氣化微油點火技術(shù)在700 MW亞臨界鍋爐上的應(yīng)用

李仲明

(廣東省粵電集團公司珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519050)

氣化微油點火技術(shù)在700 MW亞臨界鍋爐上的應(yīng)用

李仲明

(廣東省粵電集團公司珠海發(fā)電廠，廣東 珠海 519050)

傳統(tǒng)的鍋爐點火油槍耗油量大、熱量損失高，針對該問題，在分析氣化微油點火燃燒器的基礎(chǔ)上，提出采用氣化微油點火技術(shù)來達到節(jié)油降耗的目的。珠海發(fā)電廠利用700 MW機組鍋爐大修時機將原來的燃燒器點火系統(tǒng)改造成氣化微油點火燃燒器，改造后的投用效果表明：采用該燃燒器鍋爐啟?？?、燃燒穩(wěn)定、節(jié)約燃油，降低了生產(chǎn)成本。改造后節(jié)油率可達70%以上，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

亞臨界鍋爐；節(jié)油降耗改造；氣化微油點火燃燒器；穩(wěn)燃技術(shù)

0 引言

大型燃煤火力發(fā)電廠鍋爐一般采用二級點火方式，首先用燃油點火，再用燃油引燃煤粉，鍋爐點火啟動和低負荷穩(wěn)燃需消耗大量燃油。在當(dāng)前能源緊張、油價高漲的情況下，減少鍋爐的燃油消耗量具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。

目前新建的燃煤鍋爐大都采用微油或等離子點火技術(shù)減少燃油量。其中等離子點火技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，它不僅可以實現(xiàn)煤粉鍋爐無油點火和低負荷穩(wěn)燃，節(jié)省燃油，而且對于配有電袋除塵器的機組，點火期間就可以投運電袋除塵器，具有良好的環(huán)保效益。但等離子點火技術(shù)的投資成本和運行費用都比較高，且系統(tǒng)運行維護復(fù)雜。微油點火技術(shù)對煤種的適應(yīng)性強，還可以通過更換微油槍的節(jié)流噴嘴改變油槍出力的方式，達到點燃較低揮發(fā)分含量煤種的目的，且其設(shè)備投資約為等離子的1/3。另外，由于點火初期油燃燒完全，對電袋除塵器的極板及布袋無粘污，可以投運電袋除塵器，大大減少了粉塵排放量。因此，微油點火穩(wěn)燃技術(shù)作為一種應(yīng)用于電廠鍋爐啟動、停止以及低負荷穩(wěn)燃的新節(jié)油技術(shù)，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。為此，珠海發(fā)電廠決定對2臺700 MW機組鍋爐進行微油點火改造。

1 設(shè)備及系統(tǒng)簡介

1.1 鍋爐概況

珠海發(fā)電廠2臺700 MW機組采用日本三菱重工生產(chǎn)的MB -FRR型2 290 t/h亞臨界參數(shù)強制循環(huán)汽包鍋爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、Π型露天布置、固態(tài)排渣。爐膛寬度為21 463 mm，深度為18 605 mm，寬深比為1.15∶1，爐頂管中心線標(biāo)高為61 200 mm，汽包中心線標(biāo)高為61 700 mm。鍋爐爐頂采用全密封結(jié)構(gòu)。爐膛由內(nèi)螺紋管、光管及扁鋼焊接而成的膜式水冷壁組成。爐膛上部布置了墻式一級再熱器、屏式二級過熱器及三級過熱器、頂棚過熱器；折焰角、水平煙道及尾部豎井煙道順序布置了屏式二級再熱器及三級再熱器、一級過熱器、包墻過熱器、省煤器等。

