气化微油点火技术的应用

气化微油点火技术的应用林生（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾516623）摘要：气化微油点火方式启动实现分级燃烧和能量逐级放大，最终引燃绝大多数煤粉。与传统启动方式比较大幅度降低锅炉冷炉点火启动、锅炉停运及稳燃时的用油量，节油率可达到95％以上(烟煤)，节油效果非常显著。相对于同等节油技术，气化微油点火方式点火初期煤粉燃烬率高，可达80%以上（烟煤），能有效控制锅炉冷炉点火初期冒黑烟现象，另外，由于油枪油量小且气化燃烧完全，启动初期即可投入电除尘，彻底解决了燃煤机组启动初期的污染物排放问题，具有相当高的环保价值。关键词：气化微油点火，油枪，节油，环保。引言我国是一个石油消耗和进口大国，国家鼓励推广节油和以煤代油技术，国家发展和改革委员会在节能中长期专项规划中明确提出：十一五期间，电力等行业节约和替代燃料油的目标是3800万吨。作为省属国企最重要的的工业企业之一，粤电集团对于节能降耗有着异乎寻常的关注和投入，节能降耗，成为一直意图有所作为、做大做强的粤电集团的战略问题，成为粤电集团提高竞争力和保持可持续发展的重要手段。我厂＃1、2锅炉采用传统的轻柴油点火和低负荷投油助燃方式，由于油价的长期高涨，启动点火和低负荷助燃的燃料成本极大地影响着发电经济效益，而且在这种方式下冷炉启动初期由于电除尘不能及时投入而造成了烟尘对环境的污染，另外由于助燃不足煤粉燃烬率也较低，因此有必要对点火系统进行改造，寻求一种既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以保持火电厂周边生态环境的点火系统，以期满足电力生产日益提高的节能、环保要求。我公司一直以来非常关注节油技术的最新发展和成功案例，希望能本着技术成熟、经济合理、安全可靠的原则在适当的时机对锅炉进行无油或少油点火系统改造。通过详细的分析论证并结合我厂基建期间的实际情况，我们认为微油点火技术的现场改造涉及改造的范围小，系统较简单，后期维护量小，改造需要的工期相对较短，改造和维护成本相对较低，是比较适合我厂基建阶段现场改造的，下面就介绍一下这项技术改造的情况。2应用设计概况针对广东红海湾发电有限公司2×600MW机组的具体情况，将#2炉后墙下层燃烧器（A1～A6）改成气化微油点火煤粉燃烧器，在实现锅炉气化微油冷炉启动和低负荷稳然的前提下，确保原主燃烧器的动量不变以及基本性能不变，同时兼具主燃烧器的功能。对于直吹式制粉系统，存在冷态启动时由于热风温度不够，不能干燥制粉的问题，为此考虑了三种方案解决这个问题，最终使用蒸汽加热暖风器方式。本系统由气化微油点火系统、一次风加热系统和控制系统三大部分组成。气化微油点火系统：由燃油供油管路及阀门、压缩空气管路及阀门、微油燃烧器、助燃风、壁温监测装置、高能点火装置、火检装置等系统设备组成；一次风加热系统：由微油暖风器、蒸汽管路及阀门、疏水管路及阀门等组成；微油控制系统：将微油点火系统和一次风加热系统纳入就地和远程DCS控制，进行就地控制操作和远程控制操作，实现锅炉微油点火和燃烧的安全保护及连锁，确保锅炉的安全、稳定、可靠运行。锅炉后墙最下层A磨对应的六只煤粉燃烧器由东锅提供，每只燃烧器设计有一支出力为250kg/h的点火油枪及其附属系统。气化微油点火技术改造方案是将锅炉后墙最下层A磨对应的六只煤粉燃烧器改成微油点火煤粉燃烧器，不改变其原有的点火油枪系统及其油、气、汽等系统。该微油点火燃烧器既可以作为点火以及低负荷稳然燃烧器，又可以在高负荷时微油油枪退出运行后，作为主燃烧器使用，以实现锅炉气化微油冷炉启动和低负荷稳然的前提下，确保原来主燃烧器的动量不变以及基本性能不变。在微油枪燃烧效果不理想时，亦可以投入点火油枪进行助燃，使煤粉更容易燃烧，燃烬率也更高。