小油點火技術應用.doc

神頭電廠成功應用鍋爐微油點火技術山西神頭發(fā)電有限責任公司山西神頭發(fā)電有限責任公司擁有六臺20萬發(fā)電機組（兩臺蘇聯機組、四臺捷克機組），現在已運行四臺，因“上大壓小”需要,關停#7、#8捷克機組。新建兩臺60萬機組，國家已核準開工建設。兩臺100萬機組，正在申報中，已進入山西省十二五發(fā)展規(guī)劃。2010年計劃發(fā)電46億度，實際發(fā)電51億度，截至2011年3月16日公司安全生產2047天。 2008年8月首先應用CV公司鍋爐微油點火技術在捷克#5爐進行了成功改造，然后在#6、#4、#3爐推廣，全公司燃油消耗從2008年的5100噸，下降到2009年的760噸，2010年的730噸。已收回全部投資成本。下面介紹一些具體情況：1.設備簡介山西神頭發(fā)電有限責任公司#5鍋爐系為捷克斯洛伐克土耳馬其鍋爐制造廠制造650t/h水平環(huán)繞式直流鍋爐，1985年9月24日投產，“”形布置，中速磨正壓直吹式燃燒系統(tǒng)，直流噴燃燒器，四角切圓燃燒。爐膛斷面尺寸為1112.445m，爐頂標高52.5 m。在水平煙道，沿煙氣流動方向順序布置有高溫過熱器、高溫再熱器。在豎井煙道由上到下依次布置有低溫再熱器、省煤器和回轉式空氣預熱器。每臺爐配置兩臺兩分倉式回轉空預器。熱風分別送到噴燃器二次風箱和一次風機入口，再由一次風機送到各磨煤機。過熱器系統(tǒng)內布置有三級減溫器。再熱器系統(tǒng)設一級減溫器，在事故情況下使用。正常情況下，再熱器溫的調節(jié)使用低溫再熱器旁路。1.1主要性能參數額定蒸發(fā)量 650t/h蒸汽壓力 17.46MPa蒸汽溫度540再熱蒸汽壓力3.78MPa再熱蒸汽溫度540給水溫度 251最低穩(wěn)燃負荷380t/h1.2熱力計算數據容積熱負荷 388778KJ/m3.h斷面熱負荷 138.6105 KJ/m3.h爐膛出口過?？諝庀禂?1.26空預器后過剩空氣系數 1.41爐膛出口溫度 1142排煙溫度 141空預器進風溫度 30鍋爐燃煤量 109.5t/h鍋爐效率 89%再熱蒸汽減溫水量 12-20t/h1.3制粉系統(tǒng)主要技術參數磨煤機出力 39.5t/h煤粉細度 R90=35% R200=7%原煤水份 Wr=3.26%磨煤機出口風溫 90 磨煤機出口煤粉空氣流量 14.82Nm3/s磨入口熱風溫度 2901.4燃燒設備鍋爐配備四臺MPS-190中速磨煤機，燃用平朔煙煤，其設計干燥無灰基揮發(fā)份為39%，收到基低位發(fā)熱量為18.19MJ/kg，灰份39%，軟化溫度=1500。直流燃燒器四角布置，爐膛氣流形成1.6米假想切圓，每臺磨供一層噴燃器。滿負荷時三臺磨運行，一臺備用。1.5燃料特性：平朔煙煤：低位發(fā)熱量 18162.1KJ/Kg工業(yè)分析：可燃質揮發(fā)份 39.32%工作質灰分 37%工作質水分 3.26%固有水分 2.35%元素分析：工作質含碳量 47.49%工作質含氫量 3.25%工作質含氧量 7.43%工作質含氮量 1.02%工作質含硫量 0.55%煤的可磨性系數(哈氏) 45灰的變形溫度大于 15001.6燃油特性： #0輕柴油 發(fā)熱量 41800KJ/Kg20時比重 800830Kg/m320時粘度(哈氏) 1.21.67灰分不大于 0.025%含硫量不大于 0.2%水分 無痕跡閃點 +65凝固點不高于 +10實際膠質不大于 7mm/10cm3機械雜質 無2、微油點火技術基本原理2.1微油氣化燃燒原理微油氣化燃燒的工作原理是: 先利用一定的油壓進行一級簡單機械霧化，將燃料油擠壓、撕裂、破碎，形成微小油滴，再利用壓縮空氣的高速射流將燃料油微小油滴二次直接擊碎，霧化成超細油滴進行燃燒，產生超細油滴后通過高能點火器引燃，同時巧妙地利用燃燒產生的熱量對燃油進行加熱、擴容，使燃油在極短的時間內蒸發(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，并急劇縮短燃燒時間。