氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用及其控制方案.docx

氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用及其控制方案(1.內(nèi)蒙古電力工程技術(shù)研究院；2.內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，內(nèi)蒙古 呼和浩 特 010020)摘 要：文章主要介紹了氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)的組成及其控 制方案。關(guān)鍵詞：氣化微油點(diǎn)火；控制方式；節(jié)油中圖分類號(hào)：TK223.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編 號(hào)：10076921(XX)04006702微油氣化小油槍點(diǎn)火燃燒的工作原理是：利用機(jī)械霧化將燃料油擠壓、撕裂、破碎，產(chǎn)生超 細(xì)油滴經(jīng)壓縮空氣霧化成納米級(jí)超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量，在極短的時(shí)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。氣化燃燒后的火焰剛性極強(qiáng)、火焰呈完全透明狀，火焰中心溫度高達(dá)1 500 2 000。1 概述內(nèi)蒙古科右中熱電廠1330MW空冷供熱機(jī)組鍋爐生產(chǎn)廠家為XX巴布科克。威爾科克斯有限 公司,鍋爐型式為亞臨界一次中間再熱、平衡通風(fēng)、鍋爐房緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架 、全懸吊結(jié)構(gòu)型汽包鍋爐，采用正壓直吹MPS中速磨系統(tǒng)，前后墻對(duì)沖式燃燒方式，配有 旋流燃燒器，設(shè)置兩臺(tái)三分倉(cāng)容克式空氣預(yù)熱器。鍋爐配有6臺(tái)中速磨煤機(jī)，共24只煤粉燃燒器，前后墻分別為3層布置，每層為布置4支煤粉 燃燒器。鍋爐配有24只大油槍，分三層布置。每只油槍出力為750kg/h。2 本鍋爐氣化微油點(diǎn)火設(shè)備設(shè)計(jì)方案結(jié)合本鍋爐燃煤特點(diǎn)，并結(jié)合鍋爐燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)，為保證改造效果，使鍋爐燃燒器在改造后 能長(zhǎng)期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。設(shè)計(jì)將鍋爐原A磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的前墻共4只煤粉燃燒器改造為裝有氣 化小油槍(40100kg/h)點(diǎn)火的濃淡式煤粉燃燒器。氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)：四只主煤粉燃燒器系統(tǒng)、氣化小油槍系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、爐前油系統(tǒng) 、高壓風(fēng)系統(tǒng)、鍋爐冷爐啟磨風(fēng)道加熱系統(tǒng)、氣化小油槍圖像監(jiān)視系統(tǒng)；燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)及 微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)。2.1 微油氣化小油槍點(diǎn)火設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)燃油壓力：0.82.5MPa；主油槍出力：40100kg/h； 壓縮空氣壓力：0.350.6MPa；壓縮空氣流量：0.9Nm3/min左右；油槍高壓風(fēng)壓力：4 000Pa左右；油槍高壓風(fēng)流量：3 000m3/h左右；氣化油槍燃燒火焰中心溫度：1 5002 000；可點(diǎn)燃煤粉量：310t/h；燃燒器壁溫：燃燒器壁溫不超過450；燃油：# -20輕柴油。2.2 氣化微油點(diǎn)火設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,將四套微油氣化點(diǎn)火燃燒器安裝在前墻A層一次風(fēng)噴口位置，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。氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)由進(jìn)油管、進(jìn)氣管、噴嘴及高能點(diǎn)火裝置組成，油壓：0.82.5Mpa；出 力：40100kg/h。