西安熱工研究院發(fā)電廠微油點(diǎn)火技術(shù)講義

西安熱工研究院發(fā)電廠微油點(diǎn)火技術(shù)講義第一頁(yè)，共37頁(yè)。二○○八年十一月第二頁(yè)，共37頁(yè)。1、煤粉鍋爐節(jié)約燃油背景；2、煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀；3、微油點(diǎn)火技術(shù)；4、微油點(diǎn)火的一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；5、西安熱工研究院在煤粉鍋爐點(diǎn)火方面的工作。第三頁(yè)，共37頁(yè)。我國(guó)石油資源短缺，但消耗巨，大量需要依靠進(jìn)口，石油已成為影響我國(guó)能源和經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略物資。而我國(guó)燃料油消費(fèi)主要用于發(fā)電、冶金、化工、輕工等行業(yè)。其中電力行業(yè)的用量最大，占消費(fèi)總量的27%

；所以節(jié)約電力行業(yè)燃油具有重大意義。今年7月23日，國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，研究部署加強(qiáng)節(jié)油節(jié)電工作和開(kāi)展全民節(jié)能行動(dòng)，審議并原則通過(guò)《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例(草案)》和《民用建筑節(jié)能條例(草案)》。國(guó)家電監(jiān)會(huì)日前也印發(fā)通知，要求電力行業(yè)全面貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)油節(jié)電工作的通知》精神，進(jìn)一步做好節(jié)油節(jié)電工作。第四頁(yè)，共37頁(yè)。機(jī)組容量（MW）冷態(tài)啟動(dòng)次數(shù)（次/臺(tái)年）平均冷態(tài)啟爐一次用油量（噸/臺(tái)次）平均停爐用油量（噸/臺(tái)次）年啟停機(jī)用油量（噸/臺(tái)次）年平均穩(wěn)燃用油量（噸/臺(tái)）最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷（%）平均最高最低平均最高最低5010.749.819.891.521.64122.8748.765.9780501008.8419.841.865.664.68216.40312.261.7280501257.6529.5253.274.410.88309.06119.6251.8164482004.8750.412587.289.48291.66276.856.2280403005.26146.8373620.0325.84908.24546.853.480356003.4124.67262708.16451.62359.83850302000年燃煤機(jī)組用油情況調(diào)查表第五頁(yè)，共37頁(yè)。2000年單臺(tái)燃煤機(jī)組用油情況（根據(jù)原文數(shù)據(jù)繪制）第六頁(yè)，共37頁(yè)。節(jié)約燃油一直是火力發(fā)電企業(yè)追求的目標(biāo)。1、早期的電力工業(yè)，以小容量火力發(fā)電機(jī)組為主，當(dāng)時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員曾采用滅火打炮方式啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)油耗。2、早期的馬弗爐點(diǎn)火技術(shù)。3、將油槍置入一次風(fēng)管內(nèi)的小油槍點(diǎn)火啟動(dòng)節(jié)油技術(shù)可追溯到20世紀(jì)60年代末期。4、70年代中后期開(kāi)始，在原馬弗爐基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的各種預(yù)燃室開(kāi)始在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。5、無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，我國(guó)也研究的較早，1982年當(dāng)時(shí)的安徽省電力工業(yè)局在淮南田家埯電廠進(jìn)行的電弧點(diǎn)火啟動(dòng)技術(shù)已通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)鑒定。6、目前，等離子、小油槍、微油點(diǎn)火已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。第七頁(yè)，共37頁(yè)。2

煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的

發(fā)展與現(xiàn)狀馬弗爐點(diǎn)火系統(tǒng)示意圖第八頁(yè)，共37頁(yè)。早期小油槍點(diǎn)火燃燒器示意圖第九頁(yè)，共37頁(yè)。等離子發(fā)生器工作原理圖第十頁(yè)，共37頁(yè)。2

煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的

發(fā)展與現(xiàn)狀優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)挝蝗莘e內(nèi)，能量高度集中，能快速順利得點(diǎn)燃煤粉；等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性粒子，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促使燃料完全燃燒，該技術(shù)已逐步得到推廣。缺點(diǎn)：①等離子發(fā)生器系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜。等離子發(fā)生器包含有高功率電源系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等。②等離子發(fā)生器的陰極在高溫下容易氧化，并且這種氧化是不均勻的，因?yàn)榈入x子弧的穩(wěn)定性難以得到保證。③等離子點(diǎn)火器成本較高，一次性投資費(fèi)用大。一臺(tái)300MW鍋爐，市場(chǎng)售價(jià)為300～400萬(wàn)人民幣。④事故停爐、啟動(dòng)等情況下，等離子點(diǎn)火器可靠性不夠高。市場(chǎng)應(yīng)用情況：目前，等離子點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)已應(yīng)用的煤種：揮發(fā)粉﹥20％煙煤；機(jī)組容量等級(jí)：50MW、100MW、125MW、300MW、600MW、1000MW；燃燒方式：切向燃燒直流燃燒器、墻式燃燒旋流燃燒器；制粉系統(tǒng)類型：鋼球磨中儲(chǔ)式、雙進(jìn)雙出鋼球磨直吹式、中速磨直吹式和風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)；已應(yīng)用機(jī)組數(shù)量300余臺(tái)鍋爐，總裝機(jī)容量近9000萬(wàn)千瓦。第十一頁(yè)，共37頁(yè)。2

煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的

發(fā)展與現(xiàn)狀小油槍點(diǎn)火300MW四角爐貧煤直流燃燒器第十二頁(yè)，共37頁(yè)。2

煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的

發(fā)展與現(xiàn)狀優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一次性投資小，可靠性高。缺點(diǎn)：①由于煤粉經(jīng)過(guò)小油槍后在小空間內(nèi)燃燒距離有限，所以無(wú)法形成穩(wěn)定的煤粉火焰，也就無(wú)法在鍋爐冷爐啟動(dòng)初始投粉，因而，相對(duì)于微油燃燒器，其節(jié)油效果較差；②小油槍一般采用機(jī)械霧化，霧化效果相對(duì)于介質(zhì)霧化差，造成油燃燒不充分，所以在鍋爐啟動(dòng)初期一般不投用電除塵器；③少油燃燒技術(shù)的耗油量比微油燃燒技術(shù)大3～4倍。市場(chǎng)應(yīng)用情況：這種點(diǎn)火方式，在一定范圍得到應(yīng)用，也收到了一定的節(jié)油效果，但從實(shí)際效能方面來(lái)看，傳統(tǒng)的油火焰與煤粉氣流平行射流或是小角度交叉射流點(diǎn)火的方式效果劣于油火焰與煤粉氣流大角度交叉射流的點(diǎn)火方式。值得一提的是，小油槍點(diǎn)火技術(shù)是從上個(gè)世紀(jì)六十年代發(fā)展起來(lái)的，技術(shù)較為成熟，應(yīng)用也較為廣泛，從煤種范圍來(lái)說(shuō)，可以用于點(diǎn)燃從褐煤到無(wú)煙煤的所有煤種。從爐型方面來(lái)看，其可應(yīng)用于四角燃燒、墻式燃燒和下沖火焰燃燒等燃燒方式。第十三頁(yè)，共37頁(yè)。2

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發(fā)展與現(xiàn)狀某公司開(kāi)發(fā)的微油燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖第十四頁(yè)，共37頁(yè)。2

