小油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用.doc

神頭電廠成功應(yīng)用鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)山西神頭發(fā)電有限責(zé)任公司山西神頭發(fā)電有限責(zé)任公司擁有六臺(tái)20萬(wàn)發(fā)電機(jī)組（兩臺(tái)蘇聯(lián)機(jī)組、四臺(tái)捷克機(jī)組），現(xiàn)在已運(yùn)行四臺(tái)，因“上大壓小”需要,關(guān)停#7、#8捷克機(jī)組。新建兩臺(tái)60萬(wàn)機(jī)組，國(guó)家已核準(zhǔn)開(kāi)工建設(shè)。兩臺(tái)100萬(wàn)機(jī)組，正在申報(bào)中，已進(jìn)入山西省十二五發(fā)展規(guī)劃。2010年計(jì)劃發(fā)電46億度，實(shí)際發(fā)電51億度，截至2011年3月16日公司安全生產(chǎn)2047天。 2008年8月首先應(yīng)用CV公司鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)在捷克#5爐進(jìn)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(shè)備簡(jiǎn)介山西神頭發(fā)電有限責(zé)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(chǎn)，“”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(biāo)高52.5 m。在水平煙道，沿?zé)煔饬鲃?dòng)方向順序布置有高溫過(guò)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(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。每臺(tái)爐配置兩臺(tái)兩分倉(cāng)式回轉(zhuǎn)空預(yù)器。熱風(fēng)分別送到噴燃器二次風(fēng)箱和一次風(fēng)機(jī)入口，再由一次風(fēng)機(jī)送到各磨煤機(jī)。過(guò)熱器系統(tǒng)內(nèi)布置有三級(jí)減溫器。再熱器系統(tǒng)設(shè)一級(jí)減溫器，在事故情況下使用。正常情況下，再熱器溫的調(diào)節(jié)使用低溫再熱器旁路。1.1主要性能參數(shù)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(fù)荷380t/h1.2熱力計(jì)算數(shù)據(jù)容積熱負(fù)荷 388778KJ/m3.h斷面熱負(fù)荷 138.6105 KJ/m3.h爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù) 1.26空預(yù)器后過(guò)?？諝庀禂?shù) 1.41爐膛出口溫度 1142排煙溫度 141空預(yù)器進(jìn)風(fēng)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(shù)參數(shù)磨煤機(jī)出力 39.5t/h煤粉細(xì)度 R90=35% R200=7%原煤水份 Wr=3.26%磨煤機(jī)出口風(fēng)溫 90 磨煤機(jī)出口煤粉空氣流量 14.82Nm3/s磨入口熱風(fēng)溫度 2901.4燃燒設(shè)備鍋爐配備四臺(tái)MPS-190中速磨煤機(jī)，燃用平朔煙煤，其設(shè)計(jì)干燥無(wú)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(tái)磨供一層噴燃器。滿負(fù)荷時(shí)三臺(tái)磨運(yùn)行，一臺(tái)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(zhì)揮發(fā)份 39.32%工作質(zhì)灰分 37%工作質(zhì)水分 3.26%固有水分 2.35%元素分析：工作質(zhì)含碳量 47.49%工作質(zhì)含氫量 3.25%工作質(zhì)含氧量 7.43%工作質(zhì)含氮量 1.02%工作質(zhì)含硫量 0.55%煤的可磨性系數(shù)(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(shí)比重 800830Kg/m320時(shí)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(wú)痕跡閃點(diǎn) +65凝固點(diǎn)不高于 +10實(shí)際膠質(zhì)不大于 7mm/10cm3機(jī)械雜質(zhì) 無(wú)2、微油點(diǎn)火技術(shù)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(jìn)行一級(jí)簡(jiǎn)單機(jī)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(xì)油滴進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生超細(xì)油滴后通過(guò)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、擴(kuò)容，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（圖1）傳播速度快、火焰呈藍(lán)色，中心溫度高達(dá)15002000，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃一級(jí)煤粉，從而實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃。2.2微油點(diǎn)火燃燒器工作原理冷爐微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理是：微油氣化油槍與高強(qiáng)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(jí)燃燒區(qū)，當(dāng)濃相煤粉通過(guò)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（圖2），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，大大減少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。