氣化微油點(diǎn)火技術(shù)在600MW機(jī)組上的應(yīng)用

艾達(dá)高

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氣化微油點(diǎn)火技術(shù)在600MW機(jī)組上的應(yīng)用

艾達(dá)高

介紹了氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的工作原理和系統(tǒng)構(gòu)成，并針對(duì)該技術(shù)在600MW機(jī)組燃煤鍋爐的工業(yè)性應(yīng)用情況，詳細(xì)介紹了其點(diǎn)火啟動(dòng)的調(diào)試運(yùn)行情況。結(jié)果表明，作為一種應(yīng)用于電站鍋爐啟動(dòng)的新型節(jié)油技術(shù)，氣化微油點(diǎn)火技術(shù)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，工業(yè)化應(yīng)用前景良好。

氣化微油點(diǎn)火；鍋爐；開爐；穩(wěn)燃；節(jié)油

1　前言

隨著我國(guó)對(duì)石油需求的進(jìn)一步加劇，發(fā)電企業(yè)的燃料成本增加，節(jié)約燃料油的工作日顯重要，節(jié)油重點(diǎn)由低負(fù)荷穩(wěn)燃過程轉(zhuǎn)向鍋爐點(diǎn)火與停爐過程（電廠鍋爐啟停時(shí)耗油占60%，低負(fù)荷穩(wěn)燃耗油占40%），傳統(tǒng)的大油槍點(diǎn)火方式已不能適應(yīng)日益緊張的石油資源供應(yīng)，等離子點(diǎn)火、高溫空氣無油點(diǎn)火及氣化微油槍點(diǎn)火技術(shù)等各種無油或少油點(diǎn)火穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)不斷涌現(xiàn)。氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃裝置的研制開發(fā)成功，完全可以替代現(xiàn)有的大油槍及等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃技術(shù)，投資約為等離子的1/3左右，而實(shí)際運(yùn)行、檢修及維護(hù)費(fèi)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于等離子點(diǎn)火的費(fèi)用。

2　氣化微油點(diǎn)火及穩(wěn)燃機(jī)理

2.1氣化微油點(diǎn)火油槍技術(shù)的基本原理

首先利用壓縮空氣霧化技術(shù)，將柴油霧化，霧化液霧顆粒度達(dá)到SMD≤30μM，且液霧尺寸分布均勻。布置在油槍根部的點(diǎn)火槍點(diǎn)燃霧化柴油，產(chǎn)生的熱量對(duì)液霧進(jìn)行加熱，液霧在極短的時(shí)間蒸發(fā)、氣化，燃燒實(shí)際上是在氣相中發(fā)生，直接燃燒氣態(tài)燃料，通過強(qiáng)化配風(fēng)方式，增加了氣化燃料與空氣的接觸面積，大大提高了燃油的燃燒效率，強(qiáng)化燃燒的火焰音速傳播，火核呈藍(lán)色透明狀，且剛性極強(qiáng)，局部高溫區(qū)溫度達(dá)2000℃，由于燃燒反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，高溫使混合物發(fā)生了系列的物理化學(xué)變化，有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少煤粉燃燒所需要的引燃能量。

2.2氣化微油點(diǎn)火油槍點(diǎn)燃煤粉工作原理

利用均流板獲得高濃度的煤粉和1800℃左右的高溫火核直接接觸，加熱速率極高，使得這部分濃煤粉的揮發(fā)份析出在10-2s內(nèi)完成，急劇升溫的煤粉顆粒特性發(fā)生變化，爆裂，劇烈燃燒，能量逐級(jí)放大，在燃燒器出口形成以煤粉燃燒的主火炬，分級(jí)點(diǎn)火技術(shù)大大減少了煤粉燃燒所需的引燃能量。采用分級(jí)點(diǎn)火原理，防止了壁面結(jié)焦及燃燒器燒損。

3　設(shè)備及系統(tǒng)簡(jiǎn)介

600MW超臨界機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠引進(jìn)技術(shù)制造的國(guó)產(chǎn)超臨界參數(shù)、變壓、直流、本生型鍋爐，鍋爐型號(hào)DG1900/ 25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，露天布置，采用內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)；

設(shè)計(jì)用煤：鍋爐設(shè)計(jì)燃用山西省晉城貧煤與河南省平頂山煙煤的混煤，在B-MCR工況下，燃用發(fā)熱量Qnet，ar=22570KJ/kg的設(shè)計(jì)煤種時(shí)，燃料消耗量約為245T/h。

600MW超臨界機(jī)組鍋爐采用HT-NR3旋流燃燒器，前后墻布置、對(duì)沖燃燒，燃燒器布置圖見圖1；24只HT-NR3燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上，使沿爐膛寬度方向熱負(fù)荷及煙氣溫度分布更均勻。

