氣化微油槍技術(shù)的應(yīng)用

焦朝生摘要：介紹氣化微油槍點火技術(shù)在重慶合川電廠鍋爐的實際應(yīng)用情況，總結(jié)了微油槍點火階段保障設(shè)備安全穩(wěn)定運行的主要措施，介紹了我廠在使用氣化微油槍冷爐點火后節(jié)油成效，以及穩(wěn)燃、停爐下的安全使用成果目前資源日趨短缺，油價居高不下，國家鼓勵推廣節(jié)油和以煤代油技術(shù)，微油點火及低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)被迅速應(yīng)用到火力發(fā)電廠大型燃煤鍋爐上，為大型燃煤鍋爐點火啟動和助燃階段節(jié)約了大量燃油，降低了發(fā)電成本。一、設(shè)備系統(tǒng)及燃油特性分析

重慶合川雙槐電廠總裝機容量為2X300MW，其鍋爐為東鍋設(shè)計制造的亞臨界壓力，中間一次再熱汽包爐，采用煤粉燃燒器為四角布置切圓燃燒直流燃燒器，低速滾筒磨，中儲式給粉機送粉系統(tǒng)，燃燒器采用水平濃淡百葉窗型燃燒器，每組燃燒器在高度方向上布置了一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃盡風(fēng)共15個噴口，燃燒器布置方式為（自下而上）：二、一（A層）、二（掛小油槍）、一（B層）、二（掛大油槍）、一（C層）、二、二、一（D層）、二（掛大油槍）、一（E層）、二、三、三、OFA共5層一次風(fēng)噴口，3層帶油槍二次風(fēng)噴口；一、二次風(fēng)噴嘴可在-20°～20°范圍內(nèi)擺動，給粉機出力為3--9t／h，一次風(fēng)流速為21．72m／s，一次風(fēng)溫度為140—200度(混合風(fēng)粉溫度)，二次風(fēng)溫度和燃盡風(fēng)溫度均為305度，整臺鍋爐共有點火油槍12支，燃用0＃輕柴油。燃油采用機械霧化，霧化壓力3.5Mpa。大油槍出力1750kg/h（上層8只），小油槍出力500kg/h（下層4只）。A層一次風(fēng)管全部裝設(shè)微油槍。二、氣化微油點火技術(shù)微油氣化燃燒的工作原理是利用機械霧化和壓縮空氣的高速射流將燃料油擠壓、撕裂、破碎，產(chǎn)生超細(xì)油滴后通過高能點火器引燃，同時巧妙地利用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃油進(jìn)行加熱，使燃油在極短的時間內(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，并急劇縮短燃燒時間。氣化燃燒后的火焰，中心溫度高達(dá)1800～2000℃。它作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)快速點燃一級煤粉。把微油氣化油槍產(chǎn)生的高溫油火焰引入煤粉燃燒器一級燃燒區(qū)，當(dāng)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(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(dá)到點火并加速煤粉燃燒的目的，大幅度減少煤粉燃燒所需的引燃能量。為了防止燃燒器燒壞和在燃燒器內(nèi)發(fā)生結(jié)渣，采用多級氣膜冷卻風(fēng)保護噴口安全。氣化微油點火方式下燃燒器主要設(shè)計參數(shù)1.一次風(fēng)管風(fēng)速m/s18-302.一次風(fēng)溫C130-2003.一次風(fēng)量t/h72-90視鍋爐負(fù)荷而定4.給粉機出力t/h3-9視鍋爐負(fù)荷而定5.煤粉濃度Kg/Kg0.2-0.6視鍋爐負(fù)荷而定6.燃燒器阻力Pa小于300微油方式小于200正常運行微油槍點火參數(shù)微油油壓MPa1.5-2.0助燃風(fēng)總風(fēng)壓Kpa3.5壓縮空氣壓力MPa0.3油溫常溫油量Kg/h40/（開啟輔助油門）160三、氣化微油點火技術(shù)的應(yīng)用3．1鍋爐冷態(tài)啟動鍋爐啟動，鍋爐吹掃完畢后投用2個角微油點火系統(tǒng)主油槍，微油槍一次點火成功；投入這2個角給粉機，給粉機轉(zhuǎn)速15%。投用給粉機后煤粉瞬時點燃，微油燃燒器噴口出口火焰溫度為665～845℃；考慮到啟動初期風(fēng)溫和爐膛溫度較低，不利于煤粉燃盡，一般輔助投運最下層該角小油槍，并將給粉機轉(zhuǎn)速提升至20%，噴口火焰溫度可達(dá)到1000℃。