小油量氣化煤粉燃燒技術(shù)的特點(diǎn)與應用

第30卷第2期黑龍江電力2008年4月小油量氣化煤粉燃燒技術(shù)的特點(diǎn)與應用范云龍' ,汪洪澤”,宮偉”,毛崇鵬(1.黑龍江省火電第一工程公司,黑龍江哈爾濱150090; 2.哈爾濱熱電有限責任公司,黑龍江哈爾濱150046)摘要: 闡述了小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒系統工作原理、系統構成，以及小油量氣化煤粉燃燒系統在哈爾濱熱電有限責任公司工業(yè)試驗及應用情況。小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒系統性能穩定,能夠實(shí)現機組冷、熱態(tài)啟動(dòng)及低負荷穩燃,節油顯著(zhù)。關(guān)鍵詞:小油量氣化燃燒;煤粉燃燒器;點(diǎn)火啟動(dòng);應用中圖分類(lèi)號: TK16文獻標識碼: B文章編號: 1002 - 163(2008)02 -0157 -04Characteristic of pulverized coal combustion technologywith a little oil gasified and its applicationFAN Yunlong' , WANG Hongze2 , CONG Wei? , MAO Chongpeng'(1. Heilongjiang No. 1 Thermal Power Construction Corporntion, Harbin 150090, China;2. Harbin Thermal Power Co. , Ltd, Hurbin 150040, China)Abstract:The paper discussed the principle and the system constitutin of directly igniting pulverized coalcombustion system with a litle oil gasifed and the condition applied to Harbin Thermnal Power Co., Ltd, theactual results shown that the system is steady and can combust steadily in cold and hot state and lower loadcondition, and can grealy save the oil used.Key words:gasified combustion with a lttle oil; burmer of pulveried coal; ignition starting; application電力工業(yè)是燃油消耗的大戶(hù), 1999年我國火造成小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器。電燃煤機組約占總裝機容量的74.8% ,用油量約1小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃233萬(wàn)t,占總用油量的31.9%。鍋爐用油主要是啟動(dòng)點(diǎn)火和低負荷運行時(shí)助燃、穩燃用油。燒系統構成及工作原理小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉技術(shù)于2001小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉系統由燃油系年10月在哈爾濱熱電有限責任公司5號爐5號統、小油量氣化油槍煤粉燃燒器、濃稀相煤粉分燃燒器上進(jìn)行了工業(yè)性應用試驗,油槍連續穩定離裝置、壓縮空氣系統高壓風(fēng)系統、電點(diǎn)火裝置、長(cháng)時(shí)間運行。2002 年6月將5號爐2、3.5號燃燒一次風(fēng)在線(xiàn)監測系統、氣膜冷卻風(fēng)系統以及PLC器改造成小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器，控制系統等組成。先后完成了兩次機組冷態(tài)啟動(dòng),6月19日又完成1.1 小油量氣化油槍工作原理了滑停試驗。從運行工況看，爐內燃燒穩定,運行小油量氣化油槍的工作原理是將液體燃料直參數完全滿(mǎn)足機組啟、停的技術(shù)曲線(xiàn)要求,205接霧化燃燒,在極短的時(shí)間內用燃燒產(chǎn)生的熱量Vh鍋爐啟動(dòng)1次用油0.20 t。5號爐小油量氣化對燃料進(jìn)行加熱氣化,使小油量氣化油槍在正常燃燒器改造成功后,哈爾濱熱電有限公司利用大燃燒過(guò)程中直接燃燒氣體燃料,從而提高了燃燒小修,先后將1~4號爐、6號爐的部分燃燒器改效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性強、呈收稿日期: 20070 -12-07作者簡(jiǎn)介:范云龍(1965 -) ,男,99年畢業(yè)于哈爾濱船舶工程學(xué)院機械制造工程專(zhuān)業(yè),助理工程師。