過熱器汽溫通過煤水比調(diào)節(jié)和兩級噴水減溫器來控制，第一級噴水減溫器布置在一級過熱器出口管道上，第二級噴水減溫器布置在二級過熱器出口管道上，過熱器噴水取自省煤器進口管道。再熱器汽溫采用燃燒器擺動調(diào)節(jié)，一級再熱器進口連接管道上設(shè)置事故噴水減溫器，事故噴水取自給水泵中間抽頭。鍋爐設(shè)有容量為40%MCR的啟動旁路系統(tǒng)。

1.2 燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒系統(tǒng)采用中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)。配有6臺日本三菱重工公司生產(chǎn)的MVM25R中速碗式磨煤機，布置在爐前，5臺磨煤機可帶MCR負荷，1臺備用。24只旋流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。燃燒器上部布置OFA燃燼風(fēng)噴嘴。每個角燃燒器中設(shè)有3層油槍。

1.3 鍋爐設(shè)計煤種參數(shù)

珠海發(fā)電廠鍋爐設(shè)計煤種參數(shù)如表1所示。

表1 鍋爐設(shè)計煤種參數(shù)

2 氣化微油點火改造方案

2.1 改造目的

珠海發(fā)電廠鍋爐進行微油點火技術(shù)改造后，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐啟停過程中的節(jié)油及低負荷穩(wěn)燃，達到節(jié)油降耗的目的。

2.2 改造原則

(1) 點火煤質(zhì)采用微油設(shè)定煤質(zhì)，以保證隨時實現(xiàn)微油點火。

(2) 以系統(tǒng)工程的觀點來進行改造，不能因為微油點火改造影響鍋爐的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。包括：

1) 點火效果良好，不影響正常運行的燃燒組織，改造后不結(jié)渣、不超溫，燃燒穩(wěn)定性不下降，鍋爐效率不降低，NOx排放值不增加。

2) 滿足鍋爐啟動曲線的要求。

3) 不影響正常運行時FSSS保護系統(tǒng)的運行。

(3) 以節(jié)油點火為目標(biāo)。

(4) 滿足檢修要求，燃燒器噴嘴耐磨、耐溫，其壽命不低于現(xiàn)有燃燒器的壽命。

2.3 燃燒系統(tǒng)改造方案

2.3.1 氣化微油點火燃燒器的總體布置方案

珠海發(fā)電廠2臺700 MW機組鍋爐改造最下層A層4個角對應(yīng)的燃燒器為氣化微油點火燃燒器。其中，在A層燃燒器各布置4只微油槍，主要技術(shù)參數(shù)如下：

(1) 油槍油壓：0.8～2 MPa；

(2) 吹掃壓縮空氣壓力：0.4～0.8 MPa；

(3) 霧化空氣壓力：0.4～0.8 MPa；

(4) 助燃風(fēng)壓力>3 000 Pa；

(5) 單只油槍出力：150～250 kg/h可調(diào)(根據(jù)煤質(zhì)情況)；

(6) 油質(zhì)：0#輕柴油。

2.3.2 氣化微油點火燃燒器改造方案

為了保證較好地點燃，采用濃淡分離、氣膜冷卻、粉包火式一次風(fēng)噴口燃燒器。氣化微油點火系統(tǒng)的煤粉燃燒器采用內(nèi)燃式分級燃燒方式、油槍沿燃燒器軸向插入的方案，其微油槍燃燒的火焰與一次風(fēng)同向，且處于一次風(fēng)中心，真正形成了“粉包火”；通過安裝在煤粉燃燒器前的一次風(fēng)管道上的濃縮裝置使燃燒器內(nèi)形成“中心濃外側(cè)淡”的濃淡方式，結(jié)果中心濃煤粉先著火，在煤粉通過燃燒器向爐內(nèi)流動的過程中，逐步引燃四周煤粉，同時外側(cè)淡煤粉對溫度較高的燃燒器內(nèi)筒壁起到了冷卻作用；并且可以通過一次風(fēng)速的調(diào)整控制燃燒器壁溫，避免了燃燒器超溫、結(jié)渣等問題。氣化微油點火燃燒器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 氣化微油點火燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.3 氣化微油點火系統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測及控制系統(tǒng)

