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微油点火低氮燃烧系统

1、概述

徐州杰能电力设备有限公司的工程技术人员经过多年的燃油、燃煤燃烧器研究与点火试验,总结了锅炉燃烧方面的理论和实践经验,高效强化燃烧技术应用于锅炉煤粉点火,研制了“煤粉锅炉微油点火低氮燃烧”技术,实现了在耗量状态下锅炉的正常启动和低NOx排放。

微油点火低氮燃烧系统应用于火力发电厂燃煤锅炉,可点燃烟煤、褐煤、贫煤、混煤等,可以节约大量的启炉、稳燃以及新机组试运用油,产生巨大的经济效益及环境效益。

2、技术原理

    利用高压旋流将燃料油破碎,雾化成超细油滴进行燃烧,燃油的燃烧温度更高,可瞬间获得达2000℃左右气化燃油火焰,点火时提高了对煤粉的热解作用,先点燃内筒的煤粉,然后逐级引燃其他煤粉。采用分级点火等技术一方面更加省油,另一方面降低了氮氧化物的排放。该系统使用的多煤种低氮煤粉燃烧装置,煤种普适性强,喷燃器组配风方式灵活独立可调,出风量可调,实现了多级配风,使旋流空气与煤粉掺混均匀,燃烧更加充分,降低氮氧化合物的排放,符合我国节能减排的要求。

    油燃烧器出力范围在30㎏/h~200㎏/h之间,可以点燃的煤种包括烟煤、劣质烟煤、褐煤、贫煤和混煤等;燃烧方式包括直流燃烧器四角切圆燃烧、旋流燃烧器墙式对冲燃烧等;制粉系统类型包括采用中速磨、风扇磨和双进双出钢球磨的直吹式制粉系统,以及采用单进单出钢球磨的中储式制粉系统。 

3、微油点火低氮燃烧系统的组成

  

微油点火系统主要包括:微油点火油燃烧器、微油点火煤粉燃烧器、辅助系统、控制系统、冷炉启磨热风制备系统等。 

1)微油点火油燃烧器主要包含微油枪、点火枪、火焰检测装置、配风筒、燃烧筒等。油枪和点火枪不在高温区工作,不需要设进、退装置,投入速度快。油燃烧器燃尽效率高达99%以上,在启炉和停炉阶段,可投入电除尘,解决了电站锅炉在启、停阶段的环保问题。

2微油点火煤粉燃烧器采用分级强化燃烧技术,耐高温耐磨损,适用于多种炉型。煤粉首先在中心筒中点燃,进入中心筒的粉量根据燃烧器的不同在500kg/h 800kg/h之间,这部分煤粉在中心筒中稳定燃烧,并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉点火源,并以此逐级放大,最大可点燃12t/h的粉量,在燃烧器出口形成煤粉火炬。利用点燃的煤粉进行锅炉的升温升负荷,达到节约燃油的目的。 

 

3)辅助系统主要包括燃油供应系统,吹扫管路系统、油枪助燃风系统、煤粉燃烧器壁温监测系统、图像火焰监测系统等。

燃油供应管路系统燃油采用母管制,燃油母管引自原锅炉油系统母管快关阀后,燃油母管配置手动截止阀、过滤器、压力表、自力式稳压阀等。油枪运行压力为0.8~1.2MPa,对于烟煤,出力为30100kg/h,对于褐煤,出力为50150kg/h,对于混煤,出力为100~200kg/h。燃油母管分往各燃油支管,支管路配置手动截止阀、快关阀、过滤器、压力表、金属软管等。吹扫介质为压缩空气,支管路配置手动截止阀、快关阀、压力表等。 

油枪助燃风系统为燃油充分燃烧提供所需要的风。油配风系统采用母管制,引自一次风风机出口,风压大于4000pa。油配风母管上配置电动调节蝶阀、靠背管、微差压变送器等,油配风支管上配置手动蝶阀、波纹管补偿器等。

为在线监测燃烧器运行时燃烧器的壁温,保护燃烧器不发生烧损现象,在每台燃烧器的高温位置加装2套铠装热电偶。  

 4)控制系统主要有就地手动控制与远程保护系统。 

设计原则:

a)保证点火过程锅炉的安全;(b)不对正常运行的FSSS功能带来影响;

c)保证点火过程点火设备的安全;(d)人机界面清晰,便于操作。

控制系统功能:

a)微油油燃烧器启动、停止程控;(b)微油点火故障记录;

c)燃烧器壁温监视,超温报警;  d)联锁保护功能,与FSSS接口。

操作控制方式:

a)采用DCS操作方式;

b)微油点火操作控制纳入DCS系统,成为DCS控制系统的一部分。把微油点火的控制做到DCS画面上,可以方便运行人员操作,便于管理;

c)微油点火系统设置就地控制柜,和DCS采用硬接线的连接方式。

 5)冷炉启磨热风制备系统:任何一种节油点火技术,采用的都是以煤代油的方式节省燃油,节油点火技术的应用,首先要解决的是在冷炉状态下制备满足要求的煤粉。对于有邻炉借粉条件的中储式制粉系统可以采用邻炉借粉的方式获取煤粉,对于直吹式制粉系统和没有邻炉借粉条件的中储式制粉系统,可以采用下面两种方案而获取启磨需要的热风。

   (a)、采用风道燃烧器加热一次风: 风道燃烧器布置在空预器出口热一次风母管弯头内,距离磨煤机入口距离大于15米,风道燃烧器出力为200300kg/h,利用风道燃烧器加热一次风,使一次风温度达到启磨要求的温度,启磨制粉。

    (b)、 采用蒸汽加热器加热一次风: 蒸汽加热器主要是利用饱和蒸汽变为饱和水所释放出的热量加热一次风,一次风所能达到的温度主要取决于蒸汽的参数(例如:0.8MPa的蒸汽仅可以将一次风加热到160 ℃ )。

4、技术优势

1)煤质适应性好:可点燃烟煤、褐煤、贫煤和混煤煤粉气流,满足各种容量等级、各种炉型的锅炉的点火要求。

2)新机组试运以及冷炉启动节油率,根据煤种不同可达7590%以上。设备投资少,回报周期短。

3)微油点火煤粉燃烧器在点火期间作为点火燃烧器使用,正常运行期间作为主燃烧器使用,不影响锅炉正常运行时空气动力场和组织燃烧。

4)锅炉烟气氮氧化物的排放降低50%左右。

5)系统自身能耗小、结构简单、现场维护工作量小、运行费用低。

5、现场图片

 6、微油点火低氮燃烧热态数值模拟计算

       

               燃烧器内部温度分布(K)                       整个计算域温度分布(K)  

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