少油點火在百葉窗鍋爐上的應(yīng)用

1煤粉點火技術(shù)對于具有四個角點式發(fā)電鍋爐的切圓裝置，碳粉的燃燒取決于油槍。按照常規(guī)的設(shè)計,點火油槍布置在每個燃燒器的二次風(fēng)口當(dāng)中,用來點燃煤粉。鍋爐啟動時首先點燃油槍,油槍運行一段時間后,爐膛內(nèi)燃燒器區(qū)的溫度達(dá)到煤粉的著火溫度,將含有煤粉的一次風(fēng)送入爐內(nèi),煤粉著火后,再與油槍共同運行一段時間,直到煤粉燃燒和爐內(nèi)運行工況穩(wěn)定后,油槍退出運行,煤粉的點火過程結(jié)束。由于按照傳統(tǒng)方式,點火油槍布置在直流燃燒器的二次風(fēng)口中,油槍與煤粉噴口的距離比較遠(yuǎn),而且這兩股氣流又互相平行,因此在點火時,燃油產(chǎn)生的熱量直接用于加熱煤粉的部分比較少,熱量利用率低,使得鍋爐點火時,燃油的消耗量很大。一臺600MW鍋爐冷態(tài)啟動正常狀態(tài)需要消耗燃油約200t左右,而與煤的價格相比,燃油的價格要高出許多。為了降低機組的運行成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,人們研究開發(fā)出了各種無油和少油點火技術(shù)。少油點火又稱“小油槍點火”。這種點火方式設(shè)備投資和運行、維護(hù)費用比較低,是目前在我國電廠中應(yīng)用比較多的一種點火和穩(wěn)燃方式。它的主要特點是將油槍放置在一次風(fēng)噴口內(nèi),由于這樣使得燃油產(chǎn)生的熱量能夠大部分直接用于加熱煤粉,使得燃油的點火熱量利用率大大提高,從而可以顯著地降低所需油槍負(fù)荷,以達(dá)到節(jié)油的效果。實踐證明,采用小油槍點火和助燃,確實可以明顯的減少鍋爐啟停和低負(fù)荷運行時的燃油耗量,降低運行成本,因此正逐步越來越受到電廠的關(guān)注。2鍋爐點火程序為了減少鍋爐啟動點火和低負(fù)荷穩(wěn)燃時的燃油耗量,并且提高鍋爐最低不投油穩(wěn)燃的能力,哈爾濱第三發(fā)電廠與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作,采用小油槍與百葉窗水平濃淡燃燒器相結(jié)合的方式,在4號鍋爐進(jìn)行少油點火的應(yīng)用。4號鍋爐額定出力為2008t/h。鍋爐為亞臨界參數(shù)、強制循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐。所配燃燒器是四角切圓、大風(fēng)箱擺動式燃燒器。每支燃燒器有6層一次風(fēng)室,3層油風(fēng)室。鍋爐設(shè)計燃料為煙煤,煤質(zhì)分析見表1。每臺鍋爐配6臺RP-1003中速磨煤機(一臺備用),每臺磨出力65.97kg/h,直吹式制粉系統(tǒng),一臺磨帶一層共四個一次風(fēng)口。鍋爐點火用油為0號輕柴油。每支燃燒器有三層油風(fēng)室,共12支點火助燃油槍,總耗油量21600kg/h,平均每支油槍出力1800kg/h。按照該爐以往的點火程序,首先點燃下兩層共8支大油槍,待熱風(fēng)溫度達(dá)到177℃時,磨煤機可以投運。最下層一次風(fēng)口先投粉,再投入第二層粉,與油槍共同運行一段時間后,隨著粉量的逐漸增加,爐膛溫度提高,煤粉燃燒穩(wěn)定,再逐步停用油槍,完成點火過程。每次大修后,即使按正常的冷態(tài)點火過程計算,耗油量也達(dá)200t/h左右。此次燃燒器改造的目的是減少鍋爐啟停和低負(fù)荷穩(wěn)燃時的點火用油,并且提高鍋爐最低不投油負(fù)荷的穩(wěn)燃能力。