310 MW機(jī)組W型火焰鍋爐天然氣點(diǎn)火改造與應(yīng)用

何縣宇，劉應(yīng)山，姜云剛

(1.大唐華銀株洲發(fā)電有限公司，湖南株洲 412000;2.西安交通大學(xué)，陜西西安 710049)

1 同類技術(shù)比較

根據(jù)點(diǎn)燃煤粉的熱量激發(fā)熱源方式的不同，點(diǎn)火技術(shù)可分為4類:

(1)以電能作為激發(fā)熱源，包括等離子體點(diǎn)火等點(diǎn)火方式。參考文獻(xiàn)〔1—2〕對(duì)等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行了研究，認(rèn)為該點(diǎn)火裝置適用于燃用中高揮發(fā)分、高揮發(fā)分煙煤電站鍋爐，通過實(shí)現(xiàn)等離子單一點(diǎn)火方式，能保證鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃的安全性。

(2)以天然氣作為激發(fā)熱源。參考文獻(xiàn)〔3—5〕對(duì)天然氣點(diǎn)火裝置進(jìn)行了研究，指出該點(diǎn)火裝置具有火焰溫度高、適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，與用油點(diǎn)燃裝置相比，預(yù)燃時(shí)間為燃油的1/4，成本卻僅為燃油的1/800。

(3)以液化氣、沼氣作為激發(fā)熱源。參考文獻(xiàn)〔4—5〕對(duì)液化氣、沼氣點(diǎn)火裝置進(jìn)行了較詳細(xì)研究。

(4)點(diǎn)火助燃技術(shù)研究。參考文獻(xiàn)〔8—9〕對(duì)微油點(diǎn)火助燃技術(shù)進(jìn)行了研究，認(rèn)為其適用于煙煤等易燃煤種。對(duì)于低揮發(fā)分貧煤和無煙煤，點(diǎn)火啟動(dòng)仍需要使用大油槍助燃，且改造后燃燒器的防磨和防燒損設(shè)計(jì)存在一定的不足。

由于天然氣為清潔能源，其環(huán)保效益十分明顯;其費(fèi)用低、燃燒效率及穩(wěn)定性均較燃油高，且改造時(shí)不需要對(duì)燃燒器本身進(jìn)行改造，施工量相對(duì)較小，煤種適應(yīng)廣，故大唐華銀株洲發(fā)電有限公司(以下簡稱“株洲電廠”)采用了天然氣點(diǎn)火技術(shù)對(duì)點(diǎn)火裝置進(jìn)行改造。

2 鍋爐設(shè)備及改造情況

2.1 鍋爐設(shè)備簡介

株洲電廠310 MW機(jī)組鍋爐系東方鍋爐廠制造的DG1025/18.2－Ⅱ14型亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱形單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、Π型露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道、燃煤W型火焰爐。每臺(tái)鍋爐共配4臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，鍋爐的燃燒設(shè)備主要由煤粉燃燒器、風(fēng)箱、油點(diǎn)火器及風(fēng)門控制擋板組成，如圖1所示。

圖1 鍋爐燃燒器圖

2.2 天然氣點(diǎn)火裝置技術(shù)原理及特點(diǎn)

改造選用強(qiáng)混式燃?xì)馊紵?，采用鋸齒形穩(wěn)焰體結(jié)構(gòu) (圖2)，穩(wěn)焰體的空氣氣流形成回流區(qū)及低速區(qū)，保證著火燃燒穩(wěn)定，鋸齒形結(jié)構(gòu)使空氣與燃?xì)饧皶r(shí)混合，保證了燃?xì)饧皶r(shí)著火和燃燒的穩(wěn)定性。該燃燒器采用合適的燃?xì)鈬娍字睆健娍撞贾梅绞郊皣娍酌娣e與燃?xì)鈬娮烀娣e比，使氣流具有較好的剛性及穿透力，確保了燃?xì)馀c空氣充分混合。

強(qiáng)混式燃?xì)馊紵骶哂幸韵绿攸c(diǎn):采用強(qiáng)混技術(shù)，燃燒效率高，燃盡程度好。調(diào)節(jié)性能好，調(diào)節(jié)比大。獨(dú)有的穩(wěn)焰技術(shù)使得燃燒器不回火、不脫火、不燒嘴、不結(jié)焦。運(yùn)行調(diào)節(jié)方便，不產(chǎn)生沖墻、燃燒區(qū)域過熱、超溫等問題。

