小油量气化煤粉燃烧技术的特点与应用

第30卷第2期黑龙江电力2008年4月小油量气化煤粉燃烧技术的特点与应用范云龙' ,汪洪泽”,宫伟”,毛崇鹏(1.黑龙江省火电第一工程公司,黑龙江哈尔滨150090; 2.哈尔滨热电有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)摘要: 阐述了小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧系统工作原理、系统构成，以及小油量气化煤粉燃烧系统在哈尔滨热电有限责任公司工业试验及应用情况。小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧系统性能稳定,能够实现机组冷、热态启动及低负荷稳燃,节油显著。关键词:小油量气化燃烧;煤粉燃烧器;点火启动;应用中图分类号: TK16文献标识码: B文章编号: 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电力工业是燃油消耗的大户, 1999年我国火造成小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器。电燃煤机组约占总装机容量的74.8% ,用油量约1小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃233万t,占总用油量的31.9%。锅炉用油主要是启动点火和低负荷运行时助燃、稳燃用油。烧系统构成及工作原理小油量气化燃烧直接点燃煤粉技术于2001小油量气化燃烧直接点燃煤粉系统由燃油系年10月在哈尔滨热电有限责任公司5号炉5号统、小油量气化油枪煤粉燃烧器、浓稀相煤粉分燃烧器上进行了工业性应用试验,油枪连续稳定离装置、压缩空气系统高压风系统、电点火装置、长时间运行。2002 年6月将5号炉2、3.5号燃烧一次风在线监测系统、气膜冷却风系统以及PLC器改造成小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器，控制系统等组成。先后完成了两次机组冷态启动,6月19日又完成1.1 小油量气化油枪工作原理了滑停试验。从运行工况看，炉内燃烧稳定,运行小油量气化油枪的工作原理是将液体燃料直参数完全满足机组启、停的技术曲线要求,205接雾化燃烧,在极短的时间内用燃烧产生的热量Vh锅炉启动1次用油0.20 t。5号炉小油量气化对燃料进行加热气化,使小油量气化油枪在正常燃烧器改造成功后,哈尔滨热电有限公司利用大燃烧过程中直接燃烧气体燃料,从而提高了燃烧小修,先后将1~4号炉、6号炉的部分燃烧器改效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性强、呈收稿日期: 20070 -12-07作者简介:范云龙(1965 -) ,男,99年毕业于哈尔滨船舶工程学院机械制造工程专业,助理工程师。-157-Vol. 30, No.2Heilongjiang Electric PowerApr. 2008完全透明状,根部为蓝色高温火焰,中间及尾部为透明红色火焰。火焰温度为1 500~2000 C,与高温等离子体极为相似。小油量气化油枪结构如图1所示。12181415图2煤粉燃烧器简圄冷却技术,用稀相一次风冷却一-次燃烧室壁面,用引自送风机出口的压力风冷却二次燃烧室壁面。18 191617-2工业性应用试验研究1一进油管: 2-一储存器: 3-调节阀: 4一机箱;哈尔滨热电有限责任公司有6台锅炉,其中- ;风量调节阀: 9-二次进风管: 10-炉口固1.2.3号炉为230Vh、仓储式、热风送粉、四角切定盖: 11一通风道风帽: 14-燃烧室: 15-气化器: 16- 特接帽:圆煤粉炉,4、5号炉为205 Vh、仓储式、乏气送粉、17一仪表: 18- 连接管: 19一喷嘴后墙旋流燃烧器煤粉炉,6号炉为410 Vh、仓储图1小油量气化油枪结构简图式、热风送粉、四角切圆煤粉炉。试验选择在5号由于小油量气化油枪出力小(20 kg/h) ,燃烧炉上进行。5号炉为HC -410/100 -6型燃油锅产生的热量有限,油火焰极易被速度较高的冷-一炉,油改煤后出力为205 Vh煤粉炉，采用钢球磨次风粉吹灭，因此为保持油火焰稳定,采用了油火煤机、中间储仓式制粉系统,共有6只燃烧器(下焰稳定技术。排布置4只旋流燃烧器,上排布置2只旋流燃烧压缩空气的作用是对燃油进行雾化。