2.1提高點火節(jié)能技術(shù)采用百葉窗煤粉濃縮器將煤粉沿水平方向分成濃淡兩股氣流,煤粉被濃縮后,降低了著火溫度,并提高了點火熱量的利用率。此外,對于切圓燃燒,濃煤粉側(cè)處于向火側(cè),而淡煤粉側(cè)處于背火側(cè),從而改善了煤粉的著火和燃燒的穩(wěn)定性,并且具有明顯提高鍋爐低負(fù)荷不投油穩(wěn)燃能力及燃燒效率等優(yōu)點。并且,濃縮器內(nèi)全部為工業(yè)耐磨陶瓷材料,從而保證了設(shè)備運行的可靠性和使用壽命。2.2采用二次風(fēng)噴口,增加油槍火檢在現(xiàn)有的少油點火的應(yīng)用實例中,都是將小油槍放置在下層的一次風(fēng)口內(nèi),這樣可以使煤粉氣流與燃油火焰充分混合,提高燃油熱量的利用率。但是,這樣做有如下問題需要考慮:①將油槍、點火器等布置在一次風(fēng)口內(nèi),長期運行時容易造成磨損,特別是一次風(fēng)采用了濃淡燃燒后,降低了煤的著火溫度,提高了熱量利用效率,但是磨損情況將加劇,不易滿足所要求的使用壽命,而大機組對設(shè)備的使用壽命要求是較高的。②這樣布置后小油槍的火檢信號和煤粉的火檢信號不易區(qū)分,新增加的油槍火檢不易并入FSSS系統(tǒng),而這對安全可靠運行是十分重要的,特別是對大型機組。③油槍配風(fēng)等問題也不易解決。因此,此次改造首次結(jié)合水平濃淡燃燒的特點和鍋爐燃燒器的具體結(jié)構(gòu),將小油槍、相應(yīng)的點火器和火焰檢測器、油配風(fēng)器等布置在其下方鄰近的輔助二次風(fēng)噴口當(dāng)中,并斜向上方,使油槍槍頭方向指向濃側(cè)煤粉氣流(見圖1)。由于在下一次風(fēng)中采用了百葉窗式水平濃淡燃燒裝置,從而解決了對于直吹式制粉系統(tǒng)在投粉初期粉量不大的問題,使得在投粉時一次風(fēng)口濃側(cè)有較高煤粉濃度,降低了濃側(cè)煤粉氣流的著火溫度。同時,小油槍噴出的火焰亦沖向濃側(cè)煤粉,火焰能夠和高濃度煤粉充分混合。在一次風(fēng)口濃側(cè)安裝有鈍體,可以卷吸油燃燒時產(chǎn)生的高溫?zé)煔?以加熱煤粉氣流,從而確保了投粉時煤粉的穩(wěn)定著火燃燒。此外,爐內(nèi)的水平濃淡切圓燃燒,也有利于煤粉的著火和穩(wěn)燃。當(dāng)然,與將小油槍布置在一次風(fēng)口內(nèi)相比,這種布置方式燃油熱量利用率要稍差,因此油槍負(fù)荷可能要稍高一些。小油槍為伸縮式,即在油槍停用時退出工作位置,從而保護(hù)了油槍不被燒壞。油槍配置有配風(fēng)器,以確保油槍霧化良好,燃燒完全并且火焰穩(wěn)定。油槍配有專門的火焰檢測器,火檢的位置和角度要確保既能檢測到油火焰的情況,又不受鄰近的煤粉噴口火焰的影響。將新增加燃油系統(tǒng)及設(shè)備并入FSSS系統(tǒng),以確保設(shè)備運行的安全性及可靠性。2.3次風(fēng)優(yōu)化后的煤粉點火試驗結(jié)合4號鍋爐的大修,將改造后的燃燒器安裝完成。于2003年1月份首次進(jìn)行小油槍點火投粉,其間黑龍江電力科學(xué)研究院和電廠進(jìn)行了數(shù)次小油槍點火、最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷的試驗。鍋爐燃用的煤質(zhì)為鶴崗煙煤。鍋爐冷態(tài)啟動點火后,現(xiàn)場觀察此時每支小油槍實際出力為800～900kg/h。