鍋爐共設(shè)24只簡(jiǎn)單機(jī)械霧化點(diǎn)火油槍，8只蒸汽霧化啟動(dòng)油槍，點(diǎn)火油槍位于三次風(fēng)通道中，其出力500kg/h；啟動(dòng)油槍位于煤粉燃燒器的中心，其出力3600kg/h。每只HT-NR3燃燒器裝有1支點(diǎn)火油槍用于點(diǎn)火。在鍋爐前墻中層、后墻中層共裝有8只啟動(dòng)油槍用于暖爐和低負(fù)荷穩(wěn)燃。

4　氣化微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用

4.1改造前機(jī)組存在的問題

長(zhǎng)期以來我公司600MW機(jī)組冷態(tài)開機(jī)耗油高居不下，達(dá)50～70t/次；2009年通過提高設(shè)備運(yùn)行可靠性、優(yōu)化開爐用油節(jié)點(diǎn)、開展降油耗行動(dòng)，使機(jī)組每次正常冷態(tài)啟動(dòng)耗油降低至40t以內(nèi)，油耗仍然偏高。

為了響應(yīng)國(guó)家“節(jié)能減排”的國(guó)策，同時(shí)降低鍋爐的啟動(dòng)點(diǎn)火、助燃用油，在2010年利用600MW機(jī)組檢修機(jī)會(huì)在鍋爐安裝氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃裝置。

4.2氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃裝置系統(tǒng)介紹

4.2.1燃燒器布置方式

本次改造把鍋爐后墻最下層4只煤粉燃燒器改造為氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃燃燒器，對(duì)應(yīng)F磨煤機(jī)。

4.2.2燃燒器結(jié)構(gòu)型式

依據(jù)原燃燒器的位置及氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃燃燒器在其它工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，采用分級(jí)點(diǎn)火、分級(jí)燃燒的原理，從而保證煤粉的穩(wěn)定著火。其改造示意圖如圖1所示。

圖1　HN-TR3旋流燃燒器氣化微油槍燃燒器改造示意圖

4.2.3其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下

（1）在燃燒器內(nèi)部設(shè)計(jì)一、二級(jí)燃燒室，氣化微油槍燃燒筒軸向布置于一級(jí)燃燒室入口。燃燒器內(nèi)一級(jí)、二級(jí)燃燒室采用淡相冷態(tài)煤粉冷卻，同時(shí)在每個(gè)燃燒器內(nèi)著火后溫度較高處布置壁溫測(cè)點(diǎn)，方便運(yùn)行及時(shí)調(diào)整配風(fēng)，有效地預(yù)防燃燒器的結(jié)焦和燒損。

（2）在燃燒器入口彎頭中心處布置一導(dǎo)流的均流板，這樣就會(huì)有效降低煤粉在燃燒器內(nèi)部分布的不均勻程度，保證煤粉能夠有效流動(dòng)進(jìn)入一級(jí)燃燒室，為點(diǎn)火創(chuàng)造有利條件；并且這樣的布置結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步改善燃燒器噴口附近的煤粉均勻程度，從而進(jìn)一步降低燃燒器的NOx排放。

（3）燃燒器采用耐熱、耐磨，的新型合金材料制造。彎頭處中心的均流板及油燃燒筒的護(hù)套管等均采取防磨處理。

4.2.4氣化微油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃裝置主要系統(tǒng)參數(shù)

油壓：0.5～0.7MPa；單只油槍出力：150～200kg/h（可根據(jù)煤質(zhì)調(diào)整）；壓縮空氣壓力：＞0.5MPa；單只油槍壓縮空氣流量：0.4Nm3/min左右；油槍高壓助燃風(fēng)壓力：1000Pa左右；氣化油槍燃燒火焰中心溫度：1500℃；火焰顏色：藍(lán)色透明；一次風(fēng)風(fēng)速：18～30m/s；單只油槍可點(diǎn)燃煤粉量：0～15t/h；燃燒器壁溫＜500℃。

4.2.5燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)

（1）氣化微油槍系統(tǒng)用油由鍋爐前油系統(tǒng)管路引出。氣化微油槍供油管主管路設(shè)有氣動(dòng)球閥、一套油過濾器（共兩只、一用一備）和穩(wěn)壓蓄能裝置等，以滿足微油槍系統(tǒng)用油品質(zhì)要求。

（2）壓縮空氣為氣化微油槍燃燒霧化用氣，可使用電廠雜用壓縮空氣氣源（檢修用壓縮空氣氣源），不需要單獨(dú)加裝空氣凈化、干燥裝置。

（3）爐前壓縮空氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定（0.4～0.7MPa），單個(gè)氣化微油槍點(diǎn)火燃燒器用氣量不大于0.4Nm3/min。

4.2.6高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)

高壓助燃風(fēng)補(bǔ)充氣化微油槍燃燒用空氣，從一次風(fēng)風(fēng)機(jī)出口冷風(fēng)道引出管路，引出點(diǎn)風(fēng)壓要求≥4000Pa，各燃燒器用風(fēng)采用φ76×3管路引至氣化微油槍燃燒器附近，要求壓力在1000Pa左右。單臺(tái)燃燒器油配風(fēng)量1000Nm3/h左右。