氣化燃燒后的火焰（圖1）傳播速度快、火焰呈藍色，中心溫度高達15002000，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內直接點燃一級煤粉，從而實現電站鍋爐啟動、停止以及低負荷穩(wěn)燃。2.2微油點火燃燒器工作原理冷爐微油點火燃燒器的工作原理是：微油氣化油槍與高強度油燃燒室配合，燃燒后形成溫度很高的油火焰。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高溫火核時，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與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現了煤粉的分級燃燒（圖2），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。氣膜冷卻二次風主要用于保護噴口安全，防止結焦燒損及補充后期燃燒所需氧量。 圖1 微油氣化燃燒火焰狀況 圖2 煤粉燃燒火焰狀況3、系統(tǒng)設計根據現場實際情況,將4套微油點火及穩(wěn)燃燃燒器替換原鍋爐最下層的四只噴燃器，取代原有的主燃燒器，作為鍋爐點火燃燒器和主燃燒器使用,可滿足鍋爐啟、停或低負荷穩(wěn)燃的要求。微油氣化直接點煤粉燃燒系統(tǒng)由微油點火系統(tǒng)、煤粉燃燒系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、空氣加熱系統(tǒng)五部分組成。3.1微油點火系統(tǒng)設計3.1.1氣化小油槍主油槍、輔助油槍。3.1.2 燃油系統(tǒng)不銹鋼管、油門、過濾器、燃油軟管。3.1.3 壓縮空氣系統(tǒng)鋼管、氣動球閥、氣動球閥、空氣軟管。3.1.4高壓風系統(tǒng)鋼管、風軟管。3.2煤粉燃燒系統(tǒng)設計3.2.1煤粉燃燒器結構拆除該爐1號磨帶最下層原4個煤粉燃燒器部件，整套點火微油槍從燃燒器45方向插入，改造成微油點火燃燒器。保留原燃燒器的燃燒功能，噴口出口凈面積與原噴口相比無變化，噴口一次風速維持原設計值。3.2.2燃燒器出力計算燃燒器出力設計應保證微油量氣化燃燒煤粉燃燒器的熱功率與啟動鍋爐所需油槍的熱功率相等，即4只微油量氣化煤粉燃燒器功率至少與原啟動油燃燒器的熱功率相等。3.2.3 送粉管道參數計算一次風管管徑56012mm。（a） 煤粉濃度及風速核算C(氣流密度=1.一次風粉溫度取80 0kg/m3),在單角粉量一定（6.0t/h）的前提下，風速選擇為20 m/s計算煤粉濃度為0.46kg/kg時，符合設計要求。（b） 系統(tǒng)阻力計算一次風管阻力包括沿程阻力、局部阻力及煤粉加速損失，由于微油量點火送粉管道仍用原有管道，因此管道阻力沒有變化。對于燃燒器改后阻力約增加400pa左右。3.2.4煤粉濃縮器煤粉濃縮分配器的作用是將一次風氣流進行風粉分離，形成濃、稀兩股煤粉氣流分別導出。