霧化小油槍的節(jié)能應(yīng)用

（華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

霧化小油槍的節(jié)能應(yīng)用

劉芳軍

（華電國際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

針對傳統(tǒng)電站鍋爐點(diǎn)火油槍耗油量大、燃盡率低、污染大等問題。闡述了微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理及應(yīng)用情況。并針對運(yùn)行中存在的問題，提出了改進(jìn)措施。

微油點(diǎn)火；燃燒器；鍋爐；節(jié)油；冷態(tài)

一、鍋爐燃燒系統(tǒng)概況

某廠300MW鍋爐為亞臨界中間一次再熱控制循環(huán)汽包鍋爐，該鍋爐為單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、四角切圓燃燒方式，設(shè)計(jì)燃煤為高揮發(fā)份煙煤，點(diǎn)火、助燃用油為0#柴油，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

制粉系統(tǒng)配置3臺BBD4060雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)。每臺磨煤機(jī)的一端帶四角一層一次風(fēng)噴嘴，對應(yīng)一層燃燒器，一臺磨煤機(jī)帶2層一次風(fēng)噴嘴，3臺磨煤機(jī)帶6層一次風(fēng)噴口，正常工況下投3臺磨煤機(jī)帶MCR工況。微油燃燒器安裝在A磨煤機(jī)A2燃燒器4個(gè)角上，每只燃燒器安裝1只壓縮空氣霧化微油點(diǎn)火槍、圖像火檢監(jiān)視裝置。

二、微油點(diǎn)火裝置工作原理

微油點(diǎn)火就是將燃油經(jīng)機(jī)械霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，從而大幅提高燃燒效率及火焰溫度。燃燒的火焰剛性強(qiáng)，溫度高達(dá)1 500～2 000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動、滑停及低負(fù)荷穩(wěn)燃。微油燃燒產(chǎn)生的高溫火核使煤粉混合物發(fā)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使煤粉的燃燒速度加快，達(dá)到點(diǎn)火并加速燃燒的目的。其燃燒器構(gòu)造如圖1所示。

圖1 油燃燒器示意圖

微油點(diǎn)火油槍參數(shù)如表1所示。

表1 微油點(diǎn)火槍參數(shù)

三、機(jī)械霧化小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)

1．微油油槍

點(diǎn)火油槍的霧化方式，為機(jī)械霧化。其原理是將具有一定壓力的燃油通過分油器進(jìn)入霧化旋流片，經(jīng)過霧化旋流片的切向槽轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)液流，離開噴嘴出口處即可形成一股中空的薄膜流，受空氣阻力后破碎成細(xì)液滴。如圖2所示。

圖2 微油油槍結(jié)構(gòu)圖

該種霧化方式系統(tǒng)簡單，霧化效果好，無須設(shè)計(jì)霧化壓縮空氣回路；同時(shí)對燃油壓力穩(wěn)定性要求不高，無須配置單獨(dú)的燃油減壓和蓄能裝置，滿足燃油主路油壓即可。

單支油槍設(shè)計(jì)出力為80～100kg/h。按燃煤煤質(zhì)特性設(shè)計(jì)，單只油槍出力80kg/h即可滿足點(diǎn)火要求，但考慮到實(shí)際使用中煤質(zhì)下降，設(shè)計(jì)的油槍出力預(yù)留的裕量，強(qiáng)化煤粉的燃燒，從而提高點(diǎn)火初期煤粉的燃盡度，保證鍋爐運(yùn)行安全。

2．微油點(diǎn)火燃燒器

將A2層對應(yīng)的4臺燃燒器改為微油點(diǎn)火煤粉燃燒器。每只微油點(diǎn)火煤粉燃燒器的出力按原燃燒器出力進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足磨煤機(jī)啟動要求。在點(diǎn)火時(shí)，該燃燒器作為點(diǎn)火燃燒器用，當(dāng)點(diǎn)火完成后，該燃燒器作為主燃燒器用，完全可以滿足鍋爐點(diǎn)火和升溫、升壓的需求。

微油點(diǎn)火煤粉燃燒器主要由噴口、二級燃燒筒、一級燃燒筒、濃縮裝置、微油點(diǎn)火器等組成。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

油燃燒器 （油槍、點(diǎn)火槍、油火檢等）放入防磨套管內(nèi)，從煤粉彎頭處軸向插入至微油點(diǎn)火燃燒器的一級燃燒筒處。軸向插入相對于徑向插入具有如下優(yōu)點(diǎn)。

(1)可有效避免燃燒器壁面局部高溫，防止燃燒器筒體燒損或結(jié)渣。

(2)徑向插入時(shí)，油火焰易在燃燒器內(nèi)形成紊流區(qū)，對風(fēng)粉的正常流動有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)燃燒器內(nèi)會有積粉、結(jié)焦現(xiàn)象；而軸向插入與煤粉氣流方向一致，能有效的避免這個(gè)問題。

