霧化小油槍的節能應用

2014-06-01 10:59:46

中國設備工程 2014年5期

（華電國際萊城發電廠，山東萊蕪 271100）

霧化小油槍的節能應用

劉芳軍

（華電國際萊城發電廠，山東萊蕪 271100）

針對傳統電站鍋爐點火油槍耗油量大、燃盡率低、污染大等問題。闡述了微油點火燃燒器的工作原理及應用情況。并針對運行中存在的問題，提出了改進措施。

微油點火；燃燒器；鍋爐；節油；冷態

一、鍋爐燃燒系統概況

某廠300MW鍋爐為亞臨界中間一次再熱控制循環汽包鍋爐，該鍋爐為單爐膛、平衡通風、固態排渣、四角切圓燃燒方式，設計燃煤為高揮發份煙煤，點火、助燃用油為0#柴油，采用正壓直吹式制粉系統。

制粉系統配置3臺BBD4060雙進雙出磨煤機系統。每臺磨煤機的一端帶四角一層一次風噴嘴，對應一層燃燒器，一臺磨煤機帶2層一次風噴嘴，3臺磨煤機帶6層一次風噴口，正常工況下投3臺磨煤機帶MCR工況。微油燃燒器安裝在A磨煤機A2燃燒器4個角上，每只燃燒器安裝1只壓縮空氣霧化微油點火槍、圖像火檢監視裝置。

二、微油點火裝置工作原理

微油點火就是將燃油經機械霧化成超細油滴進行燃燒，從而大幅提高燃燒效率及火焰溫度。燃燒的火焰剛性強，溫度高達1 500～2 000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內直接點燃煤粉燃燒，實現電站鍋爐啟動、滑停及低負荷穩燃。微油燃燒產生的高溫火核使煤粉混合物發生一系列物理和化學反應，進而使煤粉的燃燒速度加快，達到點火并加速燃燒的目的。其燃燒器構造如圖1所示。

圖1 油燃燒器示意圖

微油點火油槍參數如表1所示。

表1 微油點火槍參數

三、機械霧化小油槍點火系統

1．微油油槍

點火油槍的霧化方式，為機械霧化。其原理是將具有一定壓力的燃油通過分油器進入霧化旋流片，經過霧化旋流片的切向槽轉變為旋轉液流，離開噴嘴出口處即可形成一股中空的薄膜流，受空氣阻力后破碎成細液滴。如圖2所示。

圖2 微油油槍結構圖

該種霧化方式系統簡單，霧化效果好，無須設計霧化壓縮空氣回路；同時對燃油壓力穩定性要求不高，無須配置單獨的燃油減壓和蓄能裝置，滿足燃油主路油壓即可。

單支油槍設計出力為80～100kg/h。按燃煤煤質特性設計，單只油槍出力80kg/h即可滿足點火要求，但考慮到實際使用中煤質下降，設計的油槍出力預留的裕量，強化煤粉的燃燒，從而提高點火初期煤粉的燃盡度，保證鍋爐運行安全。

2．微油點火燃燒器

將A2層對應的4臺燃燒器改為微油點火煤粉燃燒器。每只微油點火煤粉燃燒器的出力按原燃燒器出力進行設計，滿足磨煤機啟動要求。在點火時，該燃燒器作為點火燃燒器用，當點火完成后，該燃燒器作為主燃燒器用，完全可以滿足鍋爐點火和升溫、升壓的需求。

微油點火煤粉燃燒器主要由噴口、二級燃燒筒、一級燃燒筒、濃縮裝置、微油點火器等組成。其結構如圖3所示。

油燃燒器（油槍、點火槍、油火檢等）放入防磨套管內，從煤粉彎頭處軸向插入至微油點火燃燒器的一級燃燒筒處。軸向插入相對于徑向插入具有如下優點。

(1)可有效避免燃燒器壁面局部高溫，防止燃燒器筒體燒損或結渣。

(2)徑向插入時，油火焰易在燃燒器內形成紊流區，對風粉的正常流動有一定的影響，嚴重時燃燒器內會有積粉、結焦現象；而軸向插入與煤粉氣流方向一致，能有效的避免這個問題。

3．助燃風系統

助燃風取自冷一次風聯絡母管，兩側各布置一根助燃風主管道，從爐后引到爐前，四個角的助燃風分支管從助燃風主管道上接出引到油燃燒器處。微油點火油槍運行前，啟動一次風機運行，并將2臺的手動蝶閥、1臺DN65手動蝶閥全部開啟，通過風量標定裝置（靠背管+U型差壓計），調節其中1臺DN125手動蝶閥的閥位，使助燃風量在適合范圍，調節后此手動蝶閥閥位不再變化。停運時，為避免大量冷的助燃風進入燃燒器，降低一次風粉溫度而影響燃燒，將另外1臺DN125手動蝶閥關閉，保留DN65手動蝶閥開啟對油燃燒器吹掃保護即可。