-157-Vol. 30, No.2Heilongjiang Electric PowerApr. 2008完全透明狀,根部為藍色高溫火焰,中間及尾部為透明紅色火焰?；鹧鏈囟葹? 500~2000 C,與高溫等離子體極為相似。小油量氣化油槍結構如圖1所示。12181415圖2煤粉燃燒器簡(jiǎn)圄冷卻技術(shù),用稀相一次風(fēng)冷卻一-次燃燒室壁面,用引自送風(fēng)機出口的壓力風(fēng)冷卻二次燃燒室壁面。18 191617-2工業(yè)性應用試驗研究1一進(jìn)油管: 2-一儲存器: 3-調節閥: 4一機箱;哈爾濱熱電有限責任公司有6臺鍋爐,其中- ;風(fēng)量調節閥: 9-二次進(jìn)風(fēng)管: 10-爐口固1.2.3號爐為230Vh、倉儲式、熱風(fēng)送粉、四角切定蓋: 11一通風(fēng)道風(fēng)帽: 14-燃燒室: 15-氣化器: 16- 特接帽:圓煤粉爐,4、5號爐為205 Vh、倉儲式、乏氣送粉、17一儀表: 18- 連接管: 19一噴嘴后墻旋流燃燒器煤粉爐,6號爐為410 Vh、倉儲圖1小油量氣化油槍結構簡(jiǎn)圖式、熱風(fēng)送粉、四角切圓煤粉爐。試驗選擇在5號由于小油量氣化油槍出力小(20 kg/h) ,燃燒爐上進(jìn)行。5號爐為HC -410/100 -6型燃油鍋產(chǎn)生的熱量有限,油火焰極易被速度較高的冷-一爐,油改煤后出力為205 Vh煤粉爐，采用鋼球磨次風(fēng)粉吹滅，因此為保持油火焰穩定,采用了油火煤機、中間儲倉式制粉系統,共有6只燃燒器(下焰穩定技術(shù)。排布置4只旋流燃燒器,上排布置2只旋流燃燒壓縮空氣的作用是對燃油進(jìn)行霧化。由于壓器),鍋爐配有4只油槍(上、下排各2只油槍)，縮空氣流速較高,可將燃油擊碎至超細油滴,易于用于鍋爐啟動(dòng)和低負荷穩燃。完全燃燒。2.1燃燒系統改造方案高壓風(fēng)的作用是為油燃燒提供氧。該改造方案是將小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤1.2小油量 氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器粉燃燒器安裝在5號爐的2、3、5號燃燒器上,原小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器由一次一、二次風(fēng)粉系統不變,拆除原有的點(diǎn)火助燃油燃燒室、二次燃燒室、周界二次風(fēng)組成,其結構簡(jiǎn)槍,在原燃燒器人口前第-一個(gè)45°彎頭上安裝彎圖見(jiàn)圖2。小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器頭離心分離裝置,將煤粉進(jìn)行濃淡分離。與常規煤粉燃燒器的主要區別是煤粉在小油量氣為了防止結焦,在小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器簡(jiǎn)體內被高溫油火焰點(diǎn)燃并燃燒，向爐內噴出高溫火焰;煤粉在噴出常123規煤粉燃燒器后被回流的高溫煙氣點(diǎn)燃。一次燃燒室的作用:一次風(fēng)粉混合物經(jīng)濃淡分離后,濃相煤粉進(jìn)入一次燃燒室與氣化燃燒生成的高溫火焰混合,析出揮發(fā)分并著(zhù)火燃燒。二次燃燒室的作用:稀相煤粉進(jìn)入二次燃燒室與濃相著(zhù)火燃燒的煤粉混合并被點(diǎn)燃,將點(diǎn)燃的煤粉火焰噴人爐膛,火焰長(cháng)度可達5 m。I|周界二次風(fēng)的作用:冷卻二次燃燒室壁面,防56. LJ止燃燒器燒損和結焦。由于煤粉燃燒在燃燒器簡(jiǎn)體內進(jìn)行,燃燒器1-氣化油槍宣: 2蓄熱體; 3-- -次燃繞室: 4- 二次燃燒室:簡(jiǎn)體內煙氣溫度為1000C左右,如金屬壁面冷5風(fēng)膜進(jìn)風(fēng)門(mén): 6冷卻風(fēng)管道: 7- -風(fēng)膜間: 8稀相室卻效果不好，容易造成燃燒器超溫燒損。為了防圈3小油量氣化燃燒器簡(jiǎn)圉止燃燒器發(fā)生燒損現象,在燃燒器上采用了氣膜-158一第30卷第2期黑龍江電力2008年4月煤粉燃燒器簡(jiǎn)壁設置了三級風(fēng)膜冷卻,能起到防，燃燒器 的煤粉著(zhù)火影響較大,- :次風(fēng)速過(guò)高將導結焦抗燒損作用，同時(shí)補充二次風(fēng)室燃燒氧量。致煤粉著(zhù)火推遲,燃燒不穩;一次風(fēng)速偏低則容易風(fēng)膜由空氣預熱器人口壓力冷風(fēng)提供,風(fēng)量大小造成燃燒器燒損及一次風(fēng)管積粉或堵管。因此，由風(fēng)門(mén)控制。