3．助燃風(fēng)系統(tǒng)

助燃風(fēng)取自冷一次風(fēng)聯(lián)絡(luò)母管，兩側(cè)各布置一根助燃風(fēng)主管道，從爐后引到爐前，四個(gè)角的助燃風(fēng)分支管從助燃風(fēng)主管道上接出引到油燃燒器處。微油點(diǎn)火油槍運(yùn)行前，啟動一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并將2臺的手動蝶閥、1臺DN65手動蝶閥全部開啟，通過風(fēng)量標(biāo)定裝置（靠背管+U型差壓計(jì)），調(diào)節(jié)其中1臺DN125手動蝶閥的閥位，使助燃風(fēng)量在適合范圍，調(diào)節(jié)后此手動蝶閥閥位不再變化。停運(yùn)時(shí)，為避免大量冷的助燃風(fēng)進(jìn)入燃燒器，降低一次風(fēng)粉溫度而影響燃燒，將另外1臺DN125手動蝶閥關(guān)閉，保留DN65手動蝶閥開啟對油燃燒器吹掃保護(hù)即可。

4．圖像火檢系統(tǒng)

為監(jiān)視微油點(diǎn)火燃燒器的火焰情況，方便運(yùn)行人員調(diào)整燃燒，在每個(gè)微油點(diǎn)火燃燒器上各安裝1套圖像火檢裝置，每臺爐共4套。

每只圖像火檢探頭所需要的冷卻風(fēng)流量為160m3/h，壓力〉3．5kPa即可?？衫迷硷L(fēng)機(jī)及管道系統(tǒng)，在爐前每個(gè)角接一路管道至圖像火檢。

冷態(tài)啟動時(shí)，可啟動原助燃風(fēng)機(jī)供給圖像火檢冷卻風(fēng)，一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后，可開啟原助燃風(fēng)冷一次風(fēng)風(fēng)門，停運(yùn)風(fēng)機(jī)。圖像火檢探頭安裝在改造層對應(yīng)燃燒器的煤火檢附近，監(jiān)視燃燒器噴口的燃燒情況。

圖3 微微油點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)

5．控制系統(tǒng)

每臺微油點(diǎn)火燃燒器配一臺就地控制箱，共4臺，分別放置在燃燒器的平臺附近。就地控制箱可以對每個(gè)微油點(diǎn)火油槍實(shí)現(xiàn) “就地/遠(yuǎn)方”控制，并接受鍋爐MFT控制。與DCS連接采用硬接線方式，在操作員站上完成遠(yuǎn)程控制。

四、微油點(diǎn)火啟動情況

1．冷態(tài)升爐時(shí)的微油點(diǎn)火的準(zhǔn)備工作

(1)鍋爐點(diǎn)火前要投入鍋爐暖風(fēng)器運(yùn)行，盡可能維持較高的二次風(fēng)溫。投入空預(yù)器連續(xù)吹灰，按照機(jī)組正常啟動步驟。

(2)當(dāng)爐膛煙溫達(dá)250℃左右、二次風(fēng)溫達(dá)60℃時(shí)，開始執(zhí)行小油槍投運(yùn)前的準(zhǔn)備工作。

(3)將B層油槍切至A層油槍運(yùn)行，B層油槍停運(yùn)后，及時(shí)關(guān)閉其輔助風(fēng)門。

(4)變頻啟動并運(yùn)2臺一次風(fēng)機(jī)（工頻啟動時(shí)，啟動一臺一次風(fēng)機(jī)），調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓至7～9kPa。

(5)調(diào)整各油角小油槍助燃風(fēng)量合適，維持助燃風(fēng)壓力在1000Pa；確認(rèn)原助燃風(fēng)機(jī)出口門關(guān)，打開一次風(fēng)至圖像火檢冷卻風(fēng)門。

(6)開啟A2層燃燒器對應(yīng)周界風(fēng)（周界風(fēng)調(diào)整開度不宜太大，點(diǎn)火前暫定開度為40%左右。小油槍點(diǎn)火正常后，可根據(jù)圖像火檢監(jiān)視的燃燒狀況調(diào)整A2層一次風(fēng)噴口周界風(fēng)的開度）。

2．冷態(tài)升爐過程

(1)從DCS逐只投入A2層各燃燒器對應(yīng)的小油槍，就地檢查機(jī)械霧化小油槍應(yīng)著火運(yùn)行正常（滿足該角“油角閥開到位”、“油火檢有火” “吹掃閥關(guān)到位”時(shí)，DCS判定“微油點(diǎn)火油槍正在運(yùn)行”），各小油槍火檢指示正確。

