鄭州達冠節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司

少油點火與生物質(zhì)燃燒機相結(jié)合在鍋爐上的應(yīng)用
摘要：介紹了為減少煤粉鍋爐啟動用油，將少油點火與百葉窗水平濃淡煤粉生物質(zhì)燃燒機結(jié)合，并且應(yīng)用在一臺600MW的鍋爐上的設(shè)計、試驗和應(yīng)用情況。點火小油槍的布置位置沒有按照傳統(tǒng)作法布置在下一次風(fēng)口內(nèi)，而是將其放置在緊鄰下一次風(fēng)口的二次風(fēng)口中，以避免其因磨損而失效。利用水平濃淡燃燒的特點，將小油槍火焰盡量沖向濃側(cè)煤粉氣流，以便盡可能充分混合。試驗表明，這種技術(shù)能夠可靠地點燃煤粉并穩(wěn)定燃燒，取得了顯著的節(jié)油效果。此外，由于每支小油槍都配有專門的火焰檢測器，而且并入了FSSS系統(tǒng)使設(shè)備運行安全可靠。
1前言
  對于燃煤電站鋦爐四角布置的切圓生物質(zhì)燃燒機，煤粉的著火是靠油槍來實現(xiàn)的。按照常規(guī)的設(shè)計，點火油槍布置在每個生物質(zhì)燃燒機的二次風(fēng)口當(dāng)中，用來點燃煤粉。鍋爐啟動時首先點燃油槍，油槍運行一段時間后，爐膛內(nèi)生物質(zhì)燃燒機區(qū)的溫度達到煤粉的著火溫度，將含有煤粉的一次風(fēng)送入爐內(nèi)，煤粉著火后，再與油槍共同運行一段時間，直到煤粉燃燒和爐內(nèi)運行工況穩(wěn)定后，油槍退出運行，煤粉的點火過程結(jié)束。由于按照傳統(tǒng)方式，點火油槍布置在直流燃燒器的二次風(fēng)口中，油槍與煤粉噴口的距離比較遠，而且這兩股氣流又互相平行，因此在點火時，燃油產(chǎn)生的熱量直接用于加熱煤粉的部分比較少，熱量利用率低，使得鍋爐點火日寸，燃油的消耗量很犬”。-臺600MW鍋爐冷態(tài)啟動正常狀態(tài)需要消耗燃油約200t左右[2]，而與煤的價格相比，燃油的價格要高出許多。為了降低機組的運行成本，提高經(jīng)濟效益，人們研究開發(fā)出了各種無油和少油點火技術(shù)。
  少油點火又稱“小油槍點火’。這種點火方式設(shè)備投資和運行、維護費用比較低，是目前在我國電廠中應(yīng)用比較多的一種點火和穩(wěn)燃方式。它的主要特點是將油槍放置在一次風(fēng)噴口內(nèi)，由于這樣使得燃油產(chǎn)生的熱量能夠大部分直接用于加熱煤粉，使得燃油的點火熱量利用率大大提高，從面可以顯著地降低所需油槍負荷，以達到節(jié)油的效果。實踐證明，采用小油槍點火和助燃，確實可以明顯的減少鍋爐啟停和低負荷運行時的燃油耗量，降低運行成本，因此正逐步越來越受到電廠的關(guān)注。
2少油點火與水平濃淡生物質(zhì)燃燒機相結(jié)合在一臺600MW鍋爐上的應(yīng)用
  為了減少鍋爐啟動點火和低負荷穩(wěn)燃時的燃油耗量，并且提高鍋爐最低不投油穩(wěn)燃的能力，哈爾濱第三發(fā)電廠與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作，采用小油槍與百葉窗水平濃淡生物質(zhì)燃燒機相結(jié)合的方式，在4號鍋爐進行少油點火的應(yīng)用。
  4號鍋爐額定出力為2008Uh。鍋爐為亞臨界參數(shù)、強制循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐。所配生物質(zhì)燃燒機是四角切圓、大風(fēng)箱擺動式生物質(zhì)燃燒機。每支生物質(zhì)燃燒機有6層一次風(fēng)室，3層油風(fēng)室。鍋爐設(shè)計燃料為煙煤，煤質(zhì)分析見表1。每臺鍋爐配6臺RP 1003中速磨煤機（一臺備用），每臺磨出力65.97kg/h，直吹式制粉系統(tǒng)，一臺磨帶一層共四個一次風(fēng)口。
