雾化小油枪的节能应用

2014-06-01

中国设备工程 2014年5期

关键词：油枪冷态磨煤机

（华电国际莱城发电厂，山东莱芜 271100）

雾化小油枪的节能应用

刘芳军

（华电国际莱城发电厂，山东莱芜 271100）

针对传统电站锅炉点火油枪耗油量大、燃尽率低、污染大等问题。阐述了微油点火燃烧器的工作原理及应用情况。并针对运行中存在的问题，提出了改进措施。

微油点火；燃烧器；锅炉；节油；冷态

一、锅炉燃烧系统概况

某厂300MW锅炉为亚临界中间一次再热控制循环汽包锅炉，该锅炉为单炉膛、平衡通风、固态排渣、四角切圆燃烧方式，设计燃煤为高挥发份烟煤，点火、助燃用油为0#柴油，采用正压直吹式制粉系统。

制粉系统配置3台BBD4060双进双出磨煤机系统。每台磨煤机的一端带四角一层一次风喷嘴，对应一层燃烧器，一台磨煤机带2层一次风喷嘴，3台磨煤机带6层一次风喷口，正常工况下投3台磨煤机带MCR工况。微油燃烧器安装在A磨煤机A2燃烧器4个角上，每只燃烧器安装1只压缩空气雾化微油点火枪、图像火检监视装置。

二、微油点火装置工作原理

微油点火就是将燃油经机械雾化成超细油滴进行燃烧，从而大幅提高燃烧效率及火焰温度。燃烧的火焰刚性强，温度高达1 500～2 000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉燃烧，实现电站锅炉启动、滑停及低负荷稳燃。微油燃烧产生的高温火核使煤粉混合物发生一系列物理和化学反应，进而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速燃烧的目的。其燃烧器构造如图1所示。

图1 油燃烧器示意图

微油点火油枪参数如表1所示。

表1 微油点火枪参数

三、机械雾化小油枪点火系统

1．微油油枪

点火油枪的雾化方式，为机械雾化。其原理是将具有一定压力的燃油通过分油器进入雾化旋流片，经过雾化旋流片的切向槽转变为旋转液流，离开喷嘴出口处即可形成一股中空的薄膜流，受空气阻力后破碎成细液滴。如图2所示。

图2 微油油枪结构图

该种雾化方式系统简单，雾化效果好，无须设计雾化压缩空气回路；同时对燃油压力稳定性要求不高，无须配置单独的燃油减压和蓄能装置，满足燃油主路油压即可。

单支油枪设计出力为80～100kg/h。按燃煤煤质特性设计，单只油枪出力80kg/h即可满足点火要求，但考虑到实际使用中煤质下降，设计的油枪出力预留的裕量，强化煤粉的燃烧，从而提高点火初期煤粉的燃尽度，保证锅炉运行安全。

2．微油点火燃烧器

将A2层对应的4台燃烧器改为微油点火煤粉燃烧器。每只微油点火煤粉燃烧器的出力按原燃烧器出力进行设计，满足磨煤机启动要求。在点火时，该燃烧器作为点火燃烧器用，当点火完成后，该燃烧器作为主燃烧器用，完全可以满足锅炉点火和升温、升压的需求。

微油点火煤粉燃烧器主要由喷口、二级燃烧筒、一级燃烧筒、浓缩装置、微油点火器等组成。其结构如图3所示。

油燃烧器（油枪、点火枪、油火检等）放入防磨套管内，从煤粉弯头处轴向插入至微油点火燃烧器的一级燃烧筒处。轴向插入相对于径向插入具有如下优点。

(1)可有效避免燃烧器壁面局部高温，防止燃烧器筒体烧损或结渣。

(2)径向插入时，油火焰易在燃烧器内形成紊流区，对风粉的正常流动有一定的影响，严重时燃烧器内会有积粉、结焦现象；而轴向插入与煤粉气流方向一致，能有效的避免这个问题。

3．助燃风系统

助燃风取自冷一次风联络母管，两侧各布置一根助燃风主管道，从炉后引到炉前，四个角的助燃风分支管从助燃风主管道上接出引到油燃烧器处。微油点火油枪运行前，启动一次风机运行，并将2台的手动蝶阀、1台DN65手动蝶阀全部开启，通过风量标定装置（靠背管+U型差压计），调节其中1台DN125手动蝶阀的阀位，使助燃风量在适合范围，调节后此手动蝶阀阀位不再变化。停运时，为避免大量冷的助燃风进入燃烧器，降低一次风粉温度而影响燃烧，将另外1台DN125手动蝶阀关闭，保留DN65手动蝶阀开启对油燃烧器吹扫保护即可。

