火電機組鍋爐燃燒及穩(wěn)燃技術(shù)的應用

火電機組鍋爐燃燒及穩(wěn)燃技術(shù)的應用

1啟停及低負荷穩(wěn)燃目前，國際能源短缺，原油價格繼續(xù)上漲，給能源公司帶來了巨大壓力。根據(jù)我國目前電力工業(yè)的發(fā)展,截至2008年底,全國裝機容量約為7.9億kW,其中火電及熱電占75.87%,機組的啟停及低負荷穩(wěn)燃需消耗大量的石油資源,年耗油量占我國整個燃油油量的很大比例,達到1990萬t,其中鍋爐點火啟動及穩(wěn)燃用油約1000萬t。隨著電力工業(yè)的發(fā)展,新機組的陸續(xù)投運,點火及穩(wěn)燃用油將急劇增加,因此控制鍋爐燃油消耗已成為當前我國火電機組的當務(wù)之急。等離子和微油點火及穩(wěn)燃裝置的研制開發(fā)成功,替代現(xiàn)有的大油槍點火及穩(wěn)燃技術(shù),良好的節(jié)油性能,對能源安全和可持續(xù)發(fā)展起到巨大的推動作用,國家發(fā)改委已將此技術(shù)列入“十一五”十大重點節(jié)能工程之一。某發(fā)電有限公司積極響應國家及集團公司號召,深入開展調(diào)查比較,最終確定在最下層燃燒器采用雙強少油點火技術(shù)。2u3000鍋爐某電廠一期工程2×660MW鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐、單爐膛、一次再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐,鍋爐型號為SG-2037/26.15M626型。初步設(shè)計在最下層4只燃燒器設(shè)置等離子點火裝置。設(shè)計煤種為神華石圪臺煤,校核煤種為神華烏蘭木倫煤。鍋爐(設(shè)計煤種、B-MCR工況)主要參數(shù)如下:過熱蒸汽出口流量2037t/h過熱蒸汽出口壓力26.15MPa過熱蒸汽出口溫度605℃再熱蒸汽出口流量1743.3t/h再熱蒸汽進口壓力6.16MPa再熱蒸汽出口壓力5.97MPa再熱蒸汽進口溫度385℃再熱蒸汽出口溫度603℃省煤器進口給水溫度298℃鍋爐保證效率(低位發(fā)熱量、BRL工況)93.75%3一些消毒方法3.1低熱值煤粉鍋爐的啟動大油槍點火是電站鍋爐傳統(tǒng)的點火方式,主要是高能電火花點燃簡單機械霧化的大油槍,將爐膛及熱風提升到一定溫度(依煤種而定),再引燃煤粉而實現(xiàn)鍋爐的啟動。這種方式點火耗油量大,且啟動初期不能投入電除塵,對環(huán)境污染大,但鍋爐升溫升壓較容易控制,有成熟的運行經(jīng)驗,新建電廠一般保留作為輔助點火方式,與幾種新型點火方式配合使用(結(jié)構(gòu)見1)。3.2煤粉的燃燒及燃燒特性等離子點火裝置是利用直流電流在介質(zhì)氣壓0.01~0.03MPa的條件下接觸引弧,并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體,該等離子體在專門設(shè)計的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T>5000K,溫度梯度極大的局部高溫區(qū),煤粉顆粒通過該等離子體,受到“火核”的高溫作用,在10-3s內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物,使煤粉顆粒破裂粉碎,從而迅速燃燒,工作原理見2。由于反應是在氣相中進行,使混合物組分的粒級發(fā)生了變化,因而使煤粉的燃燒速度加快,有助于加速煤粉的燃燒,這樣促使煤粉燃燒所需要的引燃能量就大大地減少。等離子體內(nèi)含有大量化學活性的粒子,如原子(C、H、O)、原子團(OH、H2、O2)、離子(O2-、H2-、OH-、O-、H+)和電子等,它們可加速熱化學轉(zhuǎn)換,促進燃料完全燃燒。3.3微油燃燒技術(shù)3.3.1蒸發(fā)氣化分級燃燒油槍先利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎,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,從而提高燃燒效率及火焰溫度。