氣化小油槍和風(fēng)道燃燒器在350MW貧煤鍋爐上點(diǎn)火的應(yīng)用

楊林

【摘 要】本文介紹氣化小油槍燃燒器的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過詳細(xì)說明氣化小油槍燃燒器和一次風(fēng)道油燃燒器在許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司350MW貧煤鍋爐上的實(shí)際應(yīng)用情況，結(jié)果表明該技術(shù)應(yīng)用于電站大型鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)能大量節(jié)約燃油，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

【關(guān)鍵詞】氣化小油槍；工作原理；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

0.簡介

許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司兩臺(tái)350MW亞臨界汽包鍋爐，使用的氣化小油槍燃燒器和一次風(fēng)道油燃燒器是大唐節(jié)能科技有限公司自主研發(fā)，一種新型鍋爐啟停和穩(wěn)燃技術(shù)。通過專門設(shè)計(jì)的燃燒器和氣化小油槍，使用微量燃油（小于100kg/h）氣化燃燒直接點(diǎn)燃大量的煤粉，從而達(dá)到鍋爐冷爐微油點(diǎn)火、低負(fù)荷穩(wěn)燃的目的，氣化小油槍燃燒器的節(jié)油率可達(dá)90%以上，該技術(shù)的使用可以大幅度減少鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)和助燃用油，降低電廠生產(chǎn)成本，節(jié)油降耗效果顯著。

1.氣化小油槍點(diǎn)火基本原理

氣化小油槍是利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒，同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)燃料進(jìn)行初期加熱、擴(kuò)容，后期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常的燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性極強(qiáng)、其傳播速度極快，超過聲速，中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃。

2.設(shè)備及系統(tǒng)簡介

許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司1、2號(hào)爐為哈爾濱鍋爐廠制造的350MW亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)的燃煤汽包鍋爐，型號(hào)：HG-1172/17.2-PM2。設(shè)計(jì)煤種為禹州貧煤、啟動(dòng)助燃油為#0輕柴油。一次風(fēng)道布置有風(fēng)道燃燒器加熱系統(tǒng)，B層燃燒器布置有氣化小油槍點(diǎn)火裝置。

3.氣化小油槍和一次風(fēng)道燃燒器加熱系統(tǒng)

3.1氣化小油槍設(shè)備和設(shè)計(jì)參數(shù)

#1、2爐設(shè)計(jì)時(shí)就將鍋爐原B磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)的共4只煤粉燃燒器拆除，改造為裝有兩支氣化小油槍（2×100kg/h）點(diǎn)火的擺動(dòng)式內(nèi)濃外淡式煤粉燃燒器。包括：4只主煤粉燃燒器；8支氣化小油槍；壓縮空氣系統(tǒng)、油系統(tǒng)；高壓助燃風(fēng)系統(tǒng)；鍋爐冷爐啟動(dòng)風(fēng)道燃燒器；氣化小油槍圖像火檢；燃燒器壁溫監(jiān)測及少油點(diǎn)火控制系統(tǒng)等。

設(shè)計(jì)主要參數(shù)：

燃燒器結(jié)構(gòu)：噴口為擺動(dòng)式結(jié)構(gòu)，擺動(dòng)角度與原來相同

油壓：0.5～0.7MPa

單角油槍出力：2×100kg/h（油量可調(diào)）

壓縮空氣壓力：>0.4MPa

壓縮空氣流量：2×0.8Nm3/min左右（單角）

油槍高壓風(fēng)壓力：1500Pa左右

油槍高壓風(fēng)流量：700-900Nm3/h左右

氣化油槍燃燒火焰中心溫度：1500℃

送粉及燃燒系統(tǒng)：一次風(fēng)風(fēng)速：20～30m/s

可點(diǎn)燃煤粉量：2～15t/h

燃燒器壁溫：燃燒器壁溫不超過500℃

3.2一次風(fēng)道油燃燒器加熱系統(tǒng)

在離B磨煤機(jī)較近的A側(cè)熱一次風(fēng)道內(nèi)布置一只機(jī)械霧化小油槍，利用油槍燃燒的高溫火加熱一次風(fēng)，實(shí)現(xiàn)冷爐啟動(dòng)磨煤機(jī)的目的。油槍入口管道上裝有油量計(jì)、雙筒過濾器，每臺(tái)爐布置一只油槍，一套控制系統(tǒng)，油槍布置在熱一次風(fēng)道處：距制粉系統(tǒng)熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)母管應(yīng)有足夠的距離（≮8m），油槍火焰的中心處于風(fēng)道截面中間部位，油槍桿、點(diǎn)火槍桿、火檢等插入點(diǎn)與外界應(yīng)密封良好。

風(fēng)道油燃燒器加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)：

設(shè)計(jì)溫升：190℃

加熱風(fēng)量：80t/h

風(fēng)道燃燒器油槍油壓：3.1MPa

風(fēng)道燃燒器油槍出力：150-200kg/h

吹掃壓縮空氣壓力：>0.50Mpa

霧化方式：機(jī)械霧化

4.氣化小油槍的運(yùn)行方式

4.1冷爐啟動(dòng)

在燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）邏輯中，增加“少油點(diǎn)火模式”和“正常運(yùn)行模式”的切換。選擇“少油點(diǎn)火模式”時(shí)，B燃燒器氣化小油槍已投運(yùn)，B磨煤機(jī)的啟動(dòng)點(diǎn)火能量滿足，B層燃燒器實(shí)現(xiàn)少油點(diǎn)火燃燒器功能。

a）機(jī)組啟動(dòng)前，將AA2層對(duì)角兩支2.4t/h的大油槍霧化片，更換為0.5t/h的霧化片，作為并網(wǎng)后的助燃油槍。

b）機(jī)組啟動(dòng)前對(duì)氣化小油槍系統(tǒng)的蓄能罐進(jìn)行清理，確保氣化小油槍噴油正常。

c）開啟B磨煤機(jī)熱一次風(fēng)調(diào)整門80%以上，混合一次風(fēng)門50%以上，啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)和投入熱一次風(fēng)道燃燒器運(yùn)行，B磨煤機(jī)開始暖磨。

d）選擇“少油點(diǎn)火模式”，投入B燃燒器四個(gè)角的8支氣化小油槍。

e）待B磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫大于100℃，磨煤機(jī)出口達(dá)到70℃以上，維持B磨煤機(jī)一次風(fēng)量46 t/h，出口粉管一次風(fēng)速20m/s左右，最小煤量啟動(dòng)B給煤機(jī)。

f）觀察B層氣化小油槍燃燒情況，調(diào)整一次風(fēng)量、周界風(fēng)門開度，確定合理的一次風(fēng)量及風(fēng)門開度。隨著爐膛溫度升高B燃燒器氣化小油槍點(diǎn)燃煤粉燃燒的加強(qiáng)，四角各退出一支氣化小油槍備用。

g）空預(yù)器出口熱一次溫度到130℃，退出熱一次風(fēng)道燃燒器運(yùn)行。

h）機(jī)組并網(wǎng)后為了防止B磨煤機(jī)發(fā)生故障造成機(jī)組非停，增投AA2層對(duì)角兩支大油槍（單支油量0.5t/h）。

i）B制粉系統(tǒng)出力達(dá)70%以上，投入A磨煤機(jī)運(yùn)行。

j）機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到180MW，超過鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，退出AA2層對(duì)角兩支大油槍，退出“少油點(diǎn)火模式”，逐步停用4支氣化小油槍，鍋爐轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

4.2低負(fù)荷穩(wěn)燃

鍋爐在低負(fù)荷需要投油助燃的條件下，無需進(jìn)入“少油點(diǎn)火模式”，直接投入A層燃燒器8支氣化小油槍助燃，作為助燃油槍投入即可。

4.3停爐

機(jī)組在滑停助燃并帶負(fù)荷降到180 MW時(shí)，選擇“少油點(diǎn)火模式”運(yùn)行，投入B層燃燒器8支氣化小油槍助燃，按規(guī)程要求平穩(wěn)降溫、降負(fù)荷，B制粉系統(tǒng)出力最后再降低。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降至0MW，機(jī)組解列后，氣化小油槍熄火鍋爐停爐。

5.經(jīng)濟(jì)效益分析

以2012年3月5日#1爐冷態(tài)啟動(dòng)為例。

02：00#1號(hào)爐投入氣化小油槍鍋爐點(diǎn)火。

02：55投入#1號(hào)爐一次風(fēng)道油燃燒器。

04：10B磨煤機(jī)出口溫度到達(dá)70℃，啟動(dòng)B給煤機(jī)維持最低煤量10t/h，就地通過觀火孔觀察投煤后煤粉能順利點(diǎn)燃，火焰明亮，燃燒器噴口火焰溫度始終保持在較高溫度燃燒穩(wěn)定。

04：10就地確認(rèn)A燃燒器煤粉燃燒充分后，四角各退出一支氣化小油槍。

06：05空預(yù)器出口熱一次風(fēng)溫達(dá)到140℃時(shí)停運(yùn)一次風(fēng)道油燃燒器。

09：49發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，增投AA2層1、3角兩支0.5t/h的大油槍助燃。

12：02機(jī)組負(fù)荷180MW，逐步退出AA2層兩支大油槍。

13：00機(jī)組負(fù)荷200MW，退出所有氣化小油槍。

本次冷態(tài)啟動(dòng)使用氣化小油槍點(diǎn)燃煤粉，完全滿足鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)中升溫、升壓、升負(fù)荷的需要。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)從點(diǎn)火到退出全部油槍，共耗時(shí)11小時(shí)，共耗燃油9.48噸。根據(jù)350MW鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，如果采用大油槍啟動(dòng)，需投入3支以上的大油槍進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火，冷態(tài)啟動(dòng)燃油為80噸左右，機(jī)組本次冷態(tài)啟動(dòng)節(jié)油率約為88%左右。

經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算：節(jié)約燃油=7.2t/h×11h-9.48t=69.72t；節(jié)油率=69.72t/79.2t=88%；少油點(diǎn)火節(jié)油折合人民幣=69.72t×8200元/t=57.17萬元；比大油槍多燃煤折合人民幣=150t×850t/元=12.75萬元；經(jīng)濟(jì)效益=57.17-12.75=44.42萬元

6.結(jié)論

本文所述的350MW亞臨界汽包貧煤鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)利用氣化小油槍燃燒器和一次風(fēng)道油燃燒器點(diǎn)火技術(shù)直接點(diǎn)燃煤粉，完全能夠滿足鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)中升溫、升壓、升負(fù)荷的需要，啟動(dòng)過程順利，與使用大油槍啟動(dòng)耗油量相比節(jié)約燃油達(dá)88%，為公司節(jié)約了大量燃油，創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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