點(diǎn)火一次風(fēng)速的合理選擇對小油量氣化直接點(diǎn)燃2.2 小油量氣化燃燒系統的構成煤粉燃燒器的煤粉穩定燃燒至關(guān)重要。根據試驗小油量氣化燃燒器系統由燃油系統、小油氣數據,鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)的一次風(fēng)速應為20 ~24化油槍、壓縮空氣、高壓風(fēng)、點(diǎn)火裝置和控制系統m/s。等組成。3.2 煤粉濃度對煤粉著(zhù)火特性的影響燃油系統由小油箱、油泵、手動(dòng)閥及電磁閥、煤粉濃度高有利于煤粉點(diǎn)燃著(zhù)火，但煤粉濃管道等組成。油壓為0.4 ~0.6 MPa,出力為20度太高會(huì )使點(diǎn)火初期氧量補充不足,不完全燃燒kg/h。增加,容易造成一一次風(fēng)管積粉燒損。因此煤粉濃小油量氣化油槍安裝在原油槍φ219管內，度的選擇對保證小油量氣化燃燒器的長(cháng)期穩定投前端配長(cháng)度280mm特制保溫磚,保溫磚內有一-運至關(guān)重要。根據試驗數據,一次風(fēng)速為23 m/s個(gè)帶錐度圓孔,能夠保證燃油氣化所需熱量及氣的冷態(tài)啟爐過(guò)程,給粉機轉速應保持在500 r/min化火焰穩定。以上。壓縮空氣系統由空氣壓縮機、手動(dòng)閥、電磁3.3二次風(fēng)對煤粉著(zhù)火特性的影響閥、管道等組成。壓縮空氣壓力為0. 25 ~0.3在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)初期，由于爐膛溫度和一次MPa。高壓風(fēng)系統引自高壓風(fēng)機,壓頭為5000 Pa,. 風(fēng)溫度很低, 提前摻人二次風(fēng)不但起不到助燃作風(fēng)量為3 000 m'/h,二次風(fēng)管采用φ76 x3鋼管。用,而且降低了火焰溫度,使燃燒不穩定。因此，點(diǎn)火裝置采用高壓自動(dòng)點(diǎn)火裝置,直接點(diǎn)燃在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)初期,為了保持煤粉燃燒穩定性,燃油。必須將二次風(fēng)全關(guān)。在鍋爐點(diǎn)火30 ~45 min后,為了提高煤粉燃燒的經(jīng)濟性,可逐漸開(kāi)大二次風(fēng)2.3監測與控 制系統控制系統與FSSS聯(lián)接,實(shí)現燃油速斷功能。擋板開(kāi)度,二次風(fēng)擋板開(kāi)度由20%開(kāi)大到80%。該控制系統采用德國西門(mén)子公司ST- 200系列可4冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中鍋爐升溫升壓曲.編程控制器( PLC)作為監控核心，用中達-斯米線(xiàn)測試克公司的HITECH系列觸摸屏作為人機界面,兩者之間由通訊口( RS485)交換數據,在觸摸屏上5號鍋爐在2、3、5號小油量氣化直接點(diǎn)燃煤顯示采集的數據,發(fā)出控制命令。監測與控制系粉燃燒器改造完成后,于2002年6月11日和6統能實(shí)現過(guò)程的啟、停,以及過(guò)程參數(壓力、溫月19日進(jìn)行了兩次冷態(tài)啟動(dòng)。度、風(fēng)速等)采集與監測、安全保護與聯(lián)鎖,確保第- -次冷態(tài)啟動(dòng):6月11日14時(shí)投入2、3、5系統安全,并能夠記錄過(guò)程參數。為了保證點(diǎn)火號小油量氣化油槍;14時(shí)10分投人2號給粉機,過(guò)程的穩定進(jìn)行,防止送粉- -次風(fēng)速過(guò)高、著(zhù)火不鍋爐開(kāi)始升溫升壓;14時(shí)40分投入3號給粉機。穩定及送粉-次風(fēng)速過(guò)低造成堵粉,在2、3號噴17時(shí)45分,汽溫升至408C汽壓升至3.15MPa燃器對應的一次風(fēng)管上安裝風(fēng)速在線(xiàn)測量系統，時(shí),由于省煤器出口溫度插座泄漏必須停爐處理，因此停止2、3號給粉機運行，停爐降壓處理實(shí)時(shí)測量- -次風(fēng)管內風(fēng)速。為了在點(diǎn)火過(guò)程或低負荷穩燃期間,監測點(diǎn)缺陷。第二次冷態(tài)啟動(dòng):6月19日9時(shí)投入2.3號火燃燒器壁面溫度變化,在燃燒器壁面安裝了4小油量氣化油槍,9時(shí)7分投入2號給粉機運行，個(gè)壁溫測點(diǎn),實(shí)時(shí)監測--、二次燃燒室壁面溫度，鍋爐開(kāi)始升溫升壓,9時(shí)30分投人3號給粉機運及時(shí)調整氣膜冷卻風(fēng)量,防止燒損燃燒器。行,11時(shí)汽機開(kāi)始沖轉暖機,11時(shí)43分汽機定速3鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中存在的問(wèn)題并列帶負荷,13時(shí)40分鍋爐停油全燒煤粉。