機(jī)械霧化微油點(diǎn)火小油槍在300 MW亞臨界控制循環(huán)鍋爐中的應(yīng)用

張明杰

(華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東萊蕪271100)

機(jī)械霧化微油點(diǎn)火小油槍在300 MW亞臨界控制循環(huán)鍋爐中的應(yīng)用

張明杰

(華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東萊蕪271100)

針對(duì)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、結(jié)構(gòu)和輔助系統(tǒng)，介紹了微油點(diǎn)火在萊城電廠的實(shí)際應(yīng)用情況，并對(duì)運(yùn)行中存在的問題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。實(shí)踐證明，微油點(diǎn)火改造后，節(jié)油率達(dá)到了86%，為電站鍋爐節(jié)油降耗提供了技術(shù)支持。

微油點(diǎn)火;燃燒器;鍋爐;節(jié)油;冷態(tài)

0 引言

在電站鍋爐中，微油點(diǎn)火技術(shù)正取代大油槍成為鍋爐節(jié)能改造中的必要項(xiàng)目。本文針對(duì)傳統(tǒng)電站鍋爐點(diǎn)火油耗油量大，燃盡率低，污染大等問題，分析了微油點(diǎn)火燃燒器的工作原理，結(jié)構(gòu)和輔助系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了微油點(diǎn)火技術(shù)在300MW亞臨界鍋爐上的應(yīng)用改造情況，以及取得的實(shí)際節(jié)油效果［1］。

1 鍋爐燃燒系統(tǒng)概況

該廠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號(hào)柴油，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)。

制粉系統(tǒng)配置三臺(tái)BBD4060雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)系統(tǒng)。每臺(tái)磨煤機(jī)的一端帶四角一層一次風(fēng)噴嘴，對(duì)應(yīng)一層燃燒器，1臺(tái)磨煤機(jī)帶兩層一次風(fēng)噴嘴，3臺(tái)磨煤機(jī)帶六層一次風(fēng)噴口，正常工況下投3臺(tái)磨煤機(jī)帶MCR工況。微油燃燒器安裝在A磨煤機(jī)A2燃燒器四個(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。

2 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［2］。燃燒的火焰剛性強(qiáng)，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，實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動(dòng)、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)火并加速使煤粉燃燒的目的。微油燃燒器形狀如圖1所示，微油點(diǎn)火油槍參數(shù)見表1。

圖1 微油燃燒器示意

表1 微油點(diǎn)火槍參數(shù)

3 機(jī)械霧化小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)

3.1 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。微油油槍結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 微油油槍結(jié)構(gòu)

該種霧化方式系統(tǒng)簡(jiǎn)單，霧化效果好，無須設(shè)計(jì)霧化壓縮空氣回路;同時(shí)對(duì)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。

3.2 微油點(diǎn)火燃燒器

將A2層對(duì)應(yīng)的4臺(tái)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(dòng)要求［3］。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)火煤粉燃燒器主要組成部分:噴口、二級(jí)燃燒筒、一級(jí)燃燒筒、濃縮裝置、微油點(diǎn)火器等組成。

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(jí)燃燒筒處。軸向插入相對(duì)于徑向插入具有如下優(yōu)點(diǎn):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;徑向插入時(shí)，油火焰易在燃燒器內(nèi)形成紊流區(qū)，對(duì)風(fēng)粉的正常流動(dòng)有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)燃燒器內(nèi)會(huì)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。

3.3 助燃風(fēng)系統(tǒng)

助燃風(fēng)取至冷一次風(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(dòng)一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并將2臺(tái)的手動(dòng)蝶閥、1臺(tái)DN65手動(dòng)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(tái)DN125手動(dòng)蝶閥的閥位，使助燃風(fēng)量在適合范圍，調(diào)節(jié)后此手動(dòng)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(tái)DN125手動(dòng)蝶閥關(guān)閉，保留DN65手動(dòng)蝶閥開啟對(duì)油燃燒器吹掃保護(hù)即可［4］。

3.4 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(tái)爐共4套。

冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，可啟動(dòng)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)?；饳z探頭安裝在改造層對(duì)應(yīng)燃燒器的煤火檢附近，監(jiān)視噴口的燃燒情況。

3.5 控制系統(tǒng)