圖2　

4.2.7一次風(fēng)加熱系統(tǒng)

采用直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐在安裝氣化微油槍點(diǎn)火裝置時(shí)所要解決的首要問題就是煤粉的來源問題，即解決制粉用熱風(fēng)的來源問題。

在鍋爐后墻最下層4只煤粉燃燒器對(duì)應(yīng)的F磨入口熱風(fēng)管道布置汽-氣熱交換器，并設(shè)置旁路以平衡風(fēng)管阻力，采用鄰爐輔汽聯(lián)箱的抽來的蒸汽來加熱F磨入口的冷一次風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)冷爐不投用大油槍制粉，疏水排入定排擴(kuò)容器。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)投入暖風(fēng)器，啟動(dòng)過程結(jié)束后切換到正常運(yùn)行狀態(tài)，若阻力有增加可開啟旁路風(fēng)門平衡阻力，不會(huì)對(duì)鍋爐正常運(yùn)行造成任何影響。

圖3　暖風(fēng)器系統(tǒng)圖

4.3改造后機(jī)組的調(diào)試運(yùn)行情況

4.3.1氣化微油槍開爐點(diǎn)火情況

2010年7月17日#3爐開爐首次使用了微油點(diǎn)火，此次開機(jī)耗油44.8t：事后對(duì)此次開機(jī)進(jìn)行了分析和總結(jié)，并提出了對(duì)應(yīng)措施。

2010年9月16日#3爐再次使用微油點(diǎn)火開爐，此次開機(jī)前F磨煤機(jī)原煤倉空倉，進(jìn)純煙煤，油耗為8.79t，實(shí)現(xiàn)了600MW機(jī)組開機(jī)油耗低于10t的目標(biāo)。

2010年10月12日#3機(jī)組冷態(tài)開機(jī)僅耗油5.4t，打破公司60萬kW機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)最低油耗記錄。

2011年8月10日通過進(jìn)一步優(yōu)化開機(jī)步序，開展微油槍治理工作，保證了微油槍在啟動(dòng)初期的順利點(diǎn)火，同時(shí)開爐入爐煤質(zhì)達(dá)到了要求：低位發(fā)熱量18000KJ/kg以上，分析基揮發(fā)份20%左右，耗油僅為4.77t，實(shí)現(xiàn)了600MW機(jī)組開機(jī)油耗低于5t的目標(biāo)。

2012年4月13日#3機(jī)組冷態(tài)開機(jī)僅耗油2.75t，打破公司60萬kW機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)最低油耗記錄。

5　結(jié)論

（1）微油改造前后經(jīng)濟(jì)性比較分析：改造前：一般開機(jī)耗油約50t，合計(jì)費(fèi)用約30萬元左右；改造后：采用微油點(diǎn)火開機(jī)耗油約9t，合計(jì)5.4萬元；因提前投粉及啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)多耗用煤量約150t，按600元/t原煤計(jì)算，約9萬元；廠用電量多耗用約2.5萬kWh，按0.4元/kWh計(jì)算，約1萬元；暖風(fēng)器耗用蒸汽約25t，按50元/t計(jì)算，約0.125萬元；合計(jì)費(fèi)用約15.5萬元。比較：采用微油點(diǎn)火開機(jī)與未進(jìn)行微油改造開機(jī)相比較，每次開機(jī)能節(jié)約14.5萬元。

（2）采用微油點(diǎn)火開機(jī)的節(jié)油效果很明顯，關(guān)鍵在于以煤代油：鍋爐停爐時(shí)應(yīng)將所有原煤倉空倉，為開爐時(shí)進(jìn)優(yōu)質(zhì)煙煤打好基礎(chǔ)。開爐入爐煤質(zhì)要求：低位發(fā)熱量19000KJ/kg以上，分析基揮發(fā)份25%左右。因微油槍的油流量較小，霧化片孔徑很小，易堵塞，因此保證油槍正常維護(hù)，加強(qiáng)油槍清理工作，對(duì)油槍能否正常投運(yùn)點(diǎn)火至關(guān)重要。

（3）通過停爐試驗(yàn)以及開爐煤質(zhì)較差時(shí)的燃燒情況，發(fā)現(xiàn)微油槍的穩(wěn)燃能力相對(duì)較弱，特別是在煤質(zhì)較差時(shí)的穩(wěn)燃效果較差，火檢不好，主要是微油槍的油流量較小，在煤質(zhì)差時(shí)其點(diǎn)火能量明顯不足。

［1］劉 影，宋資勤，包克福.煤粉鍋爐點(diǎn)火技術(shù)及其發(fā)展［J］.發(fā)電設(shè)備，2001，4：13～16.

［2］郭永浩，孫學(xué)信.穩(wěn)燃腔燃燒器少油點(diǎn)火的研究與應(yīng)用［J］.中國(guó)電力，2003，36（10）：25～28.

2016-3-8

TK227.7

A

2095-2066（2016）12-0053-02