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微油点火节油技术的应用一、前言对于300MW火力发电机组来说，锅炉点火启动和锅炉调峰稳燃柴油量较大，是电厂较大运营成本之一。因此，如何节约用油是电力行业一直以来非常关注的课题。结合我国煤炭资源丰富，而石油资源相对短缺的实际特点，2005年后，国内陆续推出了多种“以煤代油”的燃烧节油方式。主要分为两大类：等离子点火节油技术和微油点火节油技术。经过对两种技术分析比较并对市场反馈进行了充分的调研，我司选择了微油点火节油技术作为我司的燃烧节油方式，取得了显著效果。达到节约能源以及降低运营成本的目的。二、锅炉燃烧节油技术简介1、等离子点火节油技术通过对燃烧器实施改造，增加等离子点火设备和配风设施，在煤粉粉管中将煤逐级点燃。等离子燃煤点火就是利用直流电流将阴阳极之间的压缩空气电离后获得定向高温、高密度的高温空气等离子流。形成温度T4000K的梯度极大的高温火核，当煤粉颗粒与这种高温空气等离子流接触时，煤粉颗粒便迅速破碎而燃烧，同时，等离子流与煤粉发生热化学反应，煤粉中的挥发份大量释放出来，这种挥发份再造作用加剧了煤粉的燃烧过程，将大量煤粉点燃。2、微油点火技术通过对燃烧器实施改造，增加油燃烧器及雾化设施以及相应的配风设施，在煤粉粉管中将煤逐级点燃。以上两种锅炉“以煤代油”燃烧节油技术，目前在市场均有一定数量的使用用户。根据市场用户使用反馈：等离子点火技术对煤质的适应范围较窄，适合空干基挥发份在20%以上的煤质。微油点火节油技术对煤质挥发份的适应范围则比较宽。三、微油点火改造简介1、锅炉及制粉系统设备情况锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的1025T/h亚临界自然循环锅炉。单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、四角切圆燃烧方式，π型。燃烧器为浓淡式燃烧器、四角切圆布置,每台锅炉共配有24只煤粉燃烧器，每个角分为6层。制粉系统为正压直吹式冷一次风机系统，配置沈阳重型机械有限公司生产的3台/每炉的双进双出钢球磨，每台磨煤机的单侧控制一层4台煤粉燃烧器。2、微油点火改造内容改造的微油点火节油系统设备由徐州燃烧控制院有限公司设计和制造。改造内容包含：B层煤粉燃烧器改造、增设油燃烧器、增设炉前微油点火油系统以及吹扫系统，配风系统、气膜风系统、监控系统、以及控制系统等。3、微油点火系统各设备说明⑴、煤粉燃烧器和双强油燃烧器配套使用，在煤粉燃烧器内点燃煤粉。燃烧器全部采用特种耐热合金钢整体铸造，一次成型，气膜风道采用百叶窗式结构设计，根据温度场的分布在相应位置上开设气膜风窗口，保证气膜风始终贴壁冷却，在燃烧器内壁形成了一个完整的、流动的气膜保护层，控制燃烧器内壁温度不超过750℃，降低煤粉对燃烧器内壁的冲刷，保证燃烧室不结渣，不烧蚀。⑵、双强油燃烧器利用低压强制配风使燃油充分快速燃烧，产生高温火炬，直接点燃煤粉。主要包含燃油喷嘴、燃烧筒、配风筒、点火装置、火焰检测装置等。油喷嘴采用简单机械雾化方式，主要由分油盘、旋流片、雾化片、大螺帽组成，结构简单。1.0Mpa油压的燃油经过分油盘后进入旋流片，产生高速强烈旋转，高速强烈旋转的油流通过雾化片喷孔，形成旋转的中空锥型油薄膜，油薄膜在离心力的作用下，进一步撕裂、破碎。