2.2.1 微油氣化小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)由微油氣化油槍和輔助油槍、高能點(diǎn)火裝置、火檢裝置 、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)等組成。2.2.1.1 燃油系統(tǒng)。利用前墻A層的油系統(tǒng)，用323不銹鋼管從原燃油進(jìn)油總母管上引出，在來(lái)油管上安裝來(lái) 油總門，并順序并聯(lián)安裝兩臺(tái)燃油過濾器及入出口手動(dòng) 球閥，從前墻A層#1、#2、#3、#4封閉作為微油氣化小油槍來(lái)油母管。在各 支引一根223的不銹鋼管，上安裝燃油氣動(dòng)球閥及旁路手動(dòng)球閥、雙層小過濾器，通過高壓燃油軟管和氣化小油槍連接，構(gòu)成整個(gè)燃油系統(tǒng)。2.2.1.2 壓縮空氣系統(tǒng)。利用前墻A層現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣系統(tǒng)，接一根323的不銹鋼管連接前墻A層#1、#2、#3、#4附 近作為壓縮空氣母管，并在壓縮空氣母管上安裝總門及空氣過濾器 ，同時(shí)由母管向前墻A層#1、#2、#3、#4氣化小油槍點(diǎn)火燃燒器處引分支管223不銹鋼管 ，在每角的分支管道上安裝氣動(dòng)球閥、氣動(dòng)球閥出入口手動(dòng)球閥及旁路閥 手動(dòng)球閥，最后通過高壓空氣軟管和氣化小油槍連接，完成整個(gè)壓縮空氣 系統(tǒng)。2.2.1.3 高壓風(fēng)系統(tǒng)。氣化小油槍在運(yùn)行和備用期間，需要有一風(fēng)壓為4 000Pa、出力3 000m3/h的助燃吹掃風(fēng)， 該路風(fēng)取自一次風(fēng)機(jī)出口管道用2733鋼管引出，環(huán)至爐前平臺(tái)形成高壓風(fēng)母管，再由母 管1593向前墻A層氣化小油槍點(diǎn)火燃燒器處引分支管893鋼管分別引至#1、#2、#3、 #4氣化小油槍點(diǎn)火燃燒器，每只順序安裝手動(dòng)球閥后分二路，通過高壓風(fēng) 軟管和氣化小油槍連接及火檢連接，完成整個(gè)高壓風(fēng)系統(tǒng)。2.2.2 冷爐起磨熱風(fēng)加熱系統(tǒng)在熱一次風(fēng)一側(cè)母管上安裝風(fēng)道燃燒器加熱一次風(fēng)，安裝位置在一次風(fēng)母管彎頭處，風(fēng)道內(nèi) 壁配備耐熱襯板，風(fēng)道燃燒器出力200400kg/h，具體數(shù)值將根據(jù)磨煤機(jī)計(jì)算進(jìn)行確定。燃 油從爐體附近燃油母管接出引至燃燒器前，同時(shí)吹掃用蒸汽引至燃燒器以吹掃油槍。燃燒器 配有火焰檢測(cè)及熄火保護(hù)控制，以保證燃燒器安全運(yùn)行。2.2.3 氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.3.1 氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒器。燃燒器為4只，為了鍋爐點(diǎn)火或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能及時(shí)的投用，選在前墻A層。微油點(diǎn)火燃燒 器布置在中心風(fēng)管中，氣化小油槍軸向安裝在氣化火燃燒器上。燃燒器自身有煤粉濃淡分離 裝置和濃縮裝置，氣化小油槍點(diǎn)燃濃煤粉，分級(jí)燃燒、分級(jí)送風(fēng)，并采用先進(jìn)的內(nèi)風(fēng)膜冷卻 技術(shù)鍋爐氣化小油槍點(diǎn)火燃燒器的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：氣化小油槍點(diǎn)火裝置、一級(jí)燃燒室、 二級(jí)燃燒室、燃燒器噴口裝置及煤粉分離器。2.2.3.2 氣化微油點(diǎn)火煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)。氣化微油點(diǎn)火燃燒器不僅可以作為點(diǎn)火以及低負(fù)荷穩(wěn)燃燃燒器，而且在正常運(yùn)行時(shí)可以作為 主燃燒器使用。煤粉燃燒器改造后具有以下特性：保證鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)煤粉能比較容易地被點(diǎn)燃。