350MW鍋爐微油量氣化小油槍點(diǎn)火裝置改造及運(yùn)行分析

馮尚勛

河津發(fā)電分公司兩臺350MW鍋爐燃油系統(tǒng)改造前采用輕油點(diǎn)火，主要用于機(jī)組啟停、低負(fù)荷及事故情況下助燃用油。由于設(shè)計(jì)原因油槍油耗大，在機(jī)組啟停、長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，助燃用油量大，同時(shí)大量用油影響電除塵的投運(yùn)、脫硫及脫硝系統(tǒng)的安全運(yùn)行，環(huán)保指標(biāo)不能達(dá)到排放要求。

公司于2013年12月對1號鍋爐進(jìn)行微油小油槍點(diǎn)火系統(tǒng)改造，改造后，鍋爐啟動過程中各項(xiàng)控制指標(biāo)符合要求，同時(shí)節(jié)約大量燃油，啟動成本明顯降低。

1、鍋爐簡介

河津發(fā)電分公司1號鍋爐為三菱長崎造船所生產(chǎn)的MB-FRR型1205T/H，亞臨界、強(qiáng)制循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置汽包鍋爐。燃燒器布置于爐膛四角，采用四角切圓燃燒方式，采用了三菱PM（pollution minimum）煤粉燃燒器，對煤粉進(jìn)行濃淡分離。鍋爐自下而上設(shè)有A、B、C、D四層共16只煤粉燃燒器及AB、CD兩層共八只油槍，油槍采用蒸汽霧化，最大出力為30%BMCR。制粉系統(tǒng)采用美國福斯特惠勒公司的D-11-D雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，額定出力：49.05T/H。

2、微油量氣化小油槍工作原理

微油小油槍主要由微油點(diǎn)火系統(tǒng)、煤粉燃燒器、微油點(diǎn)火控制系統(tǒng)三大部分組成。

點(diǎn)火系統(tǒng)由微油燃燒室、高壓點(diǎn)火器、燃油系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等組成；煤粉燃燒器由一級煤粉燃燒室、二級煤粉燃燒室、周界冷卻風(fēng)等組成；控制系統(tǒng)對點(diǎn)火及煤粉系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)程控點(diǎn)火及油槍滅火聯(lián)鎖保護(hù)，保證鍋爐啟動安全。

微油量氣化小油槍的工作原理：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)生的熱量對燃料進(jìn)行初期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使小油槍在正常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、火焰呈完全透明狀，火焰中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)進(jìn)行直接點(diǎn)燃煤粉燃燒，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐啟、停以及低負(fù)荷穩(wěn)燃。壓縮空氣主要用于點(diǎn)火時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油霧化、正常燃燒時(shí)加速燃油氣化；高壓風(fēng)主要用于提供燃油初期燃燒所需的氧量和小油槍停運(yùn)期間的吹掃冷卻作用。

微油量氣化小油槍燃燒形成的火焰，在煤粉燃燒器內(nèi)形成溫度梯度極大的局部高溫火核，使進(jìn)入一級燃燒室的濃相煤粉通過氣化燃燒火核時(shí)，煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)份迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的濃相煤粉在二級燃燒室內(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉，實(shí)現(xiàn)煤粉的分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量，滿足鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的要求。

3、微油小油槍點(diǎn)火改造方案

3.1改造方案

3.1.1原煤粉燃燒器更換。將鍋爐最底層煤粉燃燒器，改為微油量氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃煤粉燃燒器。改造后氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃煤粉燃燒器的各項(xiàng)外形尺寸應(yīng)完全按照鍋爐原有的煤粉燃燒器接口尺寸設(shè)計(jì)。3.1.2風(fēng)道改造。自風(fēng)煙系統(tǒng)冷一次風(fēng)風(fēng)道接管道引至微油氣化小油槍燃燒器，提供冷卻風(fēng)，防止燃燒器壁溫超標(biāo)，損壞燃燒器。

3.2系統(tǒng)變更

3.2.1燃油系統(tǒng)。從爐側(cè)燃油供油母管接管道經(jīng)一級濾網(wǎng)前手動門、一級濾網(wǎng)、調(diào)壓器、一級濾網(wǎng)后手動門（并設(shè)有旁路），繞爐前一周形成微油油槍供油母管，最后經(jīng)回油一、二次門接至爐前回油母管。各角引管道經(jīng)供油手動門、二級濾網(wǎng)、燃油快關(guān)閥、壓力表至對應(yīng)小油槍燃燒器。3.2.2壓縮空氣系統(tǒng)。從爐前各角原燃燒器擺角儀用氣管道引兩路儀用氣管路，一路經(jīng)手動門、濾網(wǎng)、快關(guān)閥、后手動門供微油小油槍霧化空氣，另一路供燃油快關(guān)閥、霧化吹掃快關(guān)閥用氣。另外從爐側(cè)儀用氣母管引一路至爐前微油小油槍火檢冷卻風(fēng)“U”型母管，供各小油槍角火焰電視探頭冷卻風(fēng)。3.2.3一次風(fēng)加熱系統(tǒng)。1A磨煤機(jī)一次風(fēng)關(guān)斷擋板、調(diào)整擋板處增加旁路風(fēng)道，風(fēng)道上主要設(shè)置氣熱交換器、換熱器出入口一次風(fēng)關(guān)斷擋板。換熱器加熱汽源取自0.8MPa過熱輔汽聯(lián)箱，疏水直接排至定排，加熱汽溫采用手動調(diào)節(jié)。3.2.4小油槍點(diǎn)火控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中設(shè)計(jì)“微油點(diǎn)火模式”與“正常運(yùn)行模式”兩種運(yùn)行模式，這兩種模式參與磨煤機(jī)的啟動和跳閘回路。1A磨煤機(jī)跳閘控制邏輯分為兩種情況，一是正常模式，保留原有磨煤機(jī)所有跳閘邏輯，加入正常運(yùn)行模式的限制。二是微油點(diǎn)火模式，保留磨油流量、軸承溫度、噴淋油故障、兩臺油泵跳閘、MFT磨煤機(jī)跳閘條件，增加微油火檢無火4取2磨跳閘。機(jī)組負(fù)荷大于40%，微油點(diǎn)火模式自動切為正常模式，否則應(yīng)手動切換。

