微油点火技术在丰泰电厂中的应用
(丰泰发电有限公司,内蒙古 呼和浩特 010030)
摘 要:文章结合微油点火技术基本原理和系统组成,详细介绍了微油点火技术在丰泰电厂中的应用 。
关键词:微油;燃烧;节能;丰泰发电
中图分类号:222.3 文献标识码:C 文章编号:1007—6921(2009)08—0114—03
1 机组和锅炉设备概况
丰泰发电有限公司#2炉为HG670/13.7-YM13型高压、一次再热、自然循环、固态排渣锅炉。 制粉系统为直吹式,配备5台MPS70型中速磨煤机,每台磨煤机带同一层四台喷燃器。直流燃 烧器,四角布置,每角燃烧器由7个二次风喷口,5个一次风喷口及2个油配风气器组成,相 间布置均等配风,气流形成逆时针旋转假想切圆,切圆直径为Ф864mm。
2 微油点 火技术基本原理
2.1 微油气化燃烧原理
微油点火的点火源为微油高能气化 油枪,它利用机械雾化将燃料油挤压、撕裂、破碎,产生超细油滴后通过高能点火器引燃, 由于燃油是在气化状态下燃烧,气化后的火焰传播速度快,配合独特设计的高强度油燃烧室 ,急剧缩短气化油的燃烧时间,火焰呈蓝色,中心温度高达1 600~2 000℃。
2.2 冷炉微油点火燃烧器工作原理
冷炉微油点火燃烧器的工作原理是:微油 气化油枪与高强度油燃烧室配合,燃烧后形成温度很高的油火焰。高温油火焰引入煤粉燃烧 器一级燃烧区,当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时,煤粉温度急剧升高、破裂粉碎,释放 出大量的挥发份,并迅速着火燃烧;已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点 燃稀相煤粉,实现了煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的 ,大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。气膜冷却二次 风主要用于保护喷口安全,防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。
3 微油点火系统的组成
微油点火系统由油燃烧系统、微油点火煤粉燃烧器、 压力冷风系统、自动控制系统四大部分组成。微油点火煤粉燃烧器由微油煤粉燃烧器以及相 关粉管和连接法兰组成;油燃烧系统由微油油管路及阀门、仪表、高能气化油枪、辅助油枪 、高能点火器、油火检等组成;压力冷风系统由风道、相关风门、仪表、金属软管等组成; 自动控制系统由就地控制柜,就地控制元件、就地控制箱与DCS间连接电缆、接口等组成。 在点火和稳燃状态下单只微油点火煤粉燃烧器的出力可以在2 000~11 000kg/h煤粉时保持 稳定地燃烧。
微油点火所有热工控制及显示信号,均由DCS系统统一控制,能够满足就地手动控制和远程 程序控制。
4 微油点火系统详细介绍
4.1 油燃烧系统
微油点火燃烧器油系统油压,完全根据丰泰发电有限公司#2炉的燃油系统油压的实际情况进 行设计,并且不影响原燃油系统的正常运行,保留原有的大油枪,保证大油枪可随时正常投 用。燃油系统组成: 由两级油过滤器(分别为180μm和200μm)、若干截止阀、针型阀、 球阀及气动油角阀、管道(用φ22×3以及φ16×3)、就地压力表、连接高压耐油软管、高能 气化油燃枪和辅助油枪等组成。微油燃油管路从#2炉供油总管引入,微油油系统见附图1。
油前母管压力的具体参数:
最低油压:2.0MPa
最高油压:2.5MPa
单支消耗量:50±10kg/h。
微油油管路用φ22×3不锈钢管从原燃油进油总母管上接出,绕#2炉一周后引至各角附 近。在各角煤粉燃烧器附近,从微油油管路上接出φ16×3的不锈钢管接到微油点火燃烧器 附近,在油管路上安装不锈钢截止阀、气动球阀、大、小过滤器、回油截止阀等,再通过软 管引入高能气化油枪和辅助气化油枪。油加热系统的油管从最近的微油油管接出。气化油枪 配有高强度油燃烧室,高能点火器以及油火检系统等设备,燃烧温度可达1 600~2 000℃, 为点燃煤粉创造很好的条件。
由于原燃油系统可能含有较多杂质,故采用两级过滤,以保证杂质不会堵塞微油高能气化油 枪;同时考虑电厂仪控气源实际情况,在每只气动球阀控制气源前加装空气过滤器。考虑 到对煤质的适应性,在各角各加装一根辅助油枪。辅助油枪主要是在点火初期及煤质挥 发份较低时投用,投用方式为现场手动开关。并配有吹扫风,确保辅助油枪不积碳、不粘污 。
4.2 微油煤粉燃烧器
根据丰泰发电有限公司燃用煤质的情况,将拆除 该炉A层原#1~#4角的煤粉燃烧器,改造成微油点火燃烧器。保持煤粉风室流通面积与原 一次风管面积一致。
微油煤粉燃烧器为3级放大引燃方式,当煤粉被流线型浓淡分离装置浓缩后,浓相煤粉通过1 级燃烧室,煤粉受到高温油火焰的冲击加热,挥发分快速析出,并被迅速引燃。第1级引燃 的煤粉再引燃第2级和第3级煤粉,达到在冷炉状态下,用微油点燃煤粉的目的。
