雙熱風煤粉點火技術(shù)在超臨界w形鍋爐上的應(yīng)用

雙熱風煤粉點火技術(shù)在超臨界w形鍋爐上的應(yīng)用

傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠鍋爐具有良好的燃料齊動器、中斷和低負荷連續(xù)燃料的能耗，尤其是具有低負荷燃燒和低負荷峰值燃燒的機組和必須定期參與峰值調(diào)節(jié)的機組。你的油耗更高。而微油點火技術(shù)則用相對較少的油點燃煤粉,實現(xiàn)冷爐狀態(tài)直接投粉啟動,并在低負荷時用微量的油穩(wěn)定鍋爐燃燒,節(jié)油效果非常顯著。1帶共帶煤粉燃料的燃燒方案四川華電珙縣電廠一期工程的600MW超臨界W形火焰鍋爐,采用單爐膛露天島式布置,燃用無煙煤,一次再熱,平衡通風,固態(tài)排渣,全鋼架結(jié)構(gòu)。鍋爐配備24只雙旋風煤粉燃燒器,每臺磨煤機帶4只煤粉燃燒器。雙旋風煤粉燃燒器布置在下爐膛的前后墻爐拱上,前、后墻各12只,水冷壁上還布置14只燃盡風調(diào)風器,前、后墻各7只。燃燒器的具體排列布置見圖1。旋風筒煤粉燃燒器的示意圖見圖2。從煤粉管道來的煤粉氣流經(jīng)過煤粉進口管及均分器,切向進入燃燒器,分別進入兩個旋風筒。在離心力的作用下,煤粉顆粒被甩向外周,一部分含粉較少的一次風(這里稱乏氣)在燃燒器中心部分被引出后,通過乏氣管,在拱上的靠近爐膛中心的部位送入爐內(nèi)高溫區(qū)域。從燃燒器噴口下射的主煤粉氣流由于風量的減少,風粉比就降低,提高了燃燒器主噴口煤粉質(zhì)量濃度。2燃燒微油槍點火傳統(tǒng)的鍋爐啟動點火方式為先點燃大油槍暖爐,直到主汽參數(shù)達到一定的溫度、壓力后,再投入煤粉。而微油點火燃燒器的工作原理是:先利用壓縮空氣的高速射流將微油槍出口的燃油直接擊碎,霧化成超細油滴進行燃燒,同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進行初期加熱、擴容,后期加熱,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。點燃微油槍以后,會形成溫度很高的油火焰,再將高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區(qū),當濃相煤粉通過氣化燃燒的高溫火焰時,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次燃燒區(qū)內(nèi)與剩余的稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉,實現(xiàn)了煤粉分級燃燒(見圖3),燃燒能量逐級放大,達到點火并加速煤粉燃燒的目的,大大減少煤粉燃燒所需引燃能量,滿足了鍋爐啟、停及低負荷穩(wěn)燃的需求,并最終在燃燒器噴口形成穩(wěn)定的煤粉火焰,達到點火和穩(wěn)燃的目的。整個過程就是先點燃霧化燃油,再點燃一級燃燒室內(nèi)的煤粉,最后點燃二級燃燒室內(nèi)剩余的煤粉。東方鍋爐控制有限公司對四川華電珙縣電廠2號爐進行了微油槍點火燃燒器的改造:將燃燒器加高,相應(yīng)一次風接口位置也升高;取消可活動的消旋桿,代之以固定的消旋葉片。除此之外,其余均同原燃燒器布置相同,保持了原大油槍的位置不變,保持原噴口的位置和大小不變,并保持原有的風量配比和風速,基本保持了爐內(nèi)總體流場分布和燃燒組織配風不變。這次改造的是B1~B4、E1~E4共8臺燃燒器。3火炬孔直接插入為了直觀地了解燃燒的狀況,在鍋爐冷態(tài)的時候,將長熱電偶從B3燃燒器的看火孔直接插入到B3燃燒器出口,以掌握不同運行方式下燃燒器出口的溫度。熱電偶插入的位置見圖4。鍋爐在冷態(tài)直接投粉啟動過程中,分別對一次風速、燃燒器周界風、微油助燃風壓、磨煤機運行方式以及總風量等幾個方面進行了優(yōu)化。3.1燃燒出口溫度的變化在不帶粉的情況下,投入B磨煤機的所有微油槍。在微油投入初期,一次風速控制在22m/s,B3燃燒器的出口溫度約為900℃,然后不斷降低一次風速,觀察燃燒器出口的溫度。