煤粉鍋爐節(jié)油技術(shù)的

發(fā)展與現(xiàn)狀優(yōu)點(diǎn)：①微油點(diǎn)火節(jié)油率可達(dá)90%以上，可以實(shí)現(xiàn)冷爐直接點(diǎn)火，低負(fù)荷穩(wěn)燃，在鍋爐點(diǎn)火后即可以投用電除塵，環(huán)保效益好。②微油點(diǎn)火系統(tǒng)可靠性高。③微油點(diǎn)火投資成本低。④對(duì)煤質(zhì)、操作參數(shù)（如風(fēng)速、煤粉濃度等）變化適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：在同樣點(diǎn)火能量的條件下，點(diǎn)火性能沒(méi)有等離子體好；對(duì)于無(wú)煙煤鍋爐，目前冷態(tài)啟動(dòng)尚不能達(dá)到90%以上的節(jié)油率。工程應(yīng)用情況：氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)已成功應(yīng)用的煤種：貧煤、劣質(zhì)煙煤、煙煤和褐煤；同時(shí)株州電廠無(wú)煙煤試驗(yàn)臺(tái)試燒成功，機(jī)組容量等級(jí)：50MW、100MW、125MW、200MW、300MW和500MW；燃燒方式：切向燃燒直流燃燒器、墻式燃燒旋流燃燒器；制粉系統(tǒng)類型：鋼球磨中儲(chǔ)式、雙進(jìn)雙出鋼球磨直吹式、中速磨直吹式和風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)；已應(yīng)用機(jī)組數(shù)量20余臺(tái)鍋爐(如中電投貴溪電廠、大唐田家庵電廠)，采用氣化小油槍點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)，在基建調(diào)試階段可以節(jié)約大量的燃油，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。第十五頁(yè)，共37頁(yè)。其他點(diǎn)火方式可燃?xì)怏w點(diǎn)火近年來(lái)，也有研究者利用天然氣、液化氣以及沼氣等可燃?xì)怏w作為激發(fā)點(diǎn)火源，采用強(qiáng)制預(yù)混式燃燒方式，先在預(yù)燃室中點(diǎn)燃煤粉氣流并使之穩(wěn)定燃燒，再由噴出煤粉火炬去加熱爐膛并最終點(diǎn)燃鍋爐的主煤粉氣流，這樣用煤粉預(yù)熱室代替了油槍，從而達(dá)到了節(jié)油目的。電阻加熱點(diǎn)火粉煤和空氣混合流送給煤粉燃燒器，經(jīng)旋流葉片產(chǎn)生濃淡分離，在點(diǎn)火室內(nèi)表面形成濃度高而流速低的煤粉直接點(diǎn)火區(qū)域；煤粉與加熱到給定溫度1000~1200℃的陶瓷點(diǎn)火器相撞，導(dǎo)致煤粉不斷揮發(fā)而連續(xù)點(diǎn)火。感應(yīng)加熱無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)利用中頻電源對(duì)冷空氣進(jìn)行加熱，產(chǎn)生700℃以上的高溫空氣點(diǎn)燃冷態(tài)煤粉。