这种改造方式完全利用原有燃烧器的一次风的输粉系统，压缩空气系统、燃油系统也尽可能利用原有的系统管路，改造方案较简单，改造工作量小，改造成本也较低。2.2气化微油点火方式下燃烧器主要设计参数2.3微油枪点火参数2.4气化微油燃烧器的防磨损、防烧损和防结焦技术a)油燃烧室的迎流面（包括弯头和直管段内易磨损部位）采用高强度耐磨铸件，并增加厚度以延长使用寿命。b)微油燃烧器内设燃烧器壁温监视测点，当壁温温升过快时，可通过及时调整二次风量对一次风管进行冷却，防止燃烧器烧坏。c)微油燃烧器采用分级技术，煤粉气流在进入燃烧器的每一级时会产生内、外气膜风，内气膜风隔离了火焰气流对燃烧器壁面的冲刷、对流和辐射，同时内、外气膜风对燃烧器壁又有冷却作用，从而起到防结焦和防烧损的功能。3应用效果及存在问题1)我厂成功应用气化微油点火技术取代了原有的大油枪启动方式，实现了新机组安装完成后的锅炉点火启动、升温升压、汽机冲转等冷态启动过程，并顺利完成了锅炉的吹管和整组启动。锅炉使用气化微油点火系统进行微油启、停及低负荷稳燃，同时能够避免发生炉膛爆燃、尾部烟道二次燃烧、燃烧器结渣等事故。2)利用A层气化微油燃烧器启炉，投煤后煤粉能顺利点燃，火焰明亮，燃烧器喷口火焰温度始终保持在较高温度1200℃，燃烧器壁温300℃，燃烧器长期运行壁温正常、不结焦。在A磨煤量高于36t/h后，未投点火油枪和启动油枪的情况下，投入C磨，C层煤粉燃烧器煤粉能迅速被引燃，着火距离适中，燃烧稳定。3)冷炉启动初期飞灰含碳量较低，煤粉燃烬率高，达93％以上，通过化验分析不同燃烧阶段不同位置的飞灰，测得飞灰含碳量最高24.5%，最低13.96%，远低于其它电厂锅炉的不同点火方式。4)气化微油点火的煤种适应性广。通过优化设计和调节每支微油点火油枪的出力，微油点火系统可以实现机组在烟煤、贫煤和无烟煤等不同煤种下的冷炉启动和超低负荷稳燃。5)节油效果明显，经济效益巨大。微油系统的使用可大幅度降低锅炉冷炉点火启动、锅炉停运及低负荷稳燃时的用油量。在锅炉燃烧不稳定和煤种变化较大的情况下，通过投入微油系统代替传统的大油枪（18支单支出力为2.2吨/小时的启动油枪）实现锅炉的低负荷稳燃，从而提高锅炉的安全性和稳定性，节省了大量的燃油。6)#2炉首次点火先投入4支每支油耗为220kg/h的点火油枪，将炉膛出口烟温加热至91℃，第二次点火则直接投入6支微油枪后就投煤，都能很快地点燃并且燃烧状况良好（如图5所示），中间点温度以1℃/min的速率平稳上升，飞灰可燃物20%左右。7)＃1炉微油点火系统安装调试完成后点火启动成功，微油系统点火正常。微油枪点火后对微油系统进行了燃烧油压、风压、风量等工况调试，调试期间燃烧运行稳定，燃烧效果非常理想。＃1机组利用微油点火启动调试、冲转，从运行观察看，锅炉启动期间总的耗油与＃2微油点火启动油耗差不多，同样节油效果非常明显，而且启动锅炉时，煤粉燃尽率高，飞灰含碳量低，有效控制了锅炉冷炉点火初期冒黑烟现象，实现在点火初期可以投入电除尘运行，解决了启动初期的环保问题。8)经过几次点火过程看出，炉膛温度和煤粉细度很关键，对煤粉投入时的着火情况影响较大。另外由于本炉膛设计较宽，在气化微油点火煤粉燃烧器对面的第二层煤粉燃烧器投入时不易点燃，需加大一次风才行。4效益分析气化微油冷炉点火和超低负荷稳燃技术实现了锅炉冷态点火并加速煤粉燃烧，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。该技术大幅度减少了电厂锅炉点火启动和助燃用油，以煤代油，大大降低了发电成本，为企业创造巨大的经济效益。同时该技术符合国家政策，具有良好的社会效益。经济效益我厂＃1、2炉成功应用气化微油点火技术实现了冷炉启动，为电厂节约了大量燃油，创造了巨大的经济效益。与未实施微油改造锅炉启动相比，经济效益非常明显。以＃2炉吹管为例，具体分析其经济效益，见表1。