  按照該爐以往的點火程序，首先點燃下兩層共8支大油卡A，待熱風(fēng)溫度達到177℃時，磨煤機可以投運。最下層一歡風(fēng)口先投粉，再投入第二層粉，與油槍共同運行一段時間后，隨著粉量的逐漸增加，爐膛溫度提高，煤粉燃燒穩(wěn)定，再逐步停用油卡A，完成點火過程。每次大修后，即使按正常的冷態(tài)點火過程計算，耗油量也達200t/h左右。
  此次生物質(zhì)燃燒機改造的目的是減少鍋爐啟停和低負荷穩(wěn)燃時的點火用油，并且提高鍋爐最低不投油負的穩(wěn)燃能力。
2.1 最下層一次風(fēng)口改為百葉窗水平濃淡式生物質(zhì)燃燒機
  采用百葉窗煤粉濃縮器將煤粉沿水平方向分成濃淡兩股氣流，煤粉被濃縮后，降低了著火溫度，并提高了點火熱量的利用率。此外，對于切圓燃燒，濃煤粉側(cè)處于向火側(cè)，而淡煤粉側(cè)處于背火側(cè)，從而改善了煤粉的著火和燃燒的穩(wěn)定性，并且具有明顯提高鍋爐低負荷不投油穩(wěn)燃能力及燃燒效率等優(yōu)點。并且，濃縮器內(nèi)全部為工業(yè)耐磨陶瓷材料，從而保證了設(shè)備運行的可靠性和使用壽命。
2.2在緊鄰的輔助二次風(fēng)口處設(shè)置小油槍
  在現(xiàn)有的少油點火的應(yīng)用實例中，都是將小油槍放置在下層的一次風(fēng)口內(nèi)，這樣可以使煤粉氣流與燃油火焰充分混合，提高燃油熱量的利用率。但是，這樣做有如下問題需要考慮：①將油槍、點火器等布置在一次風(fēng)口內(nèi)，長期運行時客易造成磨損，特別是一次風(fēng)采用了濃淡燃燒后，降低了煤的著火溫度，提高了熱量利用效率，但是磨損情況將加劇，不易滿足所要求的使用壽命，而大機組對設(shè)備的使用壽命要求是較高的。②這樣布置后小油槍的火檢信號和煤粉的火檢信號不易區(qū)分，新增加的油槍火檢不易并入FSSS系統(tǒng)，而這對安全可靠運行是十分重要的，特別是對大型機組。③油槍配風(fēng)等問題也不易解決。
  因此，此次改造首次結(jié)合水平濃淡燃燒的特點和鍋爐生物質(zhì)燃燒機的具體結(jié)構(gòu)，將小油槍、相應(yīng)的點火器和火焰檢測器、油配風(fēng)器等布置在其下方鄰近的輔助二次風(fēng)噴口當(dāng)中，并斜向上方，使油槍槍頭方向指向濃側(cè)煤粉氣流（見圖1）。
  由于在下一次風(fēng)中采用了百葉窗式水平濃淡燃燒裝置，從而解決了對于直吹式制粉系統(tǒng)在投粉初期粉量不大的問題，使得在投粉時一次風(fēng)口濃側(cè)有較高煤粉濃度，降低了濃側(cè)煤粉氣流的著火溫度。
同時，小油槍噴出的火焰亦沖向濃側(cè)煤粉，火焰能夠和高濃度煤粉充分混合。在一次風(fēng)口濃側(cè)安裝有鈍體可以卷吸油燃燒時產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，以加熱煤粉氣流，從而確保了投粉時煤粉的穩(wěn)定著火燃燒。此外，爐內(nèi)的水平濃淡切圓燃燒，也有利于煤粉的著火和穩(wěn)燃。當(dāng)然，與將小油槍布置在一次風(fēng)口內(nèi)相比，這種布置方式燃油熱呈利用率要稍差，因此油槍負
可能要稍高一些
  小油槍為伸縮式，即在油槍停用時退出工作位置，從而保護了油槍不被燒壞。油槍配置有配風(fēng)器，以確保婁鎏油槍霧化良好，燃燒完全并且火焰穩(wěn)定。油濃煤粉側(cè)槍配有專門的火焰檢 圖1 小油槍布置圖測器，火檢的位置和角度要確保既能檢測到油火焰的情況，又不受鄰近的煤粉噴口火焰的影響。將新增加燃油系統(tǒng)及設(shè)備并入FSSS系統(tǒng)，以確保設(shè)備運行的安全性及可靠性。
2.3生物質(zhì)燃燒機改造后的點火試驗和應(yīng)用