當風速在20m/s,出口溫度為950℃;當風速在17m/s,出口溫度約1030℃?？梢园l(fā)現(xiàn),隨著一次風速不斷降低,燃燒器出口的溫度不斷升高,見圖5。一次風速與燃燒器出口溫度反相關(guān),這主要是因為一次風量超過理論燃燒空氣量,較多的一次風會冷卻燃燒器出口,并降低爐膛的溫度;但考慮到實際帶粉時,一次風速太低會引起一次風管堵塞,因此一次風速也不宜太低,控制在14~15m/s較為合適。3.2燃燒出口溫度對煤粉點火的影響燃燒器的周界風由B擋板控制,設(shè)定一次風速為14m/s,開始啟動B磨煤機并投粉,B擋板的初始開度為80%,此時,燃燒器出口的溫度約700℃,說明煤粉著火條件相對較差,被點燃的煤粉比例相對較少。當B擋板關(guān)至30%時,燃燒器出口溫度升至840℃;當B擋板進一步關(guān)至20%時,燃燒器出口溫度升至960℃,再穩(wěn)定運行一段時間以后,燃燒器出口溫度升至1000℃以上,這時煤粉的著火條件顯著改善,大部分煤粉已經(jīng)被點燃。整個過程見圖6。為防止燃燒器噴口被燒壞,沒有進行B擋板更小開度的試驗。3.3次風速調(diào)整在微油槍投入運行時需要保證有足夠的風量來滿足燃燒過程和燃燒器冷卻的要求,所以在微油槍點火系統(tǒng)設(shè)計中有一路引自冷一次風的助燃風,根據(jù)廠方要求啟動過程中該助燃風風壓需要大于2.0kPa,一般控制在3.0kPa左右。點火初期磨煤機通風量較小,一次風速在14~15m/s。通過一次風速優(yōu)化調(diào)整試驗可知,隨著一次風速的升高,燃燒器出口溫度逐漸降低。在啟動過程中,隨著磨煤機給煤量的增加,一次風速逐漸提高。為了保持燃燒器出口風速穩(wěn)定,需要根據(jù)一次風速的變化逐步調(diào)整助燃風壓力,一次風速升高,助燃風壓力降低?，F(xiàn)場試驗調(diào)整中,在一次風速達到18m/s時,助燃風母管壓力從3kPa逐漸降至2.7kPa,燃燒明顯改善;再降至2.4kPa,燃燒器出口火焰進一步縮短,說明燃燒提前,火焰亮度也較先前有所增加;繼續(xù)降低助燃風壓力時,燃燒狀態(tài)無明顯改善。3.4煤粉細度的影響在投煤粉之前,為縮短煤粉著火時間,磨煤機的動態(tài)分離器調(diào)節(jié)到最大轉(zhuǎn)速,以保證較細的煤粉細度,并手動操作單臺給煤機,以最小的給煤量運行,這時磨煤機的料位不作為監(jiān)控參數(shù)。采用最小給煤量、高細度運行方式是冷態(tài)啟動中保證煤粉可靠著火的重要條件。伴隨著爐膛溫度升高,逐漸提高給煤量,磨煤機的運行方式投入自動,磨煤機出口煤粉細度也相應(yīng)地進行調(diào)整。3.5降壓機及燃燒在微油槍點火初期,總風量對燃燒的影響很大,當總風量在1800km3/h以上時,燃燒較差,火焰電視幾乎看不到火焰。通過調(diào)節(jié)送風機和一次風機的動葉開度,將總風量降至1500km3/h時,燃燒有所改善;再將總風量降至1200km3/h時,煤粉能夠迅速點燃,火焰電視圖像清晰可見。啟動過程中鍋爐的燃燒放熱量較小,即使采用鍋爐最小允許通風量(一般為鍋爐最大通風量的30%~40%)也會造成爐內(nèi)熱量的大量散失。采用適當小的風量,一方面有利于減少爐內(nèi)熱量散失,提高升溫速度;另一方面隨著風量的減小,燃燒器出口風速也隨之減小,對煤粉的著火起到促進作用。在采用微油槍直接投煤粉啟動過程中,合理的風量控制是優(yōu)化的關(guān)鍵條件之一。4鍋爐啟動優(yōu)化結(jié)果通過上述優(yōu)化試驗后,于2011年5月2日對該鍋爐進行了整體試驗,過程見表1。5提高爐稈點火能力通過微油點火燃燒器的優(yōu)化運行,國內(nèi)首次實現(xiàn)了無煙煤鍋爐冷態(tài)直接投煤粉啟動,且燃燒穩(wěn)定,火焰明亮,火檢信號正常,火焰電視圖像清晰可見。在微油點火初期應(yīng)注意:(1)一次風速盡可能低,建議在15m/s左右,隨著爐膛著火環(huán)境不斷改善,逐漸加大一次風速。(2)B擋板的開度適當關(guān)小,建議在20%左右,隨著爐膛著火條件改善,逐漸增加開度。(3)微油