燒器被燒壞和燃燒器壁面結(jié)渣,將二次風(fēng)從二級(jí)和三級(jí)燃燒室的周向引入,通過多級(jí)環(huán)縫進(jìn)入燃燒室內(nèi),使二次風(fēng)在壁面附近形成高速氣流。這樣既起到防止壁面結(jié)渣和被燒壞的作用,同時(shí)又補(bǔ)充了燃燒所需要的氧量,從而確保了燃燒器的燃燒功能和運(yùn)行安全。微油點(diǎn)火系統(tǒng)由微油點(diǎn)火燃燒器、燃油系統(tǒng)和燃燒器、壓力冷風(fēng)、控制系統(tǒng)等組成,其基本參數(shù)為:燃油壓力0.5~2.5MPa(實(shí)際取1.4MPa);油槍出力20~60kg/h(按單只油槍的消耗量計(jì)算);氣化燃燒火焰中心溫度1500~2000℃;壓縮空氣壓力0.2~0.25MPa;可點(diǎn)燃煤粉量4~12t/h。沙角C電廠2號(hào)鍋爐氣化微油點(diǎn)火技術(shù)改造始于2007年9月26日,整個(gè)微油點(diǎn)火系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作完成于10月23日。10月24日利用微油點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐第一次點(diǎn)火,至26日鍋爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)第3次點(diǎn)火成功啟動(dòng),氣化微油點(diǎn)火技術(shù)均較好地完成了機(jī)組的前期冷態(tài)啟動(dòng)(包括啟爐、沖轉(zhuǎn)、帶初負(fù)荷穩(wěn)燃)任務(wù)。在2號(hào)機(jī)組的啟動(dòng)過程中,氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)一次性點(diǎn)火成功,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,微油燃燒器投粉后,爐膛火焰明亮,燃燒穩(wěn)定。為了在冷態(tài)工況下采用微油系統(tǒng)直接點(diǎn)燃煤粉啟動(dòng)鍋爐,按照運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),有些電廠在微油燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)入口熱風(fēng)調(diào)節(jié)門前水平風(fēng)道內(nèi)安裝了立式蒸汽加熱器,加熱蒸汽來自輔助蒸汽聯(lián)箱,以解決冷爐制粉熱一次風(fēng)來源問題。沙角C電廠受場地及現(xiàn)有設(shè)備限制,在現(xiàn)場布置蒸汽加熱器難以實(shí)現(xiàn),對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng),存在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)由于熱風(fēng)溫度不夠而不能干燥制粉的問題。為此,先投WRTE大油槍使空氣預(yù)熱器出口風(fēng)溫達(dá)到150℃左右,滿足磨煤機(jī)入口風(fēng)溫啟動(dòng)要求,再退出WRTE大油槍,投入微油點(diǎn)火油槍及啟動(dòng)B磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)運(yùn)行。3微油噴射裝置的試驗(yàn)分析3.1啟動(dòng)b磨煤機(jī)由于沙角C電廠機(jī)組沒有設(shè)計(jì)啟動(dòng)旁路,2號(hào)鍋爐采用正壓直吹式制粉系統(tǒng),應(yīng)用微油點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行冷爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí),為控制鍋爐啟爐初期的升溫、升壓速率,微油槍投入點(diǎn)火后,2007年10月25日17時(shí)30分啟動(dòng)B磨煤機(jī),啟動(dòng)時(shí)給煤量為15t/h,風(fēng)量為78%,煤粉點(diǎn)燃,并根據(jù)鍋爐啟動(dòng)需要逐步增加B磨煤機(jī)給煤量。