  結(jié)合4號鍋爐的大修，將改造后的生物質(zhì)燃燒機安裝完成。于2003年1月份首次進行小油槍點火投粉，間黑龍江電力科學(xué)研究院和電廠進行了數(shù)次小油槍點火、最低不投油穩(wěn)燃負荷的試驗。鍋爐燃用的煤質(zhì)為鶴崗煙煤。鍋爐冷態(tài)啟動點火后，現(xiàn)場觀察此時每支小油槍實際出力為800～900k~ho投粉前，為了反映一次風(fēng)口附近實際的溫度狀況，采用K型熱偶作為溫度測量熱偶，對最下層濃淡生物質(zhì)燃燒機一次風(fēng)口處的溫度場進行了測旦，這時爐內(nèi)僅維持四支小油槍運行。測量結(jié)果顯示，此時距最下層一次風(fēng)噴口500mm處的溫度分布為509～5720C，600mm處的溫度分布達613～718℃，而鍋爐燃用的煤質(zhì)為Vdaf在30%～40%的煙煤，可烈點燃煤粉，具備投粉條件。按照電廠原運行規(guī)程，投粉時熱風(fēng)溫度要達到177℃。采用小油槍后，由于燃油熱量集中在一次風(fēng)口附近，對煤粉著火十分有利，因此將投粉時的熱風(fēng)溫設(shè)定為120℃以節(jié)省點火用油。當(dāng)熱風(fēng)溫達到120℃時，準(zhǔn)備投粉，此時爐膛出口煙溫為210℃．
  投粉后，在初始粉量為13.79t/h、用四支小油槍點火的工況下，現(xiàn)場觀察此時煤粉的著火穩(wěn)定，火焰明亮。在此工況下對生物質(zhì)燃燒機區(qū)的爐膛溫度場和濃淡生物質(zhì)燃燒機噴口處的溫度場進行了測量，此時距噴口約600mm處的溫度為526～870℃之間，A、B層燃燒器之間的爐膛溫度為976～1136℃說明煤粉氣流在爐內(nèi)可以穩(wěn)定燃燒，在只投入4只小油槍時，可。426。以滿足煤粉著火的需要。而在一次風(fēng)量保持不變、粉量分別在達到17.28t/h和20.63Uh的工況下，隨著煤粉濃度的提高，煤粉的著火明顯更加穩(wěn)定，火焰明亮，一次風(fēng)口區(qū)的溫度顯著提高，而且煤粉的著火點有所提前（見表2）。試驗時，由于No.1角的小油槍燃燒不好，因此其噴口的溫度場偏低?，F(xiàn)場觀察和溫度場測量均表明，新增加的小油槍火焰明亮，并可以達到一次風(fēng)口處。在鍋爐啟動、停爐過程中，F(xiàn)SSS沒有動作過，能夠可靠地點燃煤粉，并且?guī)Х鄯€(wěn)定燃燒。啟動過程中，鍋爐的各項運行參數(shù)的變化情況符合點火升溫、升壓曲線的要求。
  運行表明，采用小油槍后，啟動時可以不投入原有的兩層共8支大油槍（每支油槍出力1800Kg/h），而直接用小油槍點火，并且將投粉時的熱風(fēng)溫度由原設(shè)定的177℃降到120℃節(jié)約了點火用油。此外，在鍋爐低負荷投油運行時及停爐過程中，小油槍均可以帶一層粉穩(wěn)定燃燒。從而明顯的減少鍋爐啟動點火和低負荷穩(wěn)燃的耗油量，取得了顯著節(jié)油效果。機組運行后，對鍋爐的最低不投油穩(wěn)燃負荷進行了考核。運行考核表明，鍋爐在電負荷為200MW的工況下，燃燒穩(wěn)定。考慮到實際運行應(yīng)有一定的安全袼度，將電負荷200MVV定為最低不投油穩(wěn)燃負荷，即33.3%ECR。而且，實際運行表明，采用百葉窗濃縮器而使一次風(fēng)增加的阻力不大，沒有影響制粉系統(tǒng)和鍋爐的運行。
  此后，根據(jù)4號鍋爐的運行情況對該方案做了進一步優(yōu)化，并且應(yīng)用在該廠的3號鍋爐（配600MW機組）上。運行表明，其點火效果得到了進一步改善。
3 結(jié)論
  (1)此項目為首次將百葉窗水平濃淡煤粉燃燒器與小油槍點火結(jié)合，并且應(yīng)用在600MW的鍋爐上。點火小油槍的布置位置突破了一般布置在下一次風(fēng)口內(nèi)的傳統(tǒng)作法，將其放置在緊鄰下一次風(fēng)口的二次風(fēng)口中，從而避免了油點火裝置的磨損，保證了設(shè)備的可靠性和使用壽命。利用水平濃淡燃燒的特點，將油槍火焰盡量沖向濃側(cè)煤粉。實踐證明，取得了顯著的節(jié)油效果。此外，由于每支小油槍都配有專門的火焰檢測器，而且并入了FSSS系統(tǒng)，使設(shè)備運行安全可靠。
  (2)采用百葉窗水平濃淡煤粉生物質(zhì)燃燒