由于高濃度煤粉具有著火溫度、著火熱降低易被點燃的特點，因此微油煤粉燃燒器設計成多級燃燒能量逐級放大結構，將濃側煤粉流引入燃燒器的一次室，被高溫氣化燃燒油火焰點燃，稀相側煤粉被引入二次室被濃相煤粉火焰點燃，稀側煤粉流兼有冷卻一次室壁面，防止一次室結焦或燒損及補充的作用。3.2.5氣膜風冷卻系統(tǒng)氣化微油點火及穩(wěn)燃燃燒器氣膜冷卻風有兩部分組成，一部分由油槍套筒的油配風作為高強度油燃燒室冷卻風，原一次風作為一次燃燒室的冷卻，另一部分由內旋流二次風改為二次室冷卻風。改造保留原有風門，風道等部件。3.2.6送粉系統(tǒng)由于將微油點火燃燒器改在最下層4只主燃燒器處，作為點火兼有主燃燒器的功能，因此送粉系統(tǒng)可以完全利用原有4只送粉管道，包括一次風給粉管道，無需增加新的設備和管道。3.3控制系統(tǒng)設計微油點火的控制與監(jiān)測系統(tǒng)就是用于微油直接點煤粉過程中，實現微油點火裝置啟停狀態(tài)控制與過程參數（壓力、溫度等）的采集與監(jiān)測，以及鍋爐安全保護與聯鎖。3.3.1微油點火主要邏輯啟動邏輯 滿足啟動允許條件，往DCS發(fā)出“啟動”指令，就地控制柜接到啟動指令后接通高能點火器點火，同時自動開啟燃油閥，油槍燃燒穩(wěn)定4-5秒后（火檢有火證實），自動開啟壓縮空氣閥，完成啟動過程。高能點火器啟動后15秒后自動停止。滅火保護根據DCS具體情況組態(tài)。停止邏輯在微油槍停止時，一般應在燃油閥關閉后，保持壓縮空氣閥繼續(xù)延遲十分鐘關閉，以達到冷卻和吹掃微油槍的效果。給煤機啟動氣化點火油槍火焰證實（作為點火啟動時啟動條件）著火穩(wěn)定后或鍋爐點火能量滿足（作為主燃燒器使用時），可啟動給煤機給煤。 鍋爐FSSS/BMS邏輯的修改為保證機組的安全及微油槍點火系統(tǒng)的正常運行，結合200MW機組FSSS/BMS的設計特點，對FSSS/BMS邏輯進行以下修改：在FSSS中設計1號磨煤機“正常運行模式”（FSSS/BMS邏輯維持）與“微油運行模式” （FSSS/BMS邏輯退出）兩種運行模式，并可相互切換，從而實現1號磨煤機BMS邏輯切換功能。其他磨煤機的邏輯功能不變。4、問題解答4.1 鍋爐尾部二次燃燒問題鍋爐尾部煙道引起二次燃燒的主要原因是由于大油槍霧化不好燃燒不完全，使未燃燒的油滴進入尾部煙道，從而停積在尾部煙道上。受煙道內高溫煙氣的加熱氣化從而引起二次燃燒。微油點火不會發(fā)生尾部煙道二次燃燒，其主要原因如下：1）微油槍出力非常微小，燃燒非常充分，不存在剩余未燃燼的油滴進入尾部煙道，因此尾部煙道包括空預器不會由于剩余的油滴氣化自燃而引起二次燃燒。2）鍋爐冷態(tài)啟動采用微油點火初期時(0.51h)，煤粉燃燒效率不高，在85左右，剩余未燃燼的煤粉確實進入了尾部煙道。但是由于煤粉的揮發(fā)份已完全燃燼，因此進入鍋爐尾部煙道的未燃燼煤粉中的可燃部分基本是固定碳，固定碳的著火非常困難（著火點1000左右），而尾部煙道達不到這么高的溫度和煙氣中的含氧量較低（一般為5-8%左右），因此沒有引發(fā)二次燃燒的條件。另外，為了加強運行的安全性，在利用微油點火進行鍋爐冷態(tài)啟動時，可以增加尾部煙道及空氣預熱器吹掃的次數，來減少未燃燼煤粉的堆積量。大量微油改造工程實踐也表明，進行微油改造后機組運行安全可靠，未發(fā)生任何二次燃燒的事故。4.2 燃燒器使用壽命問題煤粉燃燒器由一次室和二次室組成，燃燒順序是油點燃一次室煤粉，再由一次室火焰點燃二次室煤粉，最后噴入爐膛燃燒，一次室安裝在二次室內，它存在影響壽命的問題是可能產生磨損或結焦燒損。a磨損問題:在前墻下層主燃燒器上改造，由于它除鍋爐啟停及穩(wěn)燃功能外，還代替了主燃燒器運行，因此磨損是一個主要問題，主要集中在一次室，所以設計時在煤粉氣流沖刷部位采用耐磨合金材料與粘貼耐磨陶瓷塊方案，提高其抗磨性。