6月11日鍋爐啟動(dòng)的鍋爐升溫、升壓曲線(xiàn)見(jiàn)3.1一次風(fēng)速對煤粉著(zhù) 火特性的影響一次風(fēng)速的高低對小油量氣化直接點(diǎn)燃煤粉圖4、圖5。一159一Vol. 30,No. 2Heilongjiang Electric PowerApr. 2008500各臺爐上應用,主要是解決冷爐啟動(dòng)時(shí)的煤粉來(lái)ρ 400~源問(wèn)題。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有熱風(fēng)不能制粉,粉300倉中沒(méi)有煤粉,1 ~3號爐有輸粉機,6號爐兩套制200粉系統之間有輸粉機,和其它爐之間沒(méi)有輸粉機。1~3爐帶廠(chǎng)用電,常年保證有兩臺爐運行,因此第三臺爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)可以從其它爐輸粉。經(jīng)現場(chǎng)時(shí)聞/min分析,在6號爐甲制粉系統和5號爐乙制粉系統圖45 號鍋爐升溫曲線(xiàn)之間架設輸粉機,在1臺100 MW機組運行時(shí)啟。動(dòng)另一臺機組,可從鄰爐輸粉。6.2油系統的改造在5號爐試驗時(shí),采用油箱、油泵向小油量氣B3化油槍供油,由于現場(chǎng)溫度高，油箱內存放柴油不符合防火規定，每次啟爐向小油箱內注油也不方0255075100125150175200225便,因此對現場(chǎng)原有油系統進(jìn)行了改造,利用回油時(shí)間/min管道作為小油量氣化系統的供油管道。油系統的;供回油從1號爐至6號爐,在6號爐回油管道上圈55 號鍋爐升壓曲線(xiàn)加人1個(gè)調節門(mén),關(guān)小調節門(mén),將回油管道壓力降從2次鍋爐升溫升壓試驗看出,鍋爐升溫升到0.6 MPa,能滿(mǎn)足1 ~6號爐使用小油量氣化系壓速度能夠滿(mǎn)足鍋爐啟動(dòng)的需要。鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)統,解決了小油泵和現場(chǎng)放置油箱防火的問(wèn)題。至并列消耗的輕柴油量為200 kg,每次啟動(dòng)可節消除了小油泵跳閘和油箱油位調整的問(wèn)題，大油約大量燃油。，槍和小油量點(diǎn)火系統同時(shí)備用,操作便捷,迅速，5與使用常規油槍的經(jīng)濟性和安全回油系統可同時(shí)滿(mǎn)足多臺爐啟爐使用。7結束語(yǔ)性對比分析小油量氣化直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器在5號鍋爐哈爾濱熱電有限責任公司在1 ~6號爐應用上每次啟動(dòng)可節約柴油7~8 t。在試驗期間,利推廣小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器得出如用小油量氣化直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器啟動(dòng)機組與使下結論:用油槍相比,爐膛火焰明亮，能見(jiàn)度較高,燃燒比a.能夠直接點(diǎn)燃煤粉,燃燒穩定,燃燒器不結較完全,未發(fā)現鍋爐尾部出現二次燃燒、煙溫升焦、不燒損,達到鍋爐少油啟動(dòng)的目的。高爐內燃燒不穩的滅火現象。主汽溫升平穩,受.b.小油量氣化油槍的出力為18 ~20 kg/h,每熱面壁溫未出現超溫現象，啟動(dòng)時(shí)間與燃油基本次啟動(dòng)耗油僅為200 kg。一致。c.在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中,點(diǎn)火- -次風(fēng)速為 .另外,采用油槍啟動(dòng)鍋爐時(shí),為防止未完全燃20 ~ 24 m/s,煤粉燃燒穩定,火焰明亮。燒油滴污染除塵器電極,除塵器只能在撒掉油槍d.完全能夠使鍋爐在冷態(tài)下啟動(dòng)并列,啟動(dòng)后投運,這樣啟動(dòng)期間大量的較黑粉塵未經(jīng)處理時(shí)間與用常規油槍的相同。排入大氣,造成環(huán)境污染。采用小油量氣化直接e.在機組低負荷運行工況下,可以實(shí)現機組點(diǎn)燃煤粉燃燒器時(shí),鍋爐在開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)即可投入少油穩燃運行。電除塵器,大大減少了粉塵的排放。f.鍋爐在開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)就可以投入電除塵器，大大減少了粉塵排放。6應用時(shí)對原有設備進(jìn)行的改造6.1煤粉來(lái)源(編輯侯世賽)小油量氣化燃燒直接點(diǎn)燃煤粉燃燒器技術(shù)在一160-