從圖2升溫、升壓曲線中可見,應(yīng)用微油點(diǎn)火技術(shù)完全可以滿足鍋爐冷爐啟動(dòng)初期的升溫、升壓要求。3.2磨煤機(jī)燃燒煤粉確定微油燃燒器投粉后,燃燒器噴口火焰明亮,燃燒穩(wěn)定,點(diǎn)火初期B磨煤機(jī)給煤量15t/h,風(fēng)量78%,4個(gè)角煤粉火焰溫度較高。磨煤機(jī)給煤量、風(fēng)量增加后,不會(huì)引起火焰溫度降低,煤粉火焰明亮,燃燒穩(wěn)定。當(dāng)機(jī)組升負(fù)荷需要投入C,A磨煤機(jī)后,C,A層燃燒器煤粉順利引燃,燃燒穩(wěn)定。以上情況說明氣化微油點(diǎn)火技術(shù)完全能滿足鍋爐冷爐啟動(dòng)和機(jī)組帶負(fù)荷的要求。3.3燃燒及燃燒效果氣化微油點(diǎn)火是利用微油槍在燃燒器內(nèi)形成高強(qiáng)度火焰來點(diǎn)燃煤粉,在運(yùn)行過程中需要防止燃燒器內(nèi)的火焰燒損燃燒器。從冷爐點(diǎn)火初期到機(jī)組帶300MW負(fù)荷及機(jī)組帶至滿負(fù)荷運(yùn)行,燃燒器壁溫均低于400℃,見表1所示。燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為成功,燃燒器運(yùn)行穩(wěn)定且安全,有較好的防燒損功能。為了安全起見,投入微油槍前要確保磨煤機(jī)已通風(fēng),風(fēng)量大于30%。3.4提升煤粉的最大出力微油點(diǎn)火燃燒器作為主燃燒器運(yùn)行時(shí)與機(jī)組原燃燒器出力保持一致,但是作為微油點(diǎn)火燃燒器使用時(shí),由于微油槍的出力有限,能夠引燃的煤粉量也是有限的。一旦微油煤量超出微油燃燒器能夠引燃的最大煤量,煤粉燃燒情況惡劣,較多的不完全燃燒煤粉會(huì)威脅鍋爐的安全運(yùn)行。微油點(diǎn)火運(yùn)行過程中,微油槍出力一般維持在60kg/h左右,試驗(yàn)過程中B磨煤機(jī)的最大出力為49t/h,煤粉火焰明亮,燃燒器運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定。微油點(diǎn)火燃燒器在微油點(diǎn)火狀態(tài)下的最大煤粉出力可達(dá)12.25t/h。微油點(diǎn)火燃燒器最大出力的提升,能增加鍋爐的運(yùn)行安全性。尤其是在投入第二臺(tái)磨煤機(jī)時(shí),微油點(diǎn)火燃燒器煤粉出力的提高會(huì)增加爐膛燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷,第二層燃燒器投入后,更有利于煤粉的著火和燃盡。微油點(diǎn)火燃燒器煤粉最大出力的提升,一方面得益于燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),另一方面也得益于微油槍出力的增加。因此,在微油點(diǎn)火冷爐啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的運(yùn)行工況下,要注意如下幾點(diǎn):a)微油槍出力應(yīng)維持在60kg/h左右,即運(yùn)行油壓保持在1.2~1.5MPa;b)根據(jù)調(diào)試結(jié)果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),第二臺(tái)磨煤機(jī)投入前應(yīng)將B磨煤機(jī)磨煤量提高到約43t/h,正常情況下不要超出38~48t/h出力范圍;c)如利用微油槍進(jìn)行低負(fù)荷穩(wěn)燃,不要進(jìn)入微油模式,B磨煤機(jī)出力應(yīng)提高到43t/h,建議保持38~48t/h出力范圍。