通過調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速，可以平穩(wěn)控制鍋爐升溫、升壓。且通過微油槍和小油槍的雙重配合，完全燃盡給粉機的煤粉，但給粉機下粉量不應(yīng)太大，一般不超過去50%的轉(zhuǎn)數(shù)，同時加強就地觀火孔查看煤粉著火情況，及時準(zhǔn)確調(diào)整給粉量。通過我廠程序設(shè)定，鍋爐冷態(tài)啟動即允許在給粉機末投入時啟動微油槍，主要是為了冷態(tài)啟動時爐膛溫度低，其它油槍不易著火，冷態(tài)啟動時各風(fēng)量工況差，易造成機械霧化油槍不易檢測到油著火信號而熄火，投入微油槍最大可能穩(wěn)定著火，避免啟動初期投油浪費。一次風(fēng)速的高低對微油燃燒器煤粉的著火和燃燒影響較大，一次風(fēng)速過高將導(dǎo)致煤粉著火推遲；而一次風(fēng)速偏低又容易造成一次風(fēng)管積粉甚至堵管。合理選擇點火一次風(fēng)速，對微油燃燒器的穩(wěn)定燃燒較為重要。一次風(fēng)速的高低對微油燃燒器煤粉的著火和燃燒影響較大，一次風(fēng)速過高將導(dǎo)致煤粉著火推遲；而一次風(fēng)速偏低又容易造成一次風(fēng)管積粉甚至堵管。合理選擇點火一次風(fēng)速，對微油燃燒器的穩(wěn)定燃燒較為重要。從試驗數(shù)據(jù)和火焰觀察結(jié)果來看，在一次風(fēng)風(fēng)速從20m/s提升到27m/s的過程中，系統(tǒng)運行正常，雖然火焰溫度和燃燒室溫度均略有降低，但火焰依然明亮，煤粉燃燒穩(wěn)定。給粉機轉(zhuǎn)速（煤粉濃度）對微油燃燒的影響，在一次風(fēng)速24m/s和氣膜風(fēng)開度10%時進(jìn)行改變給粉機轉(zhuǎn)速試驗。結(jié)果表明隨著給粉機轉(zhuǎn)速提高，微油燃燒器出口溫度略微增加。氣膜冷卻風(fēng)的作用是保護燃燒器不燒壞和結(jié)渣。我們在較高鍋爐負(fù)荷（40MW）下，進(jìn)行了氣膜冷卻風(fēng)和燃燒器壁溫試驗，試驗數(shù)據(jù)如下(由于微油點火燃燒器設(shè)計合理，燃燒器壁溫溫度不高，這可以確保燃燒器不燒壞。)氣膜風(fēng)開度%40%60%80%燃燒室壁溫255237236試驗期間：給粉機轉(zhuǎn)數(shù)為35%，一次風(fēng)速22m/s3．2啟動過程中的升溫升壓速率現(xiàn)燃料量的平穩(wěn)增加，相應(yīng)的汽溫、汽壓變化也較為平緩。并且我廠一般情況下，使用大油槍時，由于油量無法靈活控制，每次大油槍的投運都會帶來機組燃料量的在冷爐啟動微油冷爐點火燃燒器升溫升壓速率控制比大油槍具有更大的優(yōu)勢。在大幅變化，相應(yīng)的汽溫、汽壓變化也較大，而微油點火啟動則可以通過調(diào)整給粉機轉(zhuǎn)速實時不使用大油槍。進(jìn)一步節(jié)油。此外，微油點火啟動過程中，過、再熱器壁溫均未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。微油啟動過程平穩(wěn)、容易控制，完全滿足鍋爐啟動需要。3．3微油冷爐點火過程中煤粉燃燒效率使用微油冷爐點火技術(shù)，在微油槍投用后即投入煤粉。由于冷爐點火時爐膛溫度和一、二次風(fēng)溫均很低，不利于煤粉的燃盡。我廠在啟動過程中做過飛灰可燃物測量結(jié)果?？梢钥吹?，在冷爐啟動后1小時，煤粉燃燒效率達(dá)到71％；隨著運行時間的增加、爐膛溫度及一、二次風(fēng)溫的提高，煤粉燃燒效率逐步提高到84.33％、87.54%。由于煤粉燃盡較為理想，微油點火期間即使有較多未燃盡煤粉聚集在尾部受熱面，也不會發(fā)生受熱面二次燃燒問題。當(dāng)然，我廠在冷爐啟動后，在一次風(fēng)管壁溫允許下，打開微油槍輔助進(jìn)油門，這樣大大加大微油槍噴油量，同時也加大煤粉燃燒率，打開開輔助油門油量加大到200Kg/h，因煤粉利用率提高，減少其它油槍使用率，同時避免大量末燃盡煤粉在尾部聚集，節(jié)油效果更佳。在使用微油啟動過程中還是需要及時進(jìn)行尾部受熱面的吹灰。3．4微油冷爐點火技術(shù)經(jīng)濟效益分析大油槍啟動微油槍啟動油槍出力175040/160油槍個數(shù)64用油量（T）6513節(jié)約用油（T）47煤燃燒效率平均80%煤折算發(fā)熱量（J/kg）17000*80%=