氣膜冷卻二次風(fēng)主要用于保護(hù)噴口安全，防止結(jié)焦燒損及補(bǔ)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(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,將4套微油點(diǎn)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(diǎn)火燃燒器和主燃燒器使用,可滿足鍋爐啟、?；虻拓?fù)荷穩(wěn)燃的要求。微油氣化直接點(diǎn)煤粉燃燒系統(tǒng)由微油點(diǎn)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(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guò)濾器、燃油軟管。3.1.3 壓縮空氣系統(tǒng)鋼管、氣動(dòng)球閥、氣動(dòng)球閥、空氣軟管。3.1.4高壓風(fēng)系統(tǒng)鋼管、風(fēng)軟管。3.2煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)拆除該爐1號(hào)磨帶最下層原4個(gè)煤粉燃燒器部件，整套點(diǎn)火微油槍從燃燒器45方向插入，改造成微油點(diǎn)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(wú)變化，噴口一次風(fēng)速維持原設(shè)計(jì)值。3.2.2燃燒器出力計(jì)算燃燒器出力設(shè)計(jì)應(yīng)保證微油量氣化燃燒煤粉燃燒器的熱功率與啟動(dòng)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(dòng)油燃燒器的熱功率相等。3.2.3 送粉管道參數(shù)計(jì)算一次風(fēng)管管徑56012mm。（a） 煤粉濃度及風(fēng)速核算C(氣流密度=1.一次風(fēng)粉溫度取80 0kg/m3),在單角粉量一定（6.0t/h）的前提下，風(fēng)速選擇為20 m/s計(jì)算煤粉濃度為0.46kg/kg時(shí)，符合設(shè)計(jì)要求。（b） 系統(tǒng)阻力計(jì)算一次風(fēng)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(diǎn)火送粉管道仍用原有管道，因此管道阻力沒(méi)有變化。對(duì)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(fēng)氣流進(jìn)行風(fēng)粉分離，形成濃、稀兩股煤粉氣流分別導(dǎo)出。由于高濃度煤粉具有著火溫度、著火熱降低易被點(diǎn)燃的特點(diǎn)，因此微油煤粉燃燒器設(shè)計(jì)成多級(jí)燃燒能量逐級(jí)放大結(jié)構(gòu)，將濃側(cè)煤粉流引入燃燒器的一次室，被高溫氣化燃燒油火焰點(diǎn)燃，稀相側(cè)煤粉被引入二次室被濃相煤粉火焰點(diǎn)燃，稀側(cè)煤粉流兼有冷卻一次室壁面，防止一次室結(jié)焦或燒損及補(bǔ)充的作用。3.2.5氣膜風(fēng)冷卻系統(tǒng)氣化微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃燃燒器氣膜冷卻風(fēng)有兩部分組成，一部分由油槍套筒的油配風(fēng)作為高強(qiáng)度油燃燒室冷卻風(fēng)，原一次風(fēng)作為一次燃燒室的冷卻，另一部分由內(nèi)旋流二次風(fēng)改為二次室冷卻風(fēng)。改造保留原有風(fēng)門，風(fēng)道等部件。3.2.6送粉系統(tǒng)由于將微油點(diǎn)火燃燒器改在最下層4只主燃燒器處，作為點(diǎn)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(fēng)給粉管道，無(wú)需增加新的設(shè)備和管道。3.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)微油點(diǎn)火的控制與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是用于微油直接點(diǎn)煤粉過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)微油點(diǎn)火裝置啟停狀態(tài)控制與過(guò)程參數(shù)（壓力、溫度等）的采集與監(jiān)測(cè)，以及鍋爐安全保護(hù)與聯(lián)鎖。3.3.1微油點(diǎn)火主要邏輯啟動(dòng)邏輯 滿足啟動(dòng)允許條件，往DCS發(fā)出“啟動(dòng)”指令，就地控制柜接到啟動(dòng)指令后接通高能點(diǎn)火器點(diǎn)火，同時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟燃油閥，油槍燃燒穩(wěn)定4-5秒后（火檢有火證實(shí)），自動(dòng)開(kāi)啟壓縮空氣閥，完成啟動(dòng)過(guò)程。高能點(diǎn)火器啟動(dòng)后15秒后自動(dòng)停止。滅火保護(hù)根據(jù)DCS具體情況組態(tài)。停止邏輯在微油槍停止時(shí)，一般應(yīng)在燃油閥關(guān)閉后，保持壓縮空氣閥繼續(xù)延遲十分鐘關(guān)閉，以達(dá)到冷卻和吹掃微油槍的效果。給煤機(jī)啟動(dòng)氣化點(diǎn)火油槍火焰證實(shí)（作為點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)條件）著火穩(wěn)定后或鍋爐點(diǎn)火能量滿足（作為主燃燒器使用時(shí)），可啟動(dòng)給煤機(jī)給煤。 鍋爐FSSS/BMS邏輯的修改為保證機(jī)組的安全及微油槍點(diǎn)火系統(tǒng)的正常運(yùn)行，結(jié)合200MW機(jī)組FSSS/BMS的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)FSSS/BMS邏輯進(jìn)行以下修改：在FSSS中設(shè)計(jì)1號(hào)磨煤機(jī)“正常運(yùn)行模式”（FSSS/BMS邏輯維持）與“微油運(yùn)行模式” （FSSS/BMS邏輯退出）兩種運(yùn)行模式，并可相互切換，從而實(shí)現(xiàn)1號(hào)磨煤機(jī)BMS邏輯切換功能。其他磨煤機(jī)的邏輯功能不變。4、問(wèn)題解答4.1 鍋爐尾部二次燃燒問(wèn)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(jìn)入尾部煙道，從而停積在尾部煙道上。受煙道內(nèi)高溫?zé)煔獾募訜釟饣瘡亩鸲稳紵?。