微油点火燃烧器不仅可以作为点火以及低负荷稳燃燃烧器,而且在正常运行时可以作为主燃 烧器使用。煤粉燃烧器改造后具有以下特性:①喷口面积与改前基本一致,一次风风管内的风速仍选用原设计风速。②喷口具有不对称周界风,背火面为大周界风,防止喷口烧坏和锅炉结焦。③改造后对炉内空气动力场基本无影响,从而不会对锅炉结渣、飞灰可燃物、汽温、NOx排 放产生影响。④微油煤粉燃烧器带有滚轮,方便检修和维护。⑤微油煤粉燃烧器不具有摆动的功能。⑥微油煤粉燃烧器采用耐磨、耐高温的材料,并由气膜冷却风保护,保证喷口的使用寿命。⑦每个微油煤粉燃烧器均设置温度监测点,监测喷口壁温。⑧微油煤粉燃烧器无喷嘴调节机构,原燃烧器若有该机构则在改造中撤掉。
微油燃烧系统主要参数见表1:
4.3 风粉管道
由于将微油点火燃烧器作为点火兼有主燃烧器的功能,因此可以完全利用原有A层#1~#4 角的输粉系统,包括一次风输粉管道、风门以及一次风在线检测系统,无需增加新的设备和 管道。
4.4 压力冷风系统
压力冷风主要有以下三种作用:①为微油油枪提供充分燃烧的氧量。②为气化油枪提供冷却。③为高强度油燃烧室提供壁面冷却。
压力冷风系统的设计参数如下表所示。
压力冷风从电厂一次风机冷风管道接出,通过风管接至各角附近,期间装有手动截止门、风 量测量装置、手动风门、金属软管等,接入微油气化油枪和辅助油枪。
4.5 气膜冷却风及火检冷却风系统
气膜冷却风从原二次风箱引入(原周界风),保留原有二次风箱风门和二次风箱等部件。
微油点火燃烧器油火检冷却风引#2炉原有火检风系统,因火检风总风量仅为200m3/h,用 风量很小,对整个火检风系统不构成影响。
4.6 自动控制系统与FSSS、DCS接口
4.6.1 微油点火的控制系统构成
如图1所示,微油燃烧器的监测与控制信号完全由DCS控制,在FSSS内增加微油点火画面,用 于实现启停逻辑控制、过程参数(压力、温度等)的采集与监测以及安全保护与连锁。该控 制系统可确保整个微油系统安全,并能够记录微油运行参数,以便于分析和研究系统的运行 情况。
微油点火自动控制系统的主要包括微油点火程序、系统保护逻辑及与DCS连接三部分。控制 系统组成见图1。
4.6.2 微油点火程序设计及保护逻辑
4.6.2.1 启动逻辑。启动允许条件:①油压正常;②无MFT动作信号。
满足启动允许条件,可以启动高能点火器点火,同时开启各角对应微油电动球阀。
4.6.2.2 “微油模式”投入条件。
4.6.2.3 “微油模式”下A层磨煤机启动条件。
4.6.2.4 灭火保护。①当锅炉MFT发生时,控制系统自动关闭各角微油电动球阀,并闭锁点火器启动和微油气动 阀操作。②将“微油模式”接入全炉膛灭火MFT,即所有燃烧器燃烧中断,且“微油模式”退出的情 况下,MFT动作。③在锅炉冷态启动过程中,将“微油灭火连锁保护”投入,当某角微油枪故障跳闸后,自动 启动对应角大油枪,微油枪重新投入后,再将大油枪撤出。
以上为锅炉冷态启动阶段微油投入状 态的逻辑,“微油模式”退出时,自动滑入锅炉FSSS保护,不对FSSS系统产生影响。详细的微油与FSSS的接口逻辑,在与电厂进行逻辑讨论后确定。
4.6.3 微油燃烧器温度监控系统。
每个微油燃烧器装配上一只热电偶,共计4只热电 偶温度信号进入DCS系统, 监测燃烧器壁面温度。
4.7 微油点火燃烧器冷态启动及停止基本程序
启动一次风机、引风机、送风 机。①投入大油枪。②逐次启动4台微油点火枪,当达到启动A磨条件后,启动 A磨煤机,控制给煤机给煤量,根据着火情况,调整各参数至最佳值,着火稳定后,调整给 煤量至适当出力运行。③根据锅炉升温、升压曲线,逐渐调整给煤机的给煤量,观察炉膛出口烟温和炉内燃 烧情况,如燃烧稳定,可继续增加给煤机的出力, 观察炉膛出口烟温是否超限,完成汽轮机冲 转、定速,发电机并网等工作。④在锅炉负荷达到30%BMCR以上后,可以视锅炉负荷情况逐次地投入其他层主燃烧器, 到达稳燃负荷时,将微油点火枪逐次退出运行,此时4台微油点火燃烧器可以作为主燃烧器 运行。⑤根据升负荷要求,调整各层给煤机出力,锅炉升负荷。⑥停炉基本程序:首先,机 组降负荷,逐次停止上层煤粉燃烧器运行。其次,当机组负荷降至稳燃负荷后,启动四只微油点火枪稳燃。
第三,机组继续降负荷,逐渐减小A磨出力,直至最低出力。最后,根据需要,停A层燃烧器对应的A磨,微油点火燃烧系统停用,锅炉灭火。
5 结束语
微油点火燃烧技术在内蒙古丰泰发电有限公司#2机组上得到成功应 用,该技术成熟,设备简单,维护工作量小,同时微油点火燃烧器既可作为主燃烧器,也可 作为辅助燃烧器,不但能实现冷炉点火启动,满足机组启动升温、升压要求,而且也能实现 低负荷锅炉稳燃,有利于安全可靠、经济地运行。微油点火燃烧器技术实施后一般节油率在 95%以上,随着油价的不断上涨,该技术必将得到更广泛的应用,并能取得可观的经济效益 。
[参考文献]
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