投粉前,為了反映一次風(fēng)口附近實際的溫度狀況,采用K型熱偶作為溫度測量熱偶,對最下層濃淡燃燒器一次風(fēng)口處的溫度場進(jìn)行了測量,這時爐內(nèi)僅維持四支小油槍運行。測量結(jié)果顯示,此時距最下層一次風(fēng)噴口500mm處的溫度分布為509～572℃,600mm處的溫度分布達(dá)613～718℃,而鍋爐燃用的煤質(zhì)為Vdaf在30%～40%的煙煤,可以點燃煤粉,具備投粉條件。按照電廠原運行規(guī)程,投粉時熱風(fēng)溫度要達(dá)到177℃。采用小油槍后,由于燃油熱量集中在一次風(fēng)口附近,對煤粉著火十分有利,因此將投粉時的熱風(fēng)溫設(shè)定為120℃,以節(jié)省點火用油。當(dāng)熱風(fēng)溫達(dá)到120℃時,準(zhǔn)備投粉,此時爐膛出口煙溫為210℃。投粉后,在初始粉量為13.79t/h、用四支小油槍點火的工況下,現(xiàn)場觀察此時煤粉的著火穩(wěn)定,火焰明亮。在此工況下對燃燒器區(qū)的爐膛溫度場和濃淡燃燒器噴口處的溫度場進(jìn)行了測量,此時距噴口約600mm處的溫度為526～870℃之間,A、B層燃燒器之間的爐膛溫度為976～1136℃,說明煤粉氣流在爐內(nèi)可以穩(wěn)定燃燒,在只投入4只小油槍時,可以滿足煤粉著火的需要。而在一次風(fēng)量保持不變、粉量分別在達(dá)到17.28t/h和20.63t/h的工況下,隨著煤粉濃度的提高,煤粉的著火明顯更加穩(wěn)定,火焰明亮,一次風(fēng)口區(qū)的溫度顯著提高,而且煤粉的著火點有所提前(見表2)。試驗時,由于No.1角的小油槍燃燒不好,因此其噴口的溫度場偏低?，F(xiàn)場觀察和溫度場測量均表明,新增加的小油槍火焰明亮,并可以達(dá)到一次風(fēng)口處。在鍋爐啟動、停爐過程中,FSSS沒有動作過,能夠可靠地點燃煤粉,并且?guī)Х鄯€(wěn)定燃燒。啟動過程中,鍋爐的各項運行參數(shù)的變化情況符合點火升溫、升壓曲線的要求。運行表明,采用小油槍后,啟動時可以不投入原有的兩層共8支大油槍(每支油槍出力1800Kg/h),而直接用小油槍點火,并且將投粉時的熱風(fēng)溫度由原設(shè)定的177℃降到120℃,節(jié)約了點火用油。此外,在鍋爐低負(fù)荷投油運行時及停爐過程中,小油槍均可以帶一層粉穩(wěn)定燃燒。從而明顯的減少鍋爐啟動點火和低負(fù)荷穩(wěn)燃的耗油量,取得了顯著節(jié)油效果。機組運行后,對鍋爐的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷進(jìn)行了考核。運行考核表明,鍋爐在電負(fù)荷為200MW的工況下,燃燒穩(wěn)定?？紤]到實際運行應(yīng)有一定的安全裕度,將電負(fù)荷200MW定為最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷,即33.3%ECR。而且,實際運行表明,采用百葉窗濃縮器而使一次風(fēng)增加的阻力不大,沒有影響制粉系統(tǒng)和鍋爐的運行。此后,根據(jù)4號鍋爐的運行情況,對該方案做了進(jìn)一步優(yōu)化,并且應(yīng)用在該廠的3號鍋爐(配600MW機組)上。運行表明,其點火效果得到了進(jìn)一步改善。3防火設(shè)備的布置(1)此項目為首次將百葉窗水平濃淡煤粉燃燒器與小油槍點火結(jié)合,并且應(yīng)用在600MW的鍋爐上。點火小油槍的布置位置突破了一般布置在下一次風(fēng)