同時在該處設計較低一次風速，由于磨損與速度的三次方成正比，因此可大大降低磨損速率，一次室壽命可保證6年，二次室壽命可保證8年。在設計一次室時考慮磨損后更換方便，采用活動式的，即把一次風彎頭卸開即能抽出一次室，現場檢修人員能靈活操作和更換，首次一次室更換由廠家按成本價提供備件。b燒損問題:關于結焦燒損問題，由于燃燒器采用了多級多層風膜冷卻技術，燃燒器壁溫始終保持在600以下，因此，不會產生結焦或燒損問題，截止目前已運行的各個電廠工程中（包括燃用易結焦煤鍋爐）均未出現結焦燒損問題。5、微油點火系統(tǒng)改造情況在2008年#5機A修、#6機B修、2009年#4機B修、2010年#3機c修。為提高節(jié)能效益，降低鍋爐啟動及助燃用油量，在此期間#5、#6、#4、#3爐分別加裝了“微油點火系統(tǒng)”，生產廠家為“CV節(jié)能環(huán)?？萍奸_發(fā)有限公司”。 系統(tǒng)設計就是將四套微油點火系統(tǒng)及穩(wěn)燃燃燒器替換原#5、#6爐最下層四支噴燃器，#4、#3爐改造#2、#4、#6、#8噴燃器作為鍋爐點火燃燒器和主燃燒器使用，每個配備一支主油槍和一支輔助油槍，微油系統(tǒng)從原鍋爐燃油系統(tǒng)接入。安裝微油點火系統(tǒng)過程中檢修與運行人員共同把關，運行人員對微油點火系統(tǒng)認真調試，精心操作，經過兩年多的使用，鍋爐燃燒穩(wěn)定，微油點火濃淡型噴燃器投入正常，運行參數基本達到設計值，極大地提高了鍋爐運行的安全性和經濟性，為我公司節(jié)約了大量的設備檢修費用、燃油費用、機組啟停費用。（一）綜合分析：1、啟動在#5、#6機A、B修后首次啟動時，首先試用“微油量點火系統(tǒng)”點火啟動，但主要因為燃油油質差、雜質含量多使油濾網堵塞，試驗未成功。但經過清理油罐更換新#0柴油，沖洗油管道，清理、更換油濾網后，至2009年8月啟動情況如下:（1）#5爐啟動4次，共用油46.2T（其中一次因#51磨大修小油槍不能投運，用油31.9T）。節(jié)約燃油88.8T（與使用大油槍比較）。（2）#6爐啟動4次，共用油12.1T（平均每次3.025T）。節(jié)約燃油122.9T（與使用大油槍比較）。（3）#4爐啟動1次，共用油43.35T（因#41磨入口大瓦溫度高停運處理24小時）。節(jié)約燃油76.65T（與使用大油槍比較）。 2、助燃（1） 燃用油更換為#0柴油后，經過幾次助燃試驗，效果比較滿意，基本達到了穩(wěn)燃作用，同時經過1年多的運行觀察和比較，節(jié)油量比較明顯。如：2008年11月10日，停#61引風機處理振動大，兩臺磨運行，煤質差，投用小油槍6個多小時，觀察燃燒比較穩(wěn)定，共用燃油4T，節(jié)約大量燃油。（比大油槍節(jié)油14T）。（2）2009年7月3日02時15分#4爐投四支小油槍，負荷由140MW降至95MW。02：46、停#42引風機（處理液聯濾網堵）。02：50、停#41磨（鋼球篩選裝置檢查）。04：15、啟#42引風機。04：45、#4爐撤四支小油槍，05：00、啟#41磨。共用燃油0.8T，節(jié)約大量燃油。（比大油槍節(jié)油4.2T）。3、現狀現#3、#4、#5、#6爐微油點火系統(tǒng)已全部投入正常運行，并與大油槍配合使用，在助燃時首先投用小油槍，然后根據實際運行工況的需要，適當投入部份大油槍，起到了穩(wěn)燃、節(jié)油的效果，同時操作人員已熟練掌握了小油槍的操作和使用方法，能夠滿足鍋爐