13600油發(fā)熱量（J/kg）41800節(jié)約用油折算成煤量（T）47*41800/13600=144.46油價格(元)8200煤價格(元)510啟動燃料費用(元)8200*65=

533000510*144.46+12*8200=

172074.6節(jié)約燃料費用(元)533000-172074.6=360925.43．5使用微油槍低負(fù)荷穩(wěn)燃和停爐我廠對幾次低負(fù)荷穩(wěn)燃助燃試驗，效果比較滿意，基本達(dá)到了穩(wěn)燃作用，同時經(jīng)過1年多的運行觀察和比較，節(jié)油量比較明顯。在150MW負(fù)荷時，已到我廠最低投油負(fù)荷，此時投入大油槍做為夜間穩(wěn)燃用油很不經(jīng)濟，如不投油，突遇到煤質(zhì)突變，全爐膛滅火的概率很大。另外微油槍對該給粉機煤火檢的提高有極大幫助，我廠實驗在100MW時，只投4只微油槍不投入其它油槍的情況下，能安全穩(wěn)定燃燒。這樣我廠在定參數(shù)停機時基本不用大油槍，適時投入小油槍及可。如：2009年11月10日，停單臺引風(fēng)機處理振動大，兩臺磨運行，煤質(zhì)差，投用微油槍8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。2009年7月3日22時準(zhǔn)備停爐，負(fù)荷由150MW降至85MW過程中，分階段投入四支微油槍，2只小油槍，即安全降至80MW，廠用電切換完畢，快速再降負(fù)荷安全停機。此次停機共用燃油1.5T，節(jié)約大量燃油。3．6增加微油槍自動投入邏輯，防止火檢信號突降因鍋爐滅火突然性很大，誘發(fā)因素很多，我廠針對此點對微油槍投入邏輯進(jìn)行進(jìn)一步修改，自動判斷20臺給粉機的火檢，其中有任一臺給粉機火檢信號低于50%時，自動投入該角微油槍，以增加穩(wěn)燃效果，同時增加最下層投入微油槍的給粉機的火檢強度，大大降低全爐膛滅火的可能。允分利用熱控高度自動化和微油槍投入快捷來提高鍋爐安全性。4.微油槍的運行方式微油槍有兩種運行方式,一種是穩(wěn)燃方式,另外一種就是冷態(tài)啟動方式.正常運行時投入穩(wěn)燃方式,冷態(tài)開機時就投入冷態(tài)啟動方式.微油槍的運行方式要投入正確否則就不能正確投入微油槍,就不能起到應(yīng)有的作用.

冷態(tài)啟動方式穩(wěn)燃方式5.微