微油點(diǎn)火技術(shù)在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

微油點(diǎn)火技術(shù)在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

0燃料費(fèi)用加大發(fā)電成本隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，日夜負(fù)荷差異很大。因此，有必要在電網(wǎng)中參與更多的機(jī)組峰的調(diào)節(jié)，從而顯著增加燃燒和助燃油量。此外，鍋爐的啟動(dòng)過程中總是需要幫助使用汽油，而電除垢器不能使用，污染相當(dāng)嚴(yán)重。此外，隨著大量燃料消耗，在燃料采購(gòu)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、硬件設(shè)備等方面的成本肯定會(huì)增加。因此,微油點(diǎn)火技術(shù)的研究與應(yīng)用,有著重要的意義。1微油噴射原理和系統(tǒng)組成1.1點(diǎn)火及燃燒方法微油點(diǎn)火原理:先利用壓縮空氣的高速射流將柴油直接擊碎,霧化成超細(xì)油滴進(jìn)行燃燒,同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)燃料進(jìn)行初期加熱,擴(kuò)容,后期加熱,在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化,使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料,從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰(剛性極強(qiáng)、其傳播速度極快超過聲速、火焰呈完全透明狀(根部為藍(lán)色,中間及尾部為透明白色),火焰中心溫度高達(dá)1500～2000℃,如圖1所示。氣化小油槍所用壓縮空氣主要是用于點(diǎn)火時(shí)實(shí)現(xiàn)燃油霧化、正常燃燒時(shí)加速燃油氣化及補(bǔ)充前期燃燒需要的氧量;高壓助燃風(fēng)主要用于補(bǔ)充后期加速燃燒所需的氧量。煤粉點(diǎn)燃原理:微油槍著火后,產(chǎn)生的高溫火核直接加熱經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的煤粉燃燒器內(nèi)的濃煤粉氣流,加熱速率極高,使得這部分濃煤粉在極短時(shí)間內(nèi)析出揮發(fā)分并迅速燃燒。揮發(fā)分著火后更加劇的煤粉顆粒的溫升速度,使得煤粉顆粒特性發(fā)生變化,發(fā)生劇烈燃燒,濃相煤粉著火后點(diǎn)燃稀相煤粉,在燃燒器出口形成煤粉燃燒的主火炬,最終噴入爐膛內(nèi)。1.2鍋爐燃料的主要作用微油點(diǎn)火系統(tǒng)主要由微油點(diǎn)火燃燒器、油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。各系統(tǒng)主要作用如下:(1)微油點(diǎn)火燃燒器在原煤粉燃燒器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì),主要作用是代替原燃燒器,采取了耐熱、防磨等措施,在鍋爐正常運(yùn)行時(shí)其性能基本與原燃燒器相同。(2)油系統(tǒng)為微油槍提供可靠穩(wěn)定的燃油(柴油),保證微油槍的性能良好、穩(wěn)定。(3)壓縮空氣系統(tǒng)為燃油提供霧化介質(zhì),以及提供燃油初期燃燒所需的氧氣。(4)助燃風(fēng)為燃油的后期燃燒提供充足的氧氣,同時(shí)冷卻處于高溫狀態(tài)的油燃燒筒。(5)控制系統(tǒng)為微油槍的投運(yùn)、停止及運(yùn)行狀況的監(jiān)視提供有力的保障。2微油燃燒技術(shù)的應(yīng)用以下是微油點(diǎn)火技術(shù)在浙江蕭山發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組上的應(yīng)用情況。