4、微油小油槍改造后運(yùn)行情況分析

4.1微油改造后鍋爐啟動分析

4.1.1鍋爐冷態(tài)啟動參數(shù)分析。微油系統(tǒng)著火正常后，控制給煤機(jī)最小煤量9t/h，并根據(jù)磨煤機(jī)出口溫度交替啟停給煤機(jī)。點(diǎn)火初期溫升率在1℃/min以內(nèi)，完全滿足鍋爐升溫升壓要求，爐膛出口煙溫探針溫度顯示符合要求，過熱器、再熱器金屬壁溫?zé)o超溫現(xiàn)象，點(diǎn)火4小時(shí)后達(dá)到?jīng)_轉(zhuǎn)參數(shù)。4.1.2鍋爐啟動中燃燒情況分析。微油點(diǎn)火后就地檢查鍋爐著火情況良好，火焰明亮，燃燒穩(wěn)定。為確定煤粉燃燒是否完全，點(diǎn)火初期從電除塵灰斗取樣化驗(yàn)，飛灰含碳量在21.35%，保證了燃燒安全。機(jī)組啟動后性能驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，相同工況下飛灰含碳量由原來2.44%下降至2%。4.1.3微油改造后經(jīng)濟(jì)性分析。微油改造后節(jié)能效果明顯，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：4.1.3.1機(jī)組冷態(tài)啟動過程中燃用油量大幅下降。改造前大油槍投入冷態(tài)啟動，一般投油10小時(shí)，一次啟動用油量約70噸，折合人民幣49萬元；微油點(diǎn)火冷態(tài)啟動，用油量約5.8噸，燃煤約70噸，共折合人民幣6.72萬元。以燃油7000元/噸計(jì)算，一次冷態(tài)啟動可節(jié)約42.28萬元。4.1.3.2啟動過程中因電除塵保持連續(xù)投入，煙塵排放達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

4.2微油運(yùn)行控制關(guān)鍵點(diǎn)

4.2.1啟動時(shí)選擇“微油點(diǎn)火模式”；4.2.2微油小油槍對應(yīng)的磨煤機(jī)原煤倉上發(fā)熱量不低于20MJ/kg，干燥無灰基揮發(fā)分大于30%的煤種；4.2.3微油點(diǎn)火前檢查燃油壓力大于0.6MPa，壓縮空氣壓力大于0.5MPa。每次啟動前對微油點(diǎn)火系統(tǒng)油濾網(wǎng)進(jìn)行清理。4.2.4微油點(diǎn)火后就地必須檢查油槍著火情況，投粉后就地檢查煤粉著火情況。4.2.5微油小油槍點(diǎn)火正常后盡快啟動磨煤機(jī)，確保微油系統(tǒng)能得到充分的冷卻介質(zhì)，防止燃燒器部件過熱損壞。4.2.6磨煤機(jī)啟動后出口溫度達(dá)到60度以上后，方可啟動給煤機(jī)給煤，保證燃燒器良好的燃燒工況。4.2.7“微油點(diǎn)火模式”向“正常模式”手動切換時(shí)，必須檢查確認(rèn)切換條件滿足，防止磨煤機(jī)跳閘。4.2.8微油模式下鍋爐啟動，升溫升壓過程中嚴(yán)格控制升溫升壓速率，同時(shí)嚴(yán)密監(jiān)視尾部受熱面各點(diǎn)溫度變化，防止發(fā)生鍋爐尾部二次再燃燒事故。

5、結(jié)論

5.1微油小油槍改造后，鍋爐啟停、穩(wěn)燃用油大幅減少，按每年每臺機(jī)組進(jìn)行冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動各一次計(jì)算，可節(jié)約燃油90噸，折合費(fèi)用63萬元，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5.1鍋爐啟動過程中，煤粉著火穩(wěn)定，升溫升壓速度滿足鍋爐啟動要求、各受熱面金屬壁溫在正?？刂品秶鷥?nèi)，鍋爐啟動過程安全可靠。同時(shí)啟動點(diǎn)火前電除塵已投入運(yùn)行，保證鍋爐排煙粉塵濃度達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)保啟動。

（作者單位：山西漳澤電力河津發(fā)電分公司）