第十六頁(yè)，共37頁(yè)。第十七頁(yè)，共37頁(yè)。設(shè)計(jì)原則1.采用內(nèi)燃式燃燒器，利用高溫火焰點(diǎn)燃集中高濃度的小部分煤粉，充分利用濃煤粉的火焰?zhèn)鞑ツ芰?，將其它煤粉點(diǎn)燃；2.啟動(dòng)過(guò)程必須保證啟動(dòng)的安全，不爆燃、不二次燃燒、滿足啟動(dòng)曲線。3.正常運(yùn)行中不影響正常燃燒組織，不結(jié)渣、不超溫，鍋爐效率不降低，NOx的排放不增加。第十八頁(yè)，共37頁(yè)。微油點(diǎn)燃貧煤、無(wú)煙煤的關(guān)鍵1.微油點(diǎn)火于等離子點(diǎn)火的不同；功率可以增大有利于劣質(zhì)煤的點(diǎn)燃。煤油搶風(fēng)造成點(diǎn)燃困難，增加了二次燃燒的可能。2.油槍配風(fēng)帶來(lái)的問(wèn)題流速高點(diǎn)燃困難。阻力大進(jìn)粉困難。3.氣化油槍的出力限制點(diǎn)燃。4.對(duì)正常燃燒的影響必須認(rèn)真對(duì)待。第十九頁(yè)，共37頁(yè)。煤粉能否點(diǎn)著，著火后如何提高煤粉燃盡程度（低揮發(fā)份煤、高灰份煤）；燃燒器是否會(huì)發(fā)生燒壞；燃燒器內(nèi)部是否發(fā)生結(jié)渣；改造后鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃特性會(huì)不會(huì)發(fā)生變化；改造后是否會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)結(jié)渣加??；改造后NOx排放量是否會(huì)增加；燃燒器整體阻力如何確定；冷爐點(diǎn)火階段是否會(huì)發(fā)生爐內(nèi)爆燃；尾部受熱面是否會(huì)發(fā)生二次燃燒；對(duì)于直吹式系統(tǒng)如何控制鍋爐升溫、升壓速率；如何增加燃燒器的防磨性能；在冷爐點(diǎn)火初期是否可以投電除塵。第二十頁(yè)，共37頁(yè)。對(duì)于優(yōu)質(zhì)煙煤，很少量的油（20~50kg/h)，可以將煤粉很好的引燃；在冷爐狀態(tài)，煤粉燃盡率可達(dá)80%左右。但應(yīng)關(guān)注燃燒器燒損和燃燒器內(nèi)部結(jié)渣問(wèn)題；對(duì)于貧煤，適當(dāng)增加油量，油量的大小應(yīng)該根據(jù)燃燒器功率通過(guò)試驗(yàn)或計(jì)算確定；對(duì)于無(wú)煙煤，目前成功的例子較少，有待于在這方面的突破。第二十一頁(yè)，共37頁(yè)。采用氣膜冷卻風(fēng)技術(shù)（目前該類型燃燒器還沒(méi)有燒損的報(bào)道，只有燃燒器內(nèi)部結(jié)焦的報(bào)道）；燃燒器內(nèi)部氣流必須合理組織，尤其要控制火焰的動(dòng)量；油火焰要位于燃燒器中心，實(shí)現(xiàn)理論上的粉包火；噴口應(yīng)選用能承受1200℃以上的高溫材質(zhì)；在燃燒器壁面上加裝壁溫測(cè)點(diǎn)，控制燃燒器各級(jí)燃燒室壁面溫度低于600℃。