圖2 天然氣燃燒器結(jié)構(gòu)圖

2.3 改造情況介紹

該改造項(xiàng)目包括廠外燃?xì)庵鞴艿冷佋O(shè)、廠內(nèi)燃燒系統(tǒng)等2部分。廠內(nèi)燃燒系統(tǒng)由天然氣點(diǎn)火裝置及其配風(fēng)系統(tǒng)、天然氣管線系統(tǒng)和安全保護(hù)報(bào)警及控制系統(tǒng)等3部分組成。

鍋爐點(diǎn)火裝置改造方案:根據(jù)鍋爐點(diǎn)火實(shí)際情況，采用同側(cè)相隔、前后交叉的原則，把24只油燃燒器中的12只改為天然氣燃燒器，即將原A，C磨對(duì)應(yīng)的12只油槍更換為天然氣點(diǎn)火器。天然氣氣槍的點(diǎn)火方式仍使用原油槍所配點(diǎn)火槍，天然氣氣槍固定不動(dòng)，點(diǎn)火槍利用原推進(jìn)裝置實(shí)現(xiàn)推進(jìn)。具體布置如圖3所示，帶陰影的部分為天然氣燃燒器。

圖3 燃燒器布置圖

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2010年先后對(duì)2臺(tái)310 MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行了天然氣點(diǎn)火系統(tǒng)改造，#3和#4爐分別于2010年6月和12月竣工并投入使用。改造后的應(yīng)用結(jié)果表明，改造非常成功，達(dá)到了預(yù)期效果。

3.1 改造前后技術(shù)參數(shù)及經(jīng)濟(jì)性比較

表1為改造前后點(diǎn)火過程參數(shù)對(duì)比表。從表中可以看出，天然氣點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用后，點(diǎn)火過程燃燒穩(wěn)定性有所提高，節(jié)能效果明顯，每次開機(jī)節(jié)約燃油16.11 t，按每年開機(jī)10次，油價(jià)7 000元/t計(jì)算，每年可節(jié)約燃料資金達(dá)112.8萬元。

天然氣點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用后，在投粉低負(fù)荷階段石膏質(zhì)量就能達(dá)到要求，避免了因采用油點(diǎn)火，初期石膏漿液污染，必須連續(xù)置換漿液的情況。按年均點(diǎn)火10次計(jì)算，每年減少漿液排放2 450 t，增加石膏產(chǎn)出量1 850 t。

表1 改造前后點(diǎn)火過程參數(shù)對(duì)比表

3.2 應(yīng)用后環(huán)保效益分析

天然氣點(diǎn)火系統(tǒng)應(yīng)用后，除塵設(shè)備和脫硫設(shè)施均可及時(shí)投運(yùn)，徹底解決了點(diǎn)火初期冒黑煙問題，減少了污染物排放量。以2009年全年點(diǎn)火用油量396 t、每次點(diǎn)火燃用燃煤 (含硫1.13%)估算量152 t、每年開機(jī)10次來計(jì)算:

年減少SO2排放量=120×0.3×3.96/0.86+16×1 520×1.13=30.24(t);

年減少NOX排放量=8.57×3.96/0.86=3.95(t);

年減少煙塵排放量=1.8×3.96/0.86+518=518.83(t)。

3.3 不同煤種對(duì)天然氣點(diǎn)火裝置的適應(yīng)性

為滿足摻燒不同比例劣質(zhì)無煙煤的需要，進(jìn)行了煤種對(duì)天然氣點(diǎn)火裝置的適應(yīng)性試驗(yàn)，確定了不同煤種下天然氣點(diǎn)火裝置的使用方法 (表2)。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)當(dāng)?shù)赜欣奶烊粴鈼l件，采用天然氣點(diǎn)火對(duì)原來的油點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行了改造，確保了點(diǎn)火可靠性與安全性，節(jié)省了價(jià)格昂貴的燃油，降低了成本。

(2)該天然氣點(diǎn)火器采用強(qiáng)混式技術(shù)，采用鋸齒形穩(wěn)焰體結(jié)構(gòu)，形成穩(wěn)定低速、回流區(qū)，實(shí)現(xiàn)了著火的穩(wěn)定。

(3)為滿足摻燒不同比例劣質(zhì)無煙煤的需要，進(jìn)行了天然氣點(diǎn)火對(duì)煤種適應(yīng)性試驗(yàn)，確定了鍋爐燃用不同煤種時(shí)天然氣點(diǎn)火裝置的使用方法。

(4)改造實(shí)施后，每次開機(jī)節(jié)約燃油16.11 t，徹底解決了點(diǎn)火初期燃油不完全而造成的冒黑煙問題，每年減少SO2，NOX和煙塵排放量近600 t，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表2 不同煤種對(duì)天然氣點(diǎn)火裝置的適應(yīng)性

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