2.1鍋爐主要參數(shù)蕭山電廠1號(hào)鍋爐由上海鍋爐廠制造中間一次再熱單汽包自然循環(huán)燃煤爐,產(chǎn)品型號(hào)SG-420-13.7-M417A。制粉系統(tǒng)為倉(cāng)儲(chǔ)式,啟動(dòng)燃油點(diǎn)火系統(tǒng)原設(shè)計(jì)、安裝有三層油槍,燃油為0號(hào)輕柴油。單只油槍出力為800～1000kg/h,目前每次正常冷態(tài)啟動(dòng)消耗燃油約16t左右。燃燒器采用近正四角、雙切圓布置,煤粉燃燒器為水平濃淡型燃燒器。鍋爐主要參數(shù)如表1所示。燃煤特性如表2所示。2.2稱重傳感器的改造方案(1)煤粉技術(shù)燃燒與煤粉管道連接新設(shè)計(jì)的燃燒器平面布置圖及單個(gè)煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。本次改造鍋爐最下層4只煤粉燃燒器,改造只需要把原來的4只煤粉燃燒器拆除,再把新設(shè)計(jì)的4只煤粉燃燒器安裝在原來的位置,與煤粉管道連接即可。為了最大限度的保持原煤粉燃燒器的性能,新設(shè)計(jì)的煤粉燃燒器結(jié)構(gòu)與原來基本相同,亦為水平濃淡分離式,只是把噴口處鈍體及燃燒器內(nèi)前部隔板拆除。微油槍布置在每個(gè)煤粉燃燒器濃側(cè),這樣點(diǎn)燃煤粉所需的著火熱相對(duì)減少,在微油槍出力相同的情況下,可以使煤粉更好的被點(diǎn)燃。(2)燃燒模式分析改造過程中,需要用新設(shè)計(jì)的煤粉燃燒器完全替代原來的燃燒器。在設(shè)計(jì)新的煤粉燃燒器時(shí),同時(shí)要考慮新燃燒器作為鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)燃燒器和主燃燒器(鍋爐正常運(yùn)行時(shí))兩種功能。設(shè)計(jì)時(shí)需保持燃燒器的通流面積和一次風(fēng)率、風(fēng)速等不變?？梢酝ㄟ^數(shù)值模擬的方法,對(duì)比改造前后燃燒器內(nèi)的速度、壓力場(chǎng)及煤粉濃度等,從而優(yōu)化新燃燒器的結(jié)構(gòu)、尺寸等。數(shù)學(xué)模型的建立及計(jì)算方法請(qǐng)參考文獻(xiàn)。改造前后數(shù)值模擬工況的邊界條件相同:燃燒器入口速度25m/s,入口煤粉濃度0.28;出口條件為壓力出口,壓力為-50Pa。如表3所示。普通燃燒器和微油槍燃燒器的數(shù)值模擬對(duì)比結(jié)果如圖4～7所示。從以上燃燒器改造前后的速度(圖4)、壓力(圖5)及煤粉濃淡比(圖6),燃燒器出口速度(圖7)的數(shù)據(jù)分析中,我們可以看出,在出入口邊界條件相同的情況下,新燃燒器內(nèi)的流場(chǎng)及煤粉分離效果與改造前基本一致,保持了原燃燒器的性能,不會(huì)對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。2.3為電站的systems發(fā)揮了重要作用微油點(diǎn)火系統(tǒng)改造后,鍋爐首次冷態(tài)啟動(dòng)共耗油1.33t,與改造前鍋爐平均每次冷態(tài)啟動(dòng)耗油16t相比,節(jié)油率為91.7%。因此,微油點(diǎn)火技術(shù)的推廣和應(yīng)用,對(duì)于電站的節(jié)油工作有著十分重要的意義。到目前為止,微油點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行正常,鍋爐每次啟停均能正常投入微油點(diǎn)火系統(tǒng),為電站的節(jié)油發(fā)揮了重要作用。并且改造后鍋爐及燃燒系統(tǒng)運(yùn)行正常,和改造前相比,鍋爐效率沒有受到任何影響,說明本次改造的方案是合理的,改造結(jié)果令人滿意。3在電廠鍋爐上的應(yīng)用(1)微油點(diǎn)火技術(shù)用于煤粉鍋爐啟動(dòng)、停止以及任意低負(fù)荷助燃,能夠替代原大油槍,達(dá)到節(jié)油目的。微油點(diǎn)火系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作方便,檢修維護(hù)工作量小。其在電站鍋