一般采用分級點火方式:氣化小油槍燃燒形成高溫火焰,使進入一次室的濃相煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎,并釋放出大量的揮發(fā)份迅速著火燃燒,然后由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燃稀相煤粉,實現(xiàn)了煤粉的分級燃燒,燃燒能量逐級放大,達到點火目的。其點火過程與等離子點火基本相同,只是點火源不同。3.3.2煤粉內(nèi)燃燃燒技術(shù)雙強少油點火系統(tǒng)是微油點火系統(tǒng)發(fā)展優(yōu)化而來,雙強煤粉點火燃燒器利用并改進了航空發(fā)動機內(nèi)燃技術(shù),實現(xiàn)了在特定的燃燒器內(nèi)通過油火焰將煤粉點燃,稱之謂煤粉的內(nèi)燃技術(shù)。其關(guān)鍵創(chuàng)新點是“采用強化燃燒的油燃燒器發(fā)出的大于1800℃的高溫火焰,通過煤粉燃燒器的一次風粉氣流,使一次風溫度升至不同煤種的著火溫度,實現(xiàn)不同煤種的點火與燃燒,完成鍋爐的調(diào)試或點火啟動的升溫升壓過程”,如圖3所示。3.4一些新的火力天然技術(shù)的比較4新噴射方法的風險分析4.1鍋爐冷態(tài)燃燒(1)冷爐點火,飛灰可燃物較高。由于冷爐點火初期,爐膛及熱風溫度較低,直接啟動磨煤機燃盡率較低。(2)初始熱負荷偏高,易發(fā)生鍋爐爐頂密封拉裂。由于新型點火方式需要直接啟動磨煤機,而各磨煤機廠家的設(shè)計最小燃煤量一般為8%BMCR燃燒率,冷態(tài)下一次性投入這么多燃料,鍋爐局部膨脹不均,經(jīng)常發(fā)生鍋爐頂棚密封拉裂現(xiàn)象。(3)鍋爐冷態(tài)啟動時,過熱汽和再熱汽溫度上升過快,與汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)不匹配。由于煤和油燃燒特性上不同,燃煤啟動時爐膛吸熱小于燃油,使得在同等熱負荷條件下,燃煤爐膛吸熱減少,產(chǎn)汽量小于燃油狀態(tài),且爐膛出口煙氣溫度高,過熱汽、再熱汽溫度上升快,造成和汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)不匹配。4.2機組輔助蒸汽系統(tǒng)設(shè)計(1)磨煤機型號選擇要合理,尤其是磨煤機的最低出力應盡可能小于6%BMCR燃燒率。(2)新建機組輔助蒸汽系統(tǒng)設(shè)計盡量大些,以提高啟動期給水溫度,緩解新型點火方式帶來的危害。(3)盡量采用帶有熱量回收的啟動系統(tǒng),以最大限度提升給水溫度。(4)選用一級旁路的機組,不宜采用新型點火方式。4.3調(diào)整磨煤機系統(tǒng)(1)冷爐啟動時需要用1~2支油槍烘爐,不要片面追求眼前利益而忽視對機組的危害。(2)適當降低給水流量,以減少疏水帶走的熱量,提高產(chǎn)汽量。(3)調(diào)整磨煤機投運層,盡量降低火焰中心。(4)適當減小過量空氣系數(shù),以減小對流換熱。(5)對于不帶再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)要維持較高給水溫度,可提高到150℃。(6)汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)不能滿足要求時,可與汽輪機廠家協(xié)商適當降低沖轉(zhuǎn)蒸汽壓力,提高蒸汽溫度。5雙強少油點火技術(shù)(1)對于本工程燃用設(shè)計與校核煤種時,采用等離子、氣化微油、雙強少油點火等方式均可滿足點火要求的。但雙強少油點火系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、初投資少、故障率低、燃盡率高、運行維護成本低、不改變原燃燒器結(jié)構(gòu)、節(jié)油效果顯著、適應煤種范圍廣