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微油冷炉点火和超低负荷稳燃技术在发电厂6#炉上的应用
发布时间:2011/11/14  阅读次数:6968  字体大小: 【】 【】【
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0   引言
  国务院总理温家宝在05年3月5日十届全国人大会议上作政府报告时强调,要注重能源资源节约和合理利用。温总理说,“缓解我国能源资源与社会经济发展的矛盾,必须立足国内,显著提高能源资源利用效率”  。由国家发展和改革委员会,国家科学技术部,国家环境保护总局联合发布的2005年第65号公告,将煤粉炉微油冷炉点火技术列为国家鼓励发展的技术。
  微油冷炉点火和超低负荷稳燃技术是用微量的油(20-40kg/h),通过专门设计的燃烧器,点燃大量的煤粉(2~12t/h),从而达到锅炉冷炉微油点火、低负荷和超低负荷稳燃的目的。微油冷炉点火技术在台州发电厂6#炉的应用表明该技术具有下列显著特点:(1)  冷炉升炉节油率(以煤代油)可达97%,经济效益非常显著。(2)由于采用多级气膜冷却,燃烧器壁温不超过400℃,可靠性高。(3)微油点火逻辑设计可确保锅炉运行安全,不会发生爆燃和二次燃烧,不加剧炉内结渣,不增加飞灰可燃物,安全性好。(4)微油点火全过程自动监控、程控操作,不增加操作工作量.  (5)对风速、煤粉浓度、煤质等参数变化无严格要求,适应能力强。(6)系统简单,基本无维护工作量,便于生产管理。
1    台州发电厂#6炉概况
  台州发电厂#6炉系上海锅炉厂生产的SG-420/13.7-M415型单汽包自然循环锅炉。锅炉额定蒸发量为420  t/h,额定蒸汽温度540℃,采用一次中间再热系统。该机组原额定出力为125MW,汽机通流改造后,额定出力增加到135MW。
  煤粉燃烧器为四角布置切圆燃烧直流燃烧器。燃烧器布置方式为(自下而上)二、一、一、二、一、二、二、三,共3层一次风喷口,4层二次风喷口,一层三次风喷口。一次风喷口可摆动,二次风为大风箱结构,燃烧器设计参数见表1。  每角2只大油枪分别布置在下排和中下排二次风喷口内,油枪出力900kg/h,燃用0#轻柴油。燃油采用机械雾化,雾化压力3.5Mpa。

2  微油冷炉点火技术原理及方案设计
  2.1  微油冷炉点火技术原理
  微油燃烧技术由微油气化油枪和微油冷炉点火燃烧器组成。
  微油气化燃烧的工作原理是利用机械雾化和压缩空气的高速射流将燃料油挤压、撕裂、破碎,产生超细油滴后通过高能点火器引燃,同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热,使燃油在极短的时间内蒸发气化。由于燃油是在气化状态下燃烧,可以大大提高燃油火焰温度,并急剧缩短燃烧时间。气化燃烧后的火焰,中心温度高达1800~2000℃。它作为高温火核在煤粉燃烧器内快速点燃一级煤粉。
  冷炉微油点火燃烧器见图1。它的工作原理是:把微油气化油枪产生的高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区,当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时,煤粉温度急剧升高、破裂粉碎,释放出大量的挥发份,并迅速着火燃烧。已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大幅度减少煤粉燃烧所需的引燃能量。为了防止燃烧器烧坏和在燃烧器内发生结渣,采用多级气膜冷却风保护喷口安全。

  2.2  微油冷炉点火技术方案设计
  6#炉改造方案为将最下层#1、#3角一次风喷口改造成微油点火燃烧器。微油点火燃烧器既作为冷炉点火燃烧器,又作为主燃烧器使用。这种改造方式完全可以利用原有#1、#3角的输粉系统,包括给粉机、一次风输粉管道以及一次风在线检测系统,改造工作量小。
  微油冷炉点火技术由微油冷炉点火燃烧器、微油气化油枪及辅助系统组成。辅助系统主要包括:油系统;压缩空气系统;气膜冷却风系统和自动控制系统。
  (1)              油系统的主要作用是为微油枪提供清洁的燃油。由于微油枪出力很小,导致喷油孔尺寸很小,因此需对燃油进行清洁、过滤,防止燃油杂质堵塞喷油孔。(微油气化油枪的设计压力比原燃油系统压力低,在利用原燃油管道的基础上需对其减压)另外,在微油燃油系统中需加电动油阀,以实现程控操作。
  (2)              压缩空气系统的作用是为微油气化油枪提供雾化动力。
  (3)              气膜冷却风的作用是防止燃烧器高温烧毁。气膜冷却风为压力冷风,从送风机出口引出。
  (4)              控制系统的作用是实现微油燃烧技术的程控操作,炉膛的安全保护与连锁,过程参数(压力、温度、风速等)的采集与监测。
  3  微油冷炉点火技术试验结果
  3.1    微油气化油枪出力标定
  由于采用微油技术后,微油枪所用油量很少,原有的燃油流量计测不准,故需对微油气化油枪的出力进行冷态标定。标定方法采用称重法,即测出一定时间内微油枪的喷油量,然后推算出每小时微油枪出力,标定结果见表3。

  3.2    大修后的升炉过程
  台州发电厂#6炉大修后于2005年12月11日上午6:00开始锅炉启动。6:48投用#1、#3角微油点火系统主油枪(微油压力为0.8Mpa,2只油枪出力为42kg/h),微油枪一次点火成功;7:10投入1#、3#角给粉机,给粉机转速350r/min。投用给粉机后煤粉瞬时点燃,微油燃烧器喷口出口火焰温度为665~845℃;考虑到启动初期风温和炉膛温度较低,不利于煤粉燃尽,在7:30投入2只辅助微油枪(主枪和辅枪总出力为87.1kg/h),并将给粉机转速提升至400  r/min,喷口火焰温度可达到1000℃。通过调整给粉机转速,可以平稳控制锅炉升温、升压。
  6#炉从11日6:00开始启动,在完成所有大修后的试验和消缺后,18日23点锅炉带负荷后转入正常生产运行。大修后的启动基本使用微油燃烧器,共投用微油10次,基本一次点火成功。微油系统累计投用时间88小时。
  冷炉启动过程中的煤质数据见表2。煤粉细度R90=20%-22%,R200=3.8-4%。
  3.3  微油燃烧调整试验
  3.3.1  一次风速对微油燃烧的影响
  一次风速的高低对微油燃烧器煤粉的着火和燃烧影响较大,一次风速过高将导致煤粉着火推迟;而一次风速偏低又容易造成一次风管积粉甚至堵管。合理选择点火一次风速,对微油燃烧器的稳定燃烧较为重要。
  保持给粉机转速350r/min、气膜风开度10%,改变一次风速,用辐射式高温计测量微油燃烧器出口火焰温度,测试数据见表4。

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