其配风采用分级强制配风的方式，根据油雾逐步燃烧所需要的风量，分级逐步配风，燃油与风混合均匀、强烈，火焰燃烧剧烈、稳定性高，火焰中心温度高达1800～2000℃，燃尽率高达99.9℃。同时，由于采用分级低压强制配风，助燃风在参与燃烧之前，在油燃烧筒内壁形成完整的气膜保护层，对燃烧筒进行充分的冷却，因此火焰温度极高，而油燃烧器筒壁却只有常温的温度，用手即可直接触摸。油燃烧器工作时油枪、点火枪和火焰检测装置均不在高温区，所以避免了油枪的结焦和点火枪的烧蚀问题，同时油枪和点火枪无需进退执行器，进一步简化了系统配置，使用及维护都非常简单。⑶、双强燃油及吹扫系统包括燃油管路设备和吹扫管路设备，提供燃油控制及油枪吹扫控制等功能。双强燃油及吹扫系统支管路包括手动阀、燃油快关阀、燃油过滤器、燃油压力表、金属软管、吹扫快关阀、止回阀、吹扫压力表及连接管线组成。燃油快关阀和吹扫快关阀采用气动单电控弹簧复位球阀，失电、失气状态下球阀自动关闭，阀门关闭时间≤1秒，保证无泄漏。支管路管路尺寸为：油管路Φ22×3、吹扫空气管路Φ22×3；主油管路尺寸为Φ32×3。若需要配置主油管路，则包括手动截止阀、过滤器、自立式稳压阀、流量计、压力表等。双强支管路基本配置图⑷、双强油配风系统提供双强油燃烧器燃烧所需的风，并利用该配风对火焰温度和形状进行调节。双强油配风取自一次风机出口时，要求双强油燃烧器入口风压大于3Kpa，双强油配风系统配置电动调节风门、风速测量装置、波纹管补偿器等。风速测量装置由差压取样装置、微差压变送器等组成。测速段管径的选择以保证测速段内风速为25～30m/s为原则。⑸、壁温在线测量用于对双强少油点火系统运行中的重要数据进行在线检测，为优化燃烧、优化运行提供依据。为了确保双强少油点火煤粉燃烧器的安全运行，在燃烧器的相应位置安装了监视壁面温度的热电偶。热电偶的安装位置是根据数台双强少油点火煤粉燃烧器的工业应用情况和燃烧器工作状态下的温度场确定的。热电偶的型号主要为K分度或铠装热电偶。热电偶的安装在双强少油点火煤粉燃烧器的设计图中有明确要求，其基本原则是牢固、防磨、耐用、拆卸更换方便。每台双强少油点火煤粉燃烧器装设2套壁温热电偶，用于监控燃烧器壁温。燃烧器壁面超温时，通过调整气膜风量、一次风速、双强油燃烧器出力等方法来降低壁温，保证壁面温度始终小于750℃。⑹、启磨风加热系统该系统的作用是通过蒸汽加热装置来提高磨煤机热风温度，满足磨煤机干燥出力要求。蒸汽加热器的蒸汽取自锅炉辅汽。⑺、控制系统控制系统对双强煤粉燃烧器、双强油燃烧器、双强燃油及吹扫系统、双强油配风系统进行控制，并对监控系统进行实时监控。控制系统主要由就地设备、PLC、变频器和指示灯按钮等组成。PLC采用西门子S7-300系列PLC，对系统实现自动控制，并有DCS系统接口、结合就地设备实现油配风系统风速控制等功能。双强少油点火热控系统的设计主要包括双强少油点火程序的设计、系统保护逻辑及与DCS连接三部分。7.1双强少油点火的控制系统构成该系统具有以下主要功能：①、双强油燃烧器启动、停止程控。②、双强油燃烧器火焰调节。③、双强少油点火故障记录。④、启磨用蒸汽加热器的启动、停止程控。⑤、燃烧器壁温监视，超温报警。⑥、联锁保护功能，与FSSS接口。⑦、通讯功能，纳入DCS控制系统。7.2热工控制系统的功能双强少油点火的控制系统设计7.2.1连接方式双强少油点火控制系统带有独立PLC，可以实现独立的自动控制，并将控制信号和反馈信号接入DCS系统，成为DCS控制系统的一部分。