由于压器),锅炉配有4只油枪(上、下排各2只油枪)，缩空气流速较高,可将燃油击碎至超细油滴,易于用于锅炉启动和低负荷稳燃。完全燃烧。2.1燃烧系统改造方案高压风的作用是为油燃烧提供氧。该改造方案是将小油量气化燃烧直接点燃煤1.2小油量 气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器粉燃烧器安装在5号炉的2、3、5号燃烧器上,原小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器由一次一、二次风粉系统不变,拆除原有的点火助燃油燃烧室、二次燃烧室、周界二次风组成,其结构简枪,在原燃烧器人口前第-一个45°弯头上安装弯图见图2。小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器头离心分离装置,将煤粉进行浓淡分离。与常规煤粉燃烧器的主要区别是煤粉在小油量气为了防止结焦,在小油量气化燃烧直接点燃化燃烧直接点燃煤粉燃烧器简体内被高温油火焰点燃并燃烧，向炉内喷出高温火焰;煤粉在喷出常123规煤粉燃烧器后被回流的高温烟气点燃。一次燃烧室的作用:一次风粉混合物经浓淡分离后,浓相煤粉进入一次燃烧室与气化燃烧生成的高温火焰混合,析出挥发分并着火燃烧。二次燃烧室的作用:稀相煤粉进入二次燃烧室与浓相着火燃烧的煤粉混合并被点燃,将点燃的煤粉火焰喷人炉膛,火焰长度可达5 m。I|周界二次风的作用:冷却二次燃烧室壁面,防56. LJ止燃烧器烧损和结焦。由于煤粉燃烧在燃烧器简体内进行,燃烧器1-气化油枪宣: 2蓄热体; 3-- -次燃绕室: 4- 二次燃烧室:简体内烟气温度为1000C左右,如金属壁面冷5风膜进风门: 6冷却风管道: 7- -风膜间: 8稀相室却效果不好，容易造成燃烧器超温烧损。为了防圈3小油量气化燃烧器简圉止燃烧器发生烧损现象,在燃烧器上采用了气膜-158一第30卷第2期黑龙江电力2008年4月煤粉燃烧器简壁设置了三级风膜冷却,能起到防，燃烧器 的煤粉着火影响较大,- :次风速过高将导结焦抗烧损作用，同时补充二次风室燃烧氧量。致煤粉着火推迟,燃烧不稳;一次风速偏低则容易风膜由空气预热器人口压力冷风提供,风量大小造成燃烧器烧损及一次风管积粉或堵管。因此，由风门控制。点火一次风速的合理选择对小油量气化直接点燃2.2 小油量气化燃烧系统的构成煤粉燃烧器的煤粉稳定燃烧至关重要。根据试验小油量气化燃烧器系统由燃油系统、小油气数据,锅炉冷态启动时的一次风速应为20 ~24化油枪、压缩空气、高压风、点火装置和控制系统m/s。等组成。3.2 煤粉浓度对煤粉着火特性的影响燃油系统由小油箱、油泵、手动阀及电磁阀、煤粉浓度高有利于煤粉点燃着火，但煤粉浓管道等组成。油压为0.4 ~0.6 MPa,出力为20度太高会使点火初期氧量补充不足,不完全燃烧kg/h。增加,容易造成一一次风管积粉烧损。因此煤粉浓小油量气化油枪安装在原油枪φ219管内，度的选择对保证小油量气化燃烧器的长期稳定投前端配长度280mm特制保温砖,保温砖内有一-运至关重要。根据试验数据,一次风速为23 m/s个带锥度圆孔,能够保证燃油气化所需热量及气的冷态启炉过程,给粉机转速应保持在500 r/min化火焰稳定。以上。压缩空气系统由空气压缩机、手动阀、电磁3.3二次风对煤粉着火特性的影响阀、管道等组成。压缩空气压力为0. 25 ~0.3在锅炉冷态启动初期，由于炉膛温度和一次MPa。高压风系统引自高压风机,压头为5000 Pa,. 风温度很低, 提前掺人二次风不但起不到助燃作风量为3 000 m'/h,二次风管采用φ76 x3钢管。用,而且降低了火焰温度,使燃烧不稳定。因此，点火装置采用高压自动点火装置,直接点燃在锅炉冷态启动初期,为了保持煤粉燃烧稳定性,燃油。必须将二次风全关。在锅炉点火30 ~45 min后,为了提高煤粉燃烧的经济性,可逐渐开大二次风2.3监测与控 制系统控制系统与FSSS联接,实现燃油速断功能。挡板开度,二次风挡板开度由20%开大到80%。该控制系统采用德国西门子公司ST- 200系列可4冷态启动过程中锅炉升温升压曲.编程控制器( PLC)作为监控核心，用中达-斯米线测试克公司的HITECH系列触摸屏作为人机界面,两者之间由通讯口( RS485)交换数据,在触摸屏上5号锅炉在2、3、5号小油量气化直接点燃煤显示采集的数据,发出控制命令。