3.5煤粉燃燒的效率及影響由于是通過機(jī)組原WRTE油槍加熱方式制取熱風(fēng),爐膛已被大油槍預(yù)熱,此時(shí)進(jìn)行微油點(diǎn)火啟動(dòng),有利于啟動(dòng)階段初期煤粉的燃盡。取樣數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明,投粉后2h的平均飛灰可燃物含量為24.78%,燃盡率高達(dá)95.72%。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加、爐膛溫度的提高及二次風(fēng)溫的提高,改善了煤粉的燃燒條件,煤粉燃燒效率也得到逐步提高。點(diǎn)火初期投入煤粉,會(huì)有一些未燃盡飛灰沉積到尾部受熱面,特別是空氣預(yù)熱器。由于煤粉燃盡率較好,飛灰中的揮發(fā)分和可燃物含量少,正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)發(fā)生尾部受熱面二次燃燒問題。但因機(jī)組消缺需要,鍋爐長時(shí)間處在冷態(tài)點(diǎn)火狀態(tài)時(shí),如遇中間突然停爐,關(guān)閉送、引風(fēng)機(jī),爐內(nèi)通風(fēng)不暢,就極易引起尾部受熱面二次燃燒。因此,為保證鍋爐運(yùn)行安全,低負(fù)荷時(shí)空氣預(yù)熱器應(yīng)保持連續(xù)吹灰,省煤器和電除塵灰斗應(yīng)適當(dāng)加快出灰頻率。4節(jié)約燃油,節(jié)省燃料費(fèi)2號(hào)鍋爐成功應(yīng)用氣化微油點(diǎn)火技術(shù)實(shí)現(xiàn)了冷爐啟動(dòng),節(jié)省了大量的燃油。從2007年10月24日4時(shí)15分2號(hào)鍋爐氣化微油點(diǎn)火技術(shù)正式點(diǎn)火啟動(dòng),至10月26日1時(shí)20分機(jī)組負(fù)荷升至300MW,撤出所有微油油槍,機(jī)組啟動(dòng)過程完成。整個(gè)機(jī)組啟動(dòng)用油量為25.3t(包括投運(yùn)WRTE油槍加熱一次風(fēng)啟動(dòng)磨煤機(jī)用油20.3t),其中微油槍累計(jì)投運(yùn)21h,共用燃油5t。啟動(dòng)過程采用的燃油發(fā)熱量為44001.9kJ/kg,燃油燃盡率為100%,燃煤發(fā)熱量22404kJ/kg,煤粉燃盡率為95.72%。通過計(jì)算得到,沙角C電廠2號(hào)鍋爐C級(jí)檢修冷態(tài)啟動(dòng)過程中微油點(diǎn)火系統(tǒng)共運(yùn)行21h,節(jié)約燃油208t,節(jié)油率達(dá)89.2%,節(jié)省燃料費(fèi)共計(jì)88.7萬元。另外,采用氣化微油點(diǎn)火技術(shù)啟動(dòng)鍋爐,由于微油點(diǎn)火油槍耗油量小,燃盡率高,鍋爐啟動(dòng)初期即可投入電除塵,解決了投WRTE大油槍時(shí)煙囪“冒黑煙”的問題,有效降低了鍋爐啟動(dòng)初期的污染物排放,取得了很好的環(huán)保效益。5飛灰和化學(xué)藥劑對(duì)煤粉燃燒的影響a)沙角C電廠2號(hào)鍋爐成功應(yīng)用氣化微油點(diǎn)火技術(shù),實(shí)現(xiàn)了升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)等冷態(tài)啟動(dòng)。b)利用原有WRTE大油槍加熱爐溫制取熱風(fēng)來啟動(dòng)磨煤機(jī),使?fàn)t膛得到預(yù)熱,有利于微油點(diǎn)火初始階段煤粉的引燃和燃盡,投粉2h內(nèi)的平均飛灰可燃物含量為24.78%,燃盡率高達(dá)95.72%。c)氣化微油點(diǎn)火燃燒器投煤粉后能順利點(diǎn)燃,火焰明亮,燃燒器噴口火焰始終保持在較高溫度,燃燒穩(wěn)定,燃燒器在啟動(dòng)過程中壁溫