(2)檢查二次風(fēng)溫達(dá)80℃，按照磨煤機(jī)正常啟動步驟，開啟A2層BSOD，啟動A磨煤機(jī)暖磨。（全關(guān)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門，用熱風(fēng)暖磨）

(3)啟動A2給煤機(jī)，維持給煤機(jī)最小出力12t/h運(yùn)行。檢查小油槍著火良好，逐漸開啟容量風(fēng)擋板，適當(dāng)調(diào)節(jié)旁路風(fēng)擋板開度，并到就地通過看火孔檢查煤粉著火情況是否良好。

(4)A磨煤機(jī)維持低料位、無料位運(yùn)行，并到鍋爐附近查看鍋爐內(nèi)部燃燒是否良好，燃燒器的A2層煤火檢信號指示穩(wěn)定后，逐只撤出A層大油槍。每撤出一只油槍，要就地觀察燃燒情況，應(yīng)確保小油槍帶A2層粉著火良好，否則應(yīng)推遲撤出大油槍，直至小油槍帶A2層粉著火良好后，方可全部撤出A層大油槍。

(5)根據(jù)鍋爐熱負(fù)荷需要，適當(dāng)開大A磨容量風(fēng)擋板開度，增加出力，控制合適的升溫、升壓速度。若鍋爐熱負(fù)荷太高，無法控制時(shí)，可短時(shí)停止給煤機(jī)運(yùn)行或關(guān)閉一只BSOD（冷態(tài)啟動暖機(jī)期間，可保留3只燃燒器運(yùn)行）。停用燃燒器應(yīng)進(jìn)行吹掃，防止因風(fēng)速較低，造成積粉自燃。停運(yùn)燃燒器吹掃完畢后，應(yīng)退出其對應(yīng)機(jī)械霧化小油槍運(yùn)行。燃燒器重新投運(yùn)時(shí)，應(yīng)先投入其機(jī)械霧化小油槍，方可開啟BSOD。

(6)根據(jù)氧量數(shù)值及鍋爐的升溫、升壓情況和爐膛燃燒情況，適當(dāng)調(diào)整送風(fēng)量和所投粉燃燒器的二次風(fēng)檔板開度以及A磨煤機(jī)出力。

(7)機(jī)組并列后，逐漸提高一次風(fēng)壓，根據(jù)機(jī)組負(fù)荷，按單角操作的原則，投入A磨煤機(jī)A1側(cè)運(yùn)行。

(8)啟動另一臺制粉系統(tǒng)運(yùn)行。兩臺制粉系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，機(jī)組負(fù)荷180MW，退出小油槍運(yùn)行。

五、微油點(diǎn)火節(jié)油效果及維修方法

1．點(diǎn)火節(jié)油效果

隨著檢修運(yùn)行人員的日益熟練投用微油點(diǎn)火，每次冷態(tài)開機(jī)耗油一直維持較低的水平，冷態(tài)開機(jī)的話平均耗油12t左右。如果采用大油槍啟動，冷態(tài)開機(jī)耗油約為90t。因此，應(yīng)用機(jī)械霧化微油點(diǎn)火的節(jié)油量為：90-12=78t，節(jié)油率達(dá)86．6%。鍋爐采取微油點(diǎn)火后，在發(fā)動機(jī)并網(wǎng)后，就可以投入電除塵，減少了粉塵的排放，優(yōu)化了環(huán)境。

2．維修方法

(1)高能點(diǎn)火器不打火。如果高能點(diǎn)火器蓄能器觀察鏡內(nèi)有亮光閃爍，但點(diǎn)火桿不打火，此現(xiàn)象一般是由于點(diǎn)火桿長期被油煙污染影響導(dǎo)電性所致，將點(diǎn)火槍桿前端擦拭干凈即可。

(2)高能點(diǎn)火器打火正常，就地和遠(yuǎn)方均無火信號。這種現(xiàn)象一般是由于油槍頭堵塞，未噴油，取出清洗即可。

(3)燃燒器噴口處易結(jié)焦，燃燒器壁溫超溫。主要由燃盡率高、一次風(fēng)速偏低引起，實(shí)際工作中一定要加強(qiáng)就地檢查，及時(shí)打焦。

(4)鍋爐點(diǎn)火前，提前投入暖風(fēng)器，提高熱二次風(fēng)溫。盡可能的提高磨煤機(jī)出口風(fēng)溫，增加燃盡率。

六、結(jié)語

機(jī)械霧化微油點(diǎn)火代替了大油槍，節(jié)油效果明顯。并且低負(fù)荷穩(wěn)燃效果明顯。提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又保護(hù)了環(huán)境。

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