第二十二頁(yè)，共37頁(yè)。增強(qiáng)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃性能的主要措施是煤粉濃縮燃燒、在燃燒器噴口加裝穩(wěn)燃器；由于微油燃燒器一般采用中心濃縮，而且油槍投運(yùn)時(shí)噴口火焰溫度較高，所以目前還無(wú)法設(shè)計(jì)針對(duì)該型燃燒器的穩(wěn)燃器；對(duì)于直流燃燒器，由于是中心濃縮，同時(shí)取消了穩(wěn)燃器，所以低負(fù)荷穩(wěn)燃能力略有降低，對(duì)于旋流燃燒器，低負(fù)荷能力要增強(qiáng)。第二十三頁(yè)，共37頁(yè)。微油燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)，要保證燃燒器面積選擇合適；投運(yùn)油槍時(shí)，燃燒器內(nèi)部一次風(fēng)粉溫度增加，體積膨脹，一次風(fēng)出口速度成倍增加，為了降低阻力，一些公司將燃燒器面積放大，這樣在燃燒器作為主燃燒器正常使用時(shí)容易結(jié)焦。一般在微油燃燒器上都設(shè)計(jì)有周界風(fēng)、氣膜風(fēng)，防止噴口周圍結(jié)焦。

第二十四頁(yè)，共37頁(yè)。微油燃燒器阻力應(yīng)接近于原燃燒器阻力，這主要靠設(shè)計(jì)合理的煤粉濃縮比，噴口截面積等實(shí)現(xiàn)；在投運(yùn)油槍時(shí)，燃燒器內(nèi)煤粉空氣混合物溫度升高，速度增加，阻力會(huì)增加很快，因此應(yīng)該考慮投運(yùn)油槍時(shí)的阻力；各個(gè)廠家均有自己獨(dú)到的設(shè)計(jì)方法。第二十五頁(yè)，共37頁(yè)。采用微油點(diǎn)火技術(shù)改造后，鍋爐總體的NOx排放量變化不會(huì)很大，因?yàn)閮H靠燃燒器改造只能影響NOx排放量的10~20%；在微油控制與鍋爐FSSS邏輯相結(jié)合比較好的情況下，一般不會(huì)發(fā)生爐內(nèi)爆燃現(xiàn)象；在冷爐點(diǎn)火階段，只要積極吹灰、積極進(jìn)行清灰（倉(cāng)泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行），一般不會(huì)發(fā)生尾部二次燃燒；設(shè)計(jì)時(shí)，把握好直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)的性能是控制鍋爐升溫、升壓的關(guān)鍵；在冷爐點(diǎn)火初期一般可以投運(yùn)電除塵器。第二十六頁(yè)，共37頁(yè)。熱工研究院是電力行業(yè)較早開(kāi)展煤粉鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃節(jié)油研究的單位。在煤粉鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃方面積累大量試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和改造經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于煤粉鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃節(jié)油技術(shù)新的研究熱點(diǎn)方向，正在積極地開(kāi)展一些研究工作。如：墻式燃燒鍋爐啟、停磨不投油技術(shù)研究、鍋爐少油點(diǎn)火技術(shù)研究、鍋爐純氧點(diǎn)火技術(shù)等研究項(xiàng)目。第二十七頁(yè)，共37頁(yè)。建立了一套單火嘴燃煤試驗(yàn)臺(tái)，模擬比例在1:4，即10MW功率單火嘴燃燒熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)。其功能為：

開(kāi)發(fā)單火嘴燃燒器；

具備研究油燃燒器特性，可研究開(kāi)發(fā)高效油槍設(shè)備；

具備單火嘴煤燃燒器的熱態(tài)試燒功能，可以模擬不同著火特性的煤種；

具備測(cè)量煤結(jié)焦和沾污特性能力；

具備測(cè)量燃燒過(guò)程中NOx、SOx、CO有害物排放狀況以及過(guò)程；

具備開(kāi)發(fā)環(huán)保設(shè)備特點(diǎn)，尾部可進(jìn)行各類凈化煙氣特性產(chǎn)品試驗(yàn)。第二十八頁(yè)，共37頁(yè)。第二十九頁(yè)，共37頁(yè)。第三十頁(yè)，共37頁(yè)。第三十一頁(yè)，共37頁(yè)。第三十二頁(yè)，共37頁(yè)。純氧點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)的工作過(guò)程分三個(gè)階段，原理分析如下：第一階段：初期點(diǎn)火階段在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)時(shí)，一次燃料（助燃油或天然氣）經(jīng)由點(diǎn)火槍中間的助燃燃料通道噴入爐膛，在即將進(jìn)入爐膛前少量純氧經(jīng)過(guò)點(diǎn)火槍的通道1與助燃燃料預(yù)混，并在離開(kāi)點(diǎn)火槍后被電打火產(chǎn)生的電弧點(diǎn)燃，由于摻混了純氧，燃燒速率很高，釋放大量熱量，并形成高溫?zé)煔猓坏诙A段：助燃煤粉階段煤粉和一次風(fēng)粉混合物通過(guò)主燃燒器的一次風(fēng)通道進(jìn)入爐膛，在它們離開(kāi)燃燒器后，大量純氧通過(guò)通道與一次風(fēng)粉混合物進(jìn)行混合；在離點(diǎn)火槍出口一定距離，助燃燃料燃燒形成的高溫?zé)煔馀c純氧一次風(fēng)粉混合物摻混，提升了煤粉顆粒的溫度并達(dá)到著火點(diǎn)。在持續(xù)不斷的純氧的助燃下，燃燒十分迅猛，