在系統(tǒng)設(shè)計上將新增加設(shè)備的控制先接到就地控制柜上，然后通過硬接線接到DCS系統(tǒng)中，通過DCS系統(tǒng)進行控制和參數(shù)顯示。該系統(tǒng)主要包括就地控制柜、燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng)、一次風(fēng)速測量系統(tǒng)等。

3 氣化微油點火穩(wěn)燃技術(shù)的應(yīng)用

2012年12月—2013年6月，珠海發(fā)電廠利用2臺機組大修時機，分別將鍋爐燃燒器最下層A層4個角對應(yīng)的燃燒器改造為氣化微油點火燃燒器。為防止高旁沒開啟的情況下，投微油啟動A磨時燃料量太大，或者啟動A磨后沒及時退出大油槍，可能會引起再熱器保護動作，珠海發(fā)電廠投微油啟動A磨選擇在高旁開啟后進行。

改造后機組啟動時，首先用原來的大油槍進行暖爐干燥，干燥結(jié)束后，升溫、升壓至高旁開啟，此時開始投運微油系統(tǒng)，鍋爐四角微油槍點火成功后，油槍燃燒情況良好，接著啟動A磨，在A磨暖磨期間將大油槍退剩AB層一對油槍運行，油量調(diào)節(jié)在6 t/h，A給煤機啟動正常后，燃燒器著火穩(wěn)定，將給煤機煤量設(shè)為16 t/h，根據(jù)鍋爐升溫、升壓需要再調(diào)整磨煤機出力。此后升溫、升壓平穩(wěn)，達到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)時，能維持汽溫、汽壓穩(wěn)定，主汽溫360 ℃，主汽壓6 MPa。在鍋爐吹管、大修后的各種試驗以及并網(wǎng)后帶負荷至300 MW退出微油點火系統(tǒng)的整個過程中，微油點火系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了啟動階段以煤代油、節(jié)約燃油的目的，節(jié)油率達70%。

4 經(jīng)濟效益及社會效益分析

4.1 直接經(jīng)濟效益

珠海發(fā)電廠采用微油點火，按照節(jié)油率70%計算，每年節(jié)約的燃油費用十分可觀。對于微油點火技改項目，因鍋爐大修或者大型改造后試驗較多，可一次性回收成本。

4.2 間接經(jīng)濟效益

機組在點火及低負荷運行期間，鍋爐燒油或油煤混燒，因為擔(dān)心未燃燼的燃油在電袋除塵器極板及布袋上沉積，對電袋除塵器產(chǎn)生破壞，所以鍋爐電袋除塵器無法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣中。在機組進行微油點火系統(tǒng)改造后，由于燃油量非常微小且燃燼率極高，因此不存在未燃燼的燃油在電袋除塵器極板及布袋上沉積的問題，電袋除塵器可以在鍋爐啟動及低負荷期間正常投入，這大幅度減少了粉塵的排放，避免了環(huán)境污染，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

氣化微油點火穩(wěn)燃技術(shù)作為一種應(yīng)用于電廠鍋爐啟動、停止以及低負荷穩(wěn)燃的新型節(jié)油技術(shù)，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。對于珠海發(fā)電廠2臺700 MW機組鍋爐而言，改造最下層A層4個角對應(yīng)的燃燒器為氣化微油點火燃燒器后，在機組啟動階段投運微油點火系統(tǒng)，鍋爐能穩(wěn)定燃燒，汽溫、汽壓穩(wěn)定，實現(xiàn)了機組啟動階段以煤代油的目的，達到了很好的節(jié)油效果，與過去的燃油消耗量相比，可以節(jié)約燃油70%以上。

[1]王新元，別勇軍.微油煤粉點火技術(shù)在300 MW機組中的應(yīng)用[J].陜西電力，2007，35(6)：48～50

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

2014-06-09

李仲明(1974—)，男，廣東翁源人，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠集控運行。