4．圖像火檢系統

為監視微油點火燃燒器的火焰情況，方便運行人員調整燃燒，在每個微油點火燃燒器上各安裝1套圖像火檢裝置，每臺爐共4套。

每只圖像火檢探頭所需要的冷卻風流量為160m3/h，壓力〉3．5kPa即可。可利用原助燃風機及管道系統，在爐前每個角接一路管道至圖像火檢。

冷態啟動時，可啟動原助燃風機供給圖像火檢冷卻風，一次風機運行穩定后，可開啟原助燃風冷一次風風門，停運風機。圖像火檢探頭安裝在改造層對應燃燒器的煤火檢附近，監視燃燒器噴口的燃燒情況。

圖3 微微油點火器結構

5．控制系統

每臺微油點火燃燒器配一臺就地控制箱，共4臺，分別放置在燃燒器的平臺附近。就地控制箱可以對每個微油點火油槍實現 “就地/遠方”控制，并接受鍋爐MFT控制。與DCS連接采用硬接線方式，在操作員站上完成遠程控制。

四、微油點火啟動情況

1．冷態升爐時的微油點火的準備工作

(1)鍋爐點火前要投入鍋爐暖風器運行，盡可能維持較高的二次風溫。投入空預器連續吹灰，按照機組正常啟動步驟。

(2)當爐膛煙溫達250℃左右、二次風溫達60℃時，開始執行小油槍投運前的準備工作。

(3)將B層油槍切至A層油槍運行，B層油槍停運后，及時關閉其輔助風門。

(4)變頻啟動并運2臺一次風機（工頻啟動時，啟動一臺一次風機），調節一次風壓至7～9kPa。

(5)調整各油角小油槍助燃風量合適，維持助燃風壓力在1000Pa；確認原助燃風機出口門關，打開一次風至圖像火檢冷卻風門。

(6)開啟A2層燃燒器對應周界風（周界風調整開度不宜太大，點火前暫定開度為40%左右。小油槍點火正常后，可根據圖像火檢監視的燃燒狀況調整A2層一次風噴口周界風的開度）。

2．冷態升爐過程

(1)從DCS逐只投入A2層各燃燒器對應的小油槍，就地檢查機械霧化小油槍應著火運行正常（滿足該角“油角閥開到位”、“油火檢有火” “吹掃閥關到位”時，DCS判定“微油點火油槍正在運行”），各小油槍火檢指示正確。

(2)檢查二次風溫達80℃，按照磨煤機正常啟動步驟，開啟A2層BSOD，啟動A磨煤機暖磨。（全關冷風調節門，用熱風暖磨）

(3)啟動A2給煤機，維持給煤機最小出力12t/h運行。檢查小油槍著火良好，逐漸開啟容量風擋板，適當調節旁路風擋板開度，并到就地通過看火孔檢查煤粉著火情況是否良好。

(4)A磨煤機維持低料位、無料位運行，并到鍋爐附近查看鍋爐內部燃燒是否良好，燃燒器的A2層煤火檢信號指示穩定后，逐只撤出A層大油槍。每撤出一只油槍，要就地觀察燃燒情況，應確保小油槍帶A2層粉著火良好，否則應推遲撤出大油槍，直至小油槍帶A2層粉著火良好后，方可全部撤出A層大油槍。

(5)根據鍋爐熱負荷需要，適當開大A磨容量風擋板開度，增加出力，控制合適的升溫、升壓速度。若鍋爐熱負荷太高，無法控制時，可短時停止給煤機運行或關閉一只BSOD（冷態啟動暖機期間，可保留3只燃燒器運行）。停用燃燒器應進行吹掃，防止因風速較低，造成積粉自燃。停運燃燒器吹掃完畢后，應退出其對應機械霧化小油槍運行。燃燒器重新投運時，應先投入其機械霧化小油槍，方可開啟BSOD。

(6)根據氧量數值及鍋爐的升溫、升壓情況和爐膛燃燒情況，適當調整送風量和所投粉燃燒器的二次風檔板開度以及A磨煤機出力。

(7)機組并列后，逐漸提高一次風壓，根據機組負荷，按單角操作的原則，投入A磨煤機A1側運行。

(8)啟動另一臺制粉系統運行。兩臺制粉系統運行穩定后，機組負荷180MW，退出小油槍運行。

五、微油點火節油效果及維修方法

1．點火節油效果

隨著檢修運行人員的日益熟練投用微油點火，每次冷態開機耗油一直維持較低的水平，冷態開機的話平均耗油12t左右。如果采用大油槍啟動，冷態開機耗油約為90t。因此，應用機械霧化微油點火的節油量為：90-12=78t，節油率達86．6%。鍋爐采取微油點火后，在發動機并網后，就可以投入電除塵，減少了粉塵的排放，優化了環境。

2．維修方法

(1)高能點火器不打火。如果高能點火器蓄能器觀察鏡內有亮光閃爍，但點火桿不打火，此現象一般是由于點火桿長期被油煙污染影響導電性所致，將點火槍桿前端擦拭干凈即可。

(2)高能點火器打火正常，就地和遠方均無火信號。這種現象一般是由于油槍頭堵塞，未噴油，取出清洗即可。

(3)燃燒器噴口處易結焦，燃燒器壁溫超溫。主要由燃盡率高、一次風速偏低引起，實際工作中一定要加強就地檢查，及時打焦。

(4)鍋爐點火前，提前投入暖風器，提高熱二次風溫。盡可能的提高磨煤機出口風溫，增加燃盡率。