微油點(diǎn)火不會(huì)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(jìn)入尾部煙道，因此尾部煙道包括空預(yù)器不會(huì)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(dòng)采用微油點(diǎn)火初期時(shí)(0.51h)，煤粉燃燒效率不高，在85左右，剩余未燃燼的煤粉確實(shí)進(jìn)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(jìn)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(diǎn)1000左右），而尾部煙道達(dá)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(méi)有引發(fā)二次燃燒的條件。另外，為了加強(qiáng)運(yùn)行的安全性，在利用微油點(diǎn)火進(jìn)行鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，可以增加尾部煙道及空氣預(yù)熱器吹掃的次數(shù)，來(lái)減少未燃燼煤粉的堆積量。大量微油改造工程實(shí)踐也表明，進(jìn)行微油改造后機(jī)組運(yùn)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(wèn)題煤粉燃燒器由一次室和二次室組成，燃燒順序是油點(diǎn)燃一次室煤粉，再由一次室火焰點(diǎn)燃二次室煤粉，最后噴入爐膛燃燒，一次室安裝在二次室內(nèi)，它存在影響壽命的問(wèn)題是可能產(chǎn)生磨損或結(jié)焦燒損。a磨損問(wèn)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(yùn)行，因此磨損是一個(gè)主要問(wèn)題，主要集中在一次室，所以設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)在該處設(shè)計(jì)較低一次風(fēng)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(shè)計(jì)一次室時(shí)考慮磨損后更換方便，采用活動(dòng)式的，即把一次風(fēng)彎頭卸開(kāi)即能抽出一次室，現(xiàn)場(chǎng)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(jià)提供備件。b燒損問(wèn)題:關(guān)于結(jié)焦燒損問(wèn)題，由于燃燒器采用了多級(jí)多層風(fēng)膜冷卻技術(shù)，燃燒器壁溫始終保持在600以下，因此，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦或燒損問(wèn)題，截止目前已運(yùn)行的各個(gè)電廠工程中（包括燃用易結(jié)焦煤鍋爐）均未出現(xiàn)結(jié)焦燒損問(wèn)題。5、微油點(diǎn)火系統(tǒng)改造情況在2008年#5機(jī)A修、#6機(jī)B修、2009年#4機(jī)B修、2010年#3機(jī)c修。為提高節(jié)能效益，降低鍋爐啟動(dòng)及助燃用油量，在此期間#5、#6、#4、#3爐分別加裝了“微油點(diǎn)火系統(tǒng)”，生產(chǎn)廠家為“CV節(jié)能環(huán)?？萍奸_(kāi)發(fā)有限公司”。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是將四套微油點(diǎn)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(diǎn)火燃燒器和主燃燒器使用，每個(gè)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(diǎn)火系統(tǒng)過(guò)程中檢修與運(yùn)行人員共同把關(guān)，運(yùn)行人員對(duì)微油點(diǎn)火系統(tǒng)認(rèn)真調(diào)試，精心操作，經(jīng)過(guò)兩年多的使用，鍋爐燃燒穩(wěn)定，微油點(diǎn)火濃淡型噴燃器投入正常，運(yùn)行參數(shù)基本達(dá)到設(shè)計(jì)值，極大地提高了鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，為我公司節(jié)約了大量的設(shè)備檢修費(fèi)用、燃油費(fèi)用、機(jī)組啟停費(fèi)用。（一）綜合分析：1、啟動(dòng)在#5、#6機(jī)A、B修后首次啟動(dòng)時(shí)，首先試用“微油量點(diǎn)火系統(tǒng)”點(diǎn)火啟動(dòng)，但主要因?yàn)槿加陀唾|(zhì)差、雜質(zhì)含量多使油濾網(wǎng)堵塞，試驗(yàn)未成功。但經(jīng)過(guò)清理油罐更換新#0柴油，沖洗油管道，清理、更換油濾網(wǎng)后，至2009年8月啟動(dòng)情況如下:（1）#5爐啟動(dòng)4次，共用油46.2T（其中一次因#51磨大修小油槍不能投運(yùn)，用油31.9T）。節(jié)約燃油88.8T（與使用大油槍比較）。（2）#6爐啟動(dòng)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(dòng)1次，共用油43.35T（因#41磨入口大瓦溫度高停運(yùn)處理24小時(shí)）。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(jīng)過(guò)幾次助燃試驗(yàn)，效果比較滿意，基本達(dá)到了穩(wěn)燃作用，同時(shí)經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)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(fēng)機(jī)處理振動(dòng)大，兩臺(tái)磨運(yùn)行，煤質(zhì)差，投用小油槍6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。（比大油槍節(jié)油14T）。（2）2009年7月3日02時(shí)15分#4爐投四支小油槍，負(fù)荷由140MW降至95MW。02：46、停#42引風(fēng)機(jī)（處理液聯(lián)濾網(wǎng)堵）。02：50、停#41磨（鋼球篩選裝置檢查）。04：15、啟#42引風(fēng)機(jī)。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(xiàn)狀現(xiàn)#3、#4、#5、#6爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)已全部投入正常運(yùn)行，并與大油槍配合使用，在助燃時(shí)首先投用小油槍，然后根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況的需要，適當(dāng)投入部份大油槍，起到了穩(wěn)燃、節(jié)油的效果，同時(shí)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