表1表1备注：第一次稳压吹管期间，由于F制粉系统不能及时投入，实际投入了D层的四支启动油枪和四支点火油枪，维持吹管参数，实际用油量23吨，如无此因素影响实际总费用：（280-23）*0.5454＋（1835＋46）*0.0475＝229.5153万元，可以节省610.4347万元。表2为按照机组各项启动曲线及考虑机组实际情况，微油改造前后机组估计启动用油量比较及节约费用（不考虑启动锅炉用油、不考虑过程中出现缺陷耽搁时间的油量消耗）：表2表2备注：节省费用计算方法：节省燃油量×0.5454（当前油价）－多用煤量×0.0475（当前煤价）万元。表3为按照机组各停运曲线及考虑机组实际情况，微油改造前后机组估计停运用油量及节约费用比较（不考虑启动锅炉用油、不考虑过程中出现缺陷耽搁时间的油量消耗）：表3考虑机组大、小修及非计划停运次数，按照2008年红海湾电厂上报计划：＃1机组2次小修，＃2机组1次小修，预计2008年＃1、2机组非计划停运为10次（考虑到新机组的情况），每次非计划停运均按照热态或极热态启动考虑，不考虑其他非正常因素影响，和微油改造前比较，全年机组可以节省燃油1125.7吨，节省费用：342.3万元。B．环保效益采用气化微油点火技术启动锅炉，由于微油点火煤粉燃烬率高，锅炉启动初期即可投入电除尘，取得了很好的环保效益。按照常规的运行方式，机组在低负荷运行时，锅炉必须油煤混烧，为避免未燃尽的油滴粘污电极，锅炉电除尘器无法正常投入，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来严重的污染，同时烟气中的粉尘会对锅炉引风机叶片造成磨损，这些均给电厂带来间接的经济损失。而采用气化微油点火方式启动锅炉，启动初期煤粉燃烬率高，能有效控制锅炉冷炉点火初期冒黑烟现象，大大减少粉尘的排放，另外，由于油枪油量小且气化燃烧完全，启动初期即可投入电除尘，解决了投大油枪时烟囱冒黑烟的问题，有效降低了锅炉启动初期的污染物排放，避免了对环境污染，给电厂和社会带来显著的环保效益和社会效益。C．运行、维护工作量微油点火技术系统简单、改造工作量小、后期维护量小、操作方便，在调试阶段缩短了启动、吹管时间，从而节省了调试时间。我厂锅炉原有点火油枪共36只，单只出力为250kg/h；启动油枪共18只，单只出力为2200kg/h。锅炉、热工两个专业的日常维护量巨大，备品备件储备众多，占用大量的资金和储存场地，也给检修工作带来很大压力和不便。使用微油系统代替原来复杂的点火系统后，由于系统简单，仅有六只微油点火枪，在以后的检修、维护中，将节约大量的检修时间和维护成本。5结语我厂＃1、2锅炉微油改造是国内首台国产600WM超临界前后墙对冲燃烧方式采用气化微油点火技术的机组，此次微油技术在我厂前后墙对冲燃烧锅炉改造获得圆满成功，在安全可靠性、节油降耗、设备易维护，经济效益、社会效益等方面均取得良好效果，在国内的各大火电设备制造厂、火力发电厂内引起巨大的反响。成功的为国内的众多电厂树立一个标杆，众多的电厂同行纷至沓来，到我厂参观学习，现在国内已经掀起一股锅炉气化微油点火改造的热潮。我厂的锅炉气化微油改造为我国电力行业的节能降耗、清洁环保做出了自己的贡献。参考文献：[1]汕尾电厂锅炉说明书[z].东方锅炉厂,2003.[2]樊泉桂,阎维平.锅炉原理[M].中国电力出版社,2003．[3]黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整[M].中国电力出版社,2002.[4]汕尾电厂气化微油点火系统说明书[z].杭州意能节能技术有限公司，2007.作者简介：林生，1973.9出生，男，广东遂溪人，1996年本科毕业于东南大学动力系电厂热动专业，锅炉运行工程师，现从事电厂锅炉生产技术主管工作，主要是锅炉燃烧调整方面。