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)燃燒器的位置及氣化小油槍點(diǎn)火 裝置在其他工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用分級(jí)點(diǎn)火、分級(jí)燃燒的原理，去除中心風(fēng)管中的啟動(dòng)油槍、 點(diǎn)火油槍、火檢等裝置，在中心風(fēng)管中布置氣化小油槍點(diǎn)火煤粉燃燒器，在燃燒器內(nèi)部設(shè)計(jì) 二級(jí)燃燒室，在距燃燒器噴口約1 000mm處，氣化微油點(diǎn)火燃燒器軸向插入微油點(diǎn)火煤粉燃燒器，在一級(jí)燃燒室內(nèi)布置 文丘里結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)煤粉中心濃縮效應(yīng)，不會(huì)因布置氣化小油槍而減少原來(lái)燃燒器內(nèi)一次風(fēng)的通 流 面積，也不會(huì)在燃燒器內(nèi)增加額外的結(jié)構(gòu)，盡可能利用現(xiàn)有燃燒器的結(jié)構(gòu)裝置，從而保證不 影響該燃燒器內(nèi)部的流動(dòng)特性，從而保證該燃燒作為主燃燒器投運(yùn)時(shí)的低負(fù)荷、低NOX排 放特性。在點(diǎn)火和低負(fù)荷投運(yùn)時(shí)，氣化微油點(diǎn)火燃燒器，煤粉在燃燒器內(nèi)采用二級(jí)著火，從 而保證著火的穩(wěn)定性，且不影響NOX排放指標(biāo)。2.2.4 氣化微油點(diǎn)火輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.4.1 圖象監(jiān)視系統(tǒng)。由5個(gè)帶CCD攝象機(jī)監(jiān)視探頭組成，其視頻信號(hào)通過高溫視頻電纜送至集控室九畫面分割器 及視頻切換器，經(jīng)處理再送到工業(yè)電視，可同時(shí)監(jiān)視五個(gè)微油氣化燃燒器出口煤粉和風(fēng)道加 熱風(fēng)系統(tǒng)火焰也可以實(shí)現(xiàn)單角和全爐膛火焰監(jiān)視。CCD工業(yè)電視探頭采用風(fēng)冷，冷卻風(fēng)源取 自電廠已有的火檢風(fēng)管，攝像頭的電源引至各角就地控制柜。2.2.4.2 壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在每套煤粉燃燒器出口段壁面上安裝2只K型熱電偶，信號(hào)引進(jìn)DCS，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃燒器壁 溫，控制壁面溫度低于450，防止其內(nèi)結(jié)焦或燒損。2.2.5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)直接納入DCS系統(tǒng)，由DCS的FSSS完成對(duì)氣化微油點(diǎn)火系統(tǒng)的控制。微 油點(diǎn)火主要邏輯都在FSSS中實(shí)現(xiàn)，主要有：2.2.5.1 啟動(dòng)邏輯?？刂剖覇?dòng)允許條件：燃油母管壓力正常；壓縮空氣母管壓力正常，空氣閥關(guān)閉；鍋爐允許點(diǎn)火，MFT復(fù)位；微油點(diǎn)火在遠(yuǎn)控位。滿足啟動(dòng)允許條件，操作點(diǎn)火器圖標(biāo)接通高能點(diǎn)火器點(diǎn)火，同時(shí)自動(dòng)開啟燃油閥，油槍燃 燒穩(wěn)定45s后，自動(dòng)開啟壓縮空氣閥，完成啟動(dòng)過程。高能點(diǎn)火器啟動(dòng)后30s后自動(dòng)停止 。2.2.5.2 滅火保護(hù)。當(dāng)MFT發(fā)生時(shí)，DCS控制關(guān)閉所有角的燃油閥、并禁止微油槍啟動(dòng)；當(dāng)啟動(dòng)點(diǎn)火30s內(nèi)仍然無(wú)火，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)燃油閥，本次點(diǎn)火失??；燃燒過程中由火檢檢測(cè)到滅火時(shí)，控制系 統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)燃油閥，同時(shí)關(guān)閉對(duì)應(yīng)送粉管道插板門。并根據(jù)微油槍滅火跳磨煤機(jī)/給煤 機(jī)保護(hù)是否投入，決定是否跳對(duì)應(yīng)設(shè)備。2.2.5.3 停止邏輯。火檢滅火后，自動(dòng)關(guān)燃油閥，此時(shí)不關(guān)壓縮空氣閥；操作員在控制面板上操作停止按鈕；就地操作停止；MFT停止。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)開啟10以上再關(guān)閉，以達(dá)到 冷卻和吹掃微油槍的效果。2.2.5.4 給煤機(jī)啟動(dòng)。氣化點(diǎn)火油槍火焰證實(shí)著火穩(wěn)定后或鍋爐點(diǎn)火能量滿足，可啟動(dòng)給煤機(jī)給煤。3 設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)每個(gè)燃燒器設(shè)置兩個(gè)壁溫監(jiān)測(cè)熱電偶，安裝位置在燃燒器噴口邊沿200mm處，因?yàn)榇颂帨囟?最高，能真實(shí)