监测与控制系粉燃烧器改造完成后,于2002年6月11日和6统能实现过程的启、停,以及过程参数(压力、温月19日进行了两次冷态启动。度、风速等)采集与监测、安全保护与联锁,确保第- -次冷态启动:6月11日14时投入2、3、5系统安全,并能够记录过程参数。为了保证点火号小油量气化油枪;14时10分投人2号给粉机,过程的稳定进行,防止送粉- -次风速过高、着火不锅炉开始升温升压;14时40分投入3号给粉机。稳定及送粉-次风速过低造成堵粉,在2、3号喷17时45分,汽温升至408C汽压升至3.15MPa燃器对应的一次风管上安装风速在线测量系统，时,由于省煤器出口温度插座泄漏必须停炉处理，因此停止2、3号给粉机运行，停炉降压处理实时测量- -次风管内风速。为了在点火过程或低负荷稳燃期间,监测点缺陷。第二次冷态启动:6月19日9时投入2.3号火燃烧器壁面温度变化,在燃烧器壁面安装了4小油量气化油枪,9时7分投入2号给粉机运行，个壁温测点,实时监测--、二次燃烧室壁面温度，锅炉开始升温升压,9时30分投人3号给粉机运及时调整气膜冷却风量,防止烧损燃烧器。行,11时汽机开始冲转暖机,11时43分汽机定速3锅炉启动过程中存在的问题并列带负荷,13时40分锅炉停油全烧煤粉。6月11日锅炉启动的锅炉升温、升压曲线见3.1一次风速对煤粉着 火特性的影响一次风速的高低对小油量气化直接点燃煤粉图4、图5。一159一Vol. 30,No. 2Heilongjiang Electric PowerApr. 2008500各台炉上应用,主要是解决冷炉启动时的煤粉来ρ 400~源问题。锅炉冷态启动时没有热风不能制粉,粉300仓中没有煤粉,1 ~3号炉有输粉机,6号炉两套制200粉系统之间有输粉机,和其它炉之间没有输粉机。1~3炉带厂用电,常年保证有两台炉运行,因此第三台炉冷态启动时可以从其它炉输粉。经现场时闻/min分析,在6号炉甲制粉系统和5号炉乙制粉系统图45 号锅炉升温曲线之间架设输粉机,在1台100 MW机组运行时启。动另一台机组,可从邻炉输粉。6.2油系统的改造在5号炉试验时,采用油箱、油泵向小油量气B3化油枪供油,由于现场温度高，油箱内存放柴油不符合防火规定，每次启炉向小油箱内注油也不方0255075100125150175200225便,因此对现场原有油系统进行了改造,利用回油时间/min管道作为小油量气化系统的供油管道。油系统的;供回油从1号炉至6号炉,在6号炉回油管道上圈55 号锅炉升压曲线加人1个调节门,关小调节门,将回油管道压力降从2次锅炉升温升压试验看出,锅炉升温升到0.6 MPa,能满足1 ~6号炉使用小油量气化系压速度能够满足锅炉启动的需要。锅炉冷态启动统,解决了小油泵和现场放置油箱防火的问题。至并列消耗的轻柴油量为200 kg,每次启动可节消除了小油泵跳闸和油箱油位调整的问题，大油约大量燃油。，枪和小油量点火系统同时备用,操作便捷,迅速，5与使用常规油枪的经济性和安全回油系统可同时满足多台炉启炉使用。7结束语性对比分析小油量气化直接点燃煤粉燃烧器在5号锅炉哈尔滨热电有限责任公司在1 ~6号炉应用上每次启动可节约柴油7~8 t。在试验期间,利推广小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器得出如用小油量气化直接点燃煤粉燃烧器启动机组与使下结论:用油枪相比,炉膛火焰明亮，能见度较高,燃烧比a.能够直接点燃煤粉,燃烧稳定,燃烧器不结较完全,未发现锅炉尾部出现二次燃烧、烟温升焦、不烧损,达到锅炉少油启动的目的。高炉内燃烧不稳的灭火现象。主汽温升平稳,受.b.小油量气化油枪的出力为18 ~20 kg/h,每热面壁温未出现超温现象，启动时间与燃油基本次启动耗油仅为200 kg。一致。c.在锅炉冷态启动过程中,点火- -次风速为 .另外,采用油枪启动锅炉时,为防止未完全燃20 ~ 24 m/s,煤粉燃烧稳定,火焰明亮。烧油滴污染除尘器电极,除尘器只能在撒掉油枪d.完全能够使锅炉在冷态下启动并列,启动后投运,这样启动期间大量的较黑粉尘未经处理时间与用常规油枪的相同。排入大气,造成环境污染。采用小油量气化直接e.在机组低负荷运行工况下,可以实现机组点燃煤粉燃烧器时,锅炉在开始启动时即可投入少油稳燃运行。电除尘器,大大减少了粉尘的排放。f.锅炉在开始启动时就可以投入电除尘器，大大减少了粉尘排放。6应用时对原有设备进行的改造6.1煤粉来源(编辑侯世赛)小油量气化燃烧直接点燃煤粉燃烧器技术在一160-