每臺(tái)微油點(diǎn)火燃燒器配1臺(tái)就地控制箱，共4臺(tái)，分別放置在燃燒器的平臺(tái)附近。就地控制箱可以對(duì)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［5］。

4 微油點(diǎn)火啟動(dòng)情況

4.1 冷態(tài)升爐時(shí)的微油點(diǎn)火準(zhǔn)備工作

冷態(tài)升爐時(shí)的微油點(diǎn)火的準(zhǔn)備工作包括: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(dòng)步驟;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;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;變頻啟動(dòng)并運(yùn)2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)(工頻啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)1臺(tái)1次風(fēng)機(jī))，調(diào)節(jié)一次風(fēng)壓至7～9kPa;調(diào)整各油角小油槍助燃風(fēng)量合適;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;開啟A2層燃燒器對(duì)應(yīng)周界風(fēng)。

4.2 冷態(tài)升爐過程

(1)從DCS逐只投入A2層各燃燒器對(duì)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，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(dòng)步驟，開啟A2層BSOD，啟動(dòng)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(dòng)A2給煤機(jī)，維持給煤機(jī)最小出力運(yùn)行。檢查小油槍著火良好，逐漸開啟容量風(fēng)擋板，調(diào)節(jié)旁路風(fēng)擋板，就地觀察煤粉應(yīng)著火良好。

(4)A磨煤機(jī)維持低料位運(yùn)行，就地檢查鍋爐燃燒良好，A2層煤火檢指示穩(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，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(dòng)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(duì)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，然后根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況，按單角操作的原則，投入A磨煤機(jī)A1側(cè)運(yùn)行。

(8)啟動(dòng)另1臺(tái)制粉系統(tǒng)，2臺(tái)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［6］。

5 微油點(diǎn)火節(jié)油效果及存在的問題

5.1 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(dòng)，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78t，節(jié)油率達(dá)86.6%。鍋爐采取微油點(diǎn)火后，在發(fā)動(dòng)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。

5.2 存在的問題

(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(zhǎng)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(hào)。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)燃燒器噴口處容易結(jié)焦，燃燒器壁溫超溫。主要原因燃盡率高，一次風(fēng)速度偏低引起的，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。

6 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。

［1］曾全芝，何輝，王勇.超臨界600MW機(jī)組鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用［J］.熱力發(fā)電，2011，(9):59－61.

［2］姚文達(dá)，李碩，郭秀峰.電站鍋爐微油點(diǎn)火技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.華電技術(shù)，2008，30(1):14－16.

［3］楊磊.微油點(diǎn)火在300 MW機(jī)組鍋爐上的應(yīng)用［J］.云南電力技術(shù)，2012，(6):68－69.

［4］劉鵬遠(yuǎn)，肖宏博，謝明均，等.微油點(diǎn)火在超臨界600MW機(jī)組W火焰鍋爐中的應(yīng)用［J］.熱力發(fā)電，2012，(11):51－54.

［5］朱登峰.微油點(diǎn)火系統(tǒng)在600MW火電機(jī)組中的應(yīng)用［J］.陜西電力，2010，38(08):73－76.

［6］邱亞林，自云江，李明亮，等.微油點(diǎn)火燃燒器在300MW亞臨界自然循環(huán)鍋爐中的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2008，30(10):1－2.

［7］王科峰，王鵬，程金武.微油點(diǎn)火技術(shù)在600MW對(duì)沖燃燒鍋爐節(jié)能應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2013，29(1):51－52.

Application of machine－atomized micro－oil ignition technology in 300 MW sub－critical control circulation boiler

Aiming at the problems of the oil consumption of oil ignition and pollution problems seriously in the old power station boiler，The principle，auxiliary system，structure and system composition of micro－oil ignition burner were expounded.The application of tiny－oil ignition burner in Laicheng Power Plant was introduced.Aiming at the problems occurred in operation，some relevant improvement measures were proposed.The result proved the fuel saving ratio achieving 86%after the transform of micro－oil.It provided reference for similar boiler oilsaving project.

micro－oil ignition;burner;boiler;oil－saving;cold position

TK223.3

B

1674－8069(2015)01－057－03

2014-09-24;

:2014-11-13

張明杰(1971-)，男，山東章丘人，工程師，主要從事火電廠調(diào)度工作。E－mail:Lcdc009@163.com