4．图像火检系统

为监视微油点火燃烧器的火焰情况，方便运行人员调整燃烧，在每个微油点火燃烧器上各安装1套图像火检装置，每台炉共4套。

每只图像火检探头所需要的冷却风流量为160m3/h，压力〉3．5kPa即可。可利用原助燃风机及管道系统，在炉前每个角接一路管道至图像火检。

冷态启动时，可启动原助燃风机供给图像火检冷却风，一次风机运行稳定后，可开启原助燃风冷一次风风门，停运风机。图像火检探头安装在改造层对应燃烧器的煤火检附近，监视燃烧器喷口的燃烧情况。

图3 微微油点火器结构

5．控制系统

每台微油点火燃烧器配一台就地控制箱，共4台，分别放置在燃烧器的平台附近。就地控制箱可以对每个微油点火油枪实现 “就地/远方”控制，并接受锅炉MFT控制。与DCS连接采用硬接线方式，在操作员站上完成远程控制。

四、微油点火启动情况

1．冷态升炉时的微油点火的准备工作

(1)锅炉点火前要投入锅炉暖风器运行，尽可能维持较高的二次风温。投入空预器连续吹灰，按照机组正常启动步骤。

(2)当炉膛烟温达250℃左右、二次风温达60℃时，开始执行小油枪投运前的准备工作。

(3)将B层油枪切至A层油枪运行，B层油枪停运后，及时关闭其辅助风门。

(4)变频启动并运2台一次风机（工频启动时，启动一台一次风机），调节一次风压至7～9kPa。

(5)调整各油角小油枪助燃风量合适，维持助燃风压力在1000Pa；确认原助燃风机出口门关，打开一次风至图像火检冷却风门。

(6)开启A2层燃烧器对应周界风（周界风调整开度不宜太大，点火前暂定开度为40%左右。小油枪点火正常后，可根据图像火检监视的燃烧状况调整A2层一次风喷口周界风的开度）。

2．冷态升炉过程

(1)从DCS逐只投入A2层各燃烧器对应的小油枪，就地检查机械雾化小油枪应着火运行正常（满足该角“油角阀开到位”、“油火检有火” “吹扫阀关到位”时，DCS判定“微油点火油枪正在运行”），各小油枪火检指示正确。

(2)检查二次风温达80℃，按照磨煤机正常启动步骤，开启A2层BSOD，启动A磨煤机暖磨。（全关冷风调节门，用热风暖磨）

(3)启动A2给煤机，维持给煤机最小出力12t/h运行。检查小油枪着火良好，逐渐开启容量风挡板，适当调节旁路风挡板开度，并到就地通过看火孔检查煤粉着火情况是否良好。

(4)A磨煤机维持低料位、无料位运行，并到锅炉附近查看锅炉内部燃烧是否良好，燃烧器的A2层煤火检信号指示稳定后，逐只撤出A层大油枪。每撤出一只油枪，要就地观察燃烧情况，应确保小油枪带A2层粉着火良好，否则应推迟撤出大油枪，直至小油枪带A2层粉着火良好后，方可全部撤出A层大油枪。

(5)根据锅炉热负荷需要，适当开大A磨容量风挡板开度，增加出力，控制合适的升温、升压速度。若锅炉热负荷太高，无法控制时，可短时停止给煤机运行或关闭一只BSOD（冷态启动暖机期间，可保留3只燃烧器运行）。停用燃烧器应进行吹扫，防止因风速较低，造成积粉自燃。停运燃烧器吹扫完毕后，应退出其对应机械雾化小油枪运行。燃烧器重新投运时，应先投入其机械雾化小油枪，方可开启BSOD。

(6)根据氧量数值及锅炉的升温、升压情况和炉膛燃烧情况，适当调整送风量和所投粉燃烧器的二次风档板开度以及A磨煤机出力。

(7)机组并列后，逐渐提高一次风压，根据机组负荷，按单角操作的原则，投入A磨煤机A1侧运行。

(8)启动另一台制粉系统运行。两台制粉系统运行稳定后，机组负荷180MW，退出小油枪运行。

五、微油点火节油效果及维修方法

1．点火节油效果

随着检修运行人员的日益熟练投用微油点火，每次冷态开机耗油一直维持较低的水平，冷态开机的话平均耗油12t左右。如果采用大油枪启动，冷态开机耗油约为90t。因此，应用机械雾化微油点火的节油量为：90-12=78t，节油率达86．6%。锅炉采取微油点火后，在发动机并网后，就可以投入电除尘，减少了粉尘的排放，优化了环境。

2．维修方法

(1)高能点火器不打火。如果高能点火器蓄能器观察镜内有亮光闪烁，但点火杆不打火，此现象一般是由于点火杆长期被油烟污染影响导电性所致，将点火枪杆前端擦拭干净即可。

(2)高能点火器打火正常，就地和远方均无火信号。这种现象一般是由于油枪头堵塞，未喷油，取出清洗即可。

(3)燃烧器喷口处易结焦，燃烧器壁温超温。主要由燃尽率高、一次风速偏低引起，实际工作中一定要加强就地检查，及时打焦。

(4)锅炉点火前，提前投入暖风器，提高热二次风温。尽可能的提高磨煤机出口风温，增加燃尽率。