把双强少油点火的控制做到DCS画面上，可以方便运行人员操作，便于管理。双强少油点火控制系统和DCS采用硬接线和通信共用的连接方式，重要信号通过硬接线连接，状态反馈通过通信提供DCS显示。7.2.2控制方式双强少油点火控制系统采用DCS进行点火操作并显示各设备状态，DCS将点火指令发送到PLC后，由PLC自动控制设备进行点火操作。在DCS上按下启动按钮，PLC可以独立完成自动点火过程，包括点火，开油阀，火焰监控，无火自动关阀，并发出火焰丧失信号。在DCS上按下停止按钮，PLC自动关闭油阀，吹扫，调节油配风。7.2.3FSSS逻辑更改由于利用双强少油点火系统启动锅炉时，可以不用大油枪助燃即可启动磨煤机，与锅炉原FSSS逻辑设计有所不同。为保证机组的安全及双强点火系统的正常运行，结合电厂机组FSSS的设计特点，需对原有FSSS逻辑进行以下修改：①、FSSS系统仅对改为双强燃烧器对应的磨煤机启动条件加入置逻辑“0”、逻辑“1”的模块。逻辑置“1”时，由双强燃烧器保持炉内燃烧稳定，以便满足不投大油枪暖炉而启动磨煤机的条件，此状态为燃烧器的“双强模式”；逻辑置“0”时，双强油燃烧器停用，煤粉燃烧器作为主燃烧器使用，此状态为燃烧器的“正常模式”。锅炉运行时，燃烧器的火焰保护仍采用锅炉FSSS系统，燃烧器火焰“有/无”的判据等均由FSSS系统给出，并在判断灭火时跳闸相应的磨煤机。②、在DCS上增加＃1～＃4号“双强点火装置故障”报警信号。③、“双强模式”运行时，在投粉状态下，发生“双强点火装置故障”，由FSSS跳闸相应的磨煤机。(具体设计根据实际需要确定)④、锅炉MFT时，由锅炉FSSS系统送接点信号给双强控制系统，所有双强系统跳闸，并禁启。四、微油点火改造实施之后运行情况2008年5月20日至6月9日，实施了#1炉微油点火系统改造。2008年8月20日至10月5日，实施了#2炉微油点火系统改造。1、冷态点火运行节油情况以#2炉微油点火系统首次运行情况为例说明：⑴、使用燃料使用煤质：空干基挥发份21.4%，灰份30.9%，低位发热量5069.7Kcal/Kg。使用油质：0#柴油。⑵、调试准备情况2008年10月5日，#2炉冷态启炉点火。20：00开始进行双强少油点火的相关调试工作。主要包括：油管路试压、蒸汽管路试压、各位置气密性试验、油配风调平、油枪雾化片出力选择、油燃烧器试点火、蒸汽加热器试运行等相关调试准备工作。⑶、运行情况选择的油枪雾化片出力：4×200kg/h。2008年10月5日，1：04正式开始点火。先后启动了4个油燃烧器、蒸汽加热启磨热风系统。2：08当磨煤机出口风温达到70℃后，开始启磨投粉。5：50汽轮机开始冲转，6：17并网；8：10负荷210MW时，退出少油点火系统运行。整个点火过程比较顺利，煤粉燃烧器出口有很明亮的煤粉火炬，燃烧效果良好，煤粉燃尽率较高，整个炉膛比较明亮，中间除了刚开始点火时给四个角小油枪进行放水之外，未进行其它的维护工作，整个过程均在DCS系统操作完成，系统操作简单可靠。⑷、节油情况整个调试以及首次运行时间总共7个多小时，总耗油量5.57T，相比平时大油枪点火冷炉启动用油60T左右，节约用油54.43T，节油率在90.7%之间，节油效果显著。2、运行中其它微油系统投入用油情况8月3日热态点火用油2.47T；8月5日助燃用油0.2778T。五、节油效果达到节约能源以及降低运营成本的目的。