高背压煤气燃烧器在火电厂的研究与应用

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  摘要:火力发电是现代社会电力发展的主力军,2016年全部类型发电中,火电、水电、风电、核电占比分别为74.4%、17.8%、4.1%、3.6%,虽然国家鼓励清洁能源、限制火电发展,火电在总发电量中占比呈下降趋势,但火力发电仍然承担核心发电任务。火电厂面临着煤炭价格复杂多变、环保压力大等不利因素影响,只有通过不断的技术革新,采取有效的手段降低发电成本,才能不断提高企业竞争力。本文通过介绍高背压煤气燃烧器的研发,并在火电厂得到成功的应用,解决火电厂掺烧高水分劣质煤一次风温不足的问题,同时降低机组启动油耗及满足机组深入调峰的要求。
  关键词:高背压;燃烧器;火电厂;应用
  1.项目背景
  面对煤炭价格复杂多变的情况,火电厂多采用掺烧褐煤降低发电成本。褐煤标煤单价远低于烟煤标煤单价,但因褐煤品质较差,低质褐煤掺烧比例较低,加大褐煤掺烧力度是发电行业控制成本长期且必须的任务。
  某公司锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-1025/17.5-YM33型锅炉,锅炉型式为亚临界参数、自然循环汽包锅炉,单炉膛Π型布置、一次中间再热、平衡通风、全钢构架悬吊结构、紧身封闭、固态排渣,四角切向燃烧方式、过热器由减温水进行调温,配置二级喷水减温装置,且左右能分别调节,再热器采用摆动燃烧器调温,而喷水减温仅用来汽温微调及事故工况,设计煤种为河北蔚县煤,锅炉设计效率93.56%,实际燃烧的煤质为地方煤栈混煤。
  制粉系统为正压直吹式制粉系统,采用三分仓回转容克式空气预热器,每台炉配置五台由长春发电设备生产的MPS190HP-中速磨煤机,磨煤机设计出力41.1t/h,磨煤机出口温度70℃,进口风量63.5t/h、进口风温305.9℃,磨煤机运行方式设计为一备一用。热一次风由左右两侧空预器出口经两侧风道(规格1600*1600mm)汇至磨煤机前母管(规格2300*1600mm),每台磨煤机自母管由规格1500*900mm的管道引至磨煤机入口。实际运行过程中,因煤质较差,满负荷运行时需五台磨煤机同时运行。
  一次风机为双叶轮动调轴流式一次风机,目前运行参数已达到设计最大值,风量及风压已没有提高空间,只有将磨煤机入口热一次风温度提高到380℃左右,才可实现增加褐煤掺烧量。该公司因煤场区域限制,不能实现在煤场按比例掺配,只能通过分仓上煤实现褐煤掺烧。
  该公司原有中速磨煤机制粉系统是按原煤全水分18.4%的烟煤进行设计的,因褐煤水分较大,热值偏低,很难适应磨制高水分(Mad ≈42%)褐煤要求,导致电厂褐煤掺烧量偏低。该公司将加大机组掺烧褐煤量的工作,作为重点科技开发项目制定工作计划,开展试验研究。最终采用了“增加高背压煤气燃烧器,提高磨煤机入口一次风温,进而提升磨煤机磨制褐煤能力方案”,最终达到加大褐煤掺烧量的目的。
  2. 高背压煤气燃烧器研究与设计
  2.1概述
  在锅炉的热一次风道内配置2台母管高背压燃烧器和2台支管高背压燃烧器。燃料为净化煤气,每台炉煤气母管配置两套滤网,进一步净化煤气。母管高背压燃烧器点火采用点火枪直接点煤气枪的点火方式;支管高背压燃烧器点火采用点火枪直接点煤气枪的点火方式。每台燃烧器配一套紫外火焰检测器,用于检测燃烧器火焰状态。本设计包括燃烧器、管路系统、就地控制柜等设备,给出各设备的设计参数、型号以及P&ID图等。
  2.2主要技術参数
  2.2.1项目资料
  热一次风母管尺寸:1600×1600mm
  单侧一次风道风量:150-165t/h
  一次风支管路尺寸:1500×900mm,L=10m
  一次风支管路风量:55-65t/h
  一次风温:310℃,风压9-10KPa
  2.2.2燃料
  设备功能设计
  每台锅炉包括2台母管高背压燃烧器、2台支管高背压燃烧器、管路系统、就地控制柜。
  燃烧器的主燃料为低热值煤气,母管高背压燃烧器点火及支管高背压燃烧器点火均采用点火枪直接点煤气枪的点火方式,并保证在常温下点燃。
  2.2.5.1燃烧器
  每台包括如下各主要部分:燃烧器本体、稳燃罩、气枪、高能点火装置、点火枪气动推进器、紫外火焰检测器等。燃烧器与进煤气管道、冷却风管道等均采用金属软管连接,方便拆卸,软连接与燃烧器之间加装手动门。
  为防止点火枪烧损,为其配备进退气动执行器,完毕后从火焰区退出。
  燃烧器中心供风带有稳燃罩,使火焰形成回流区,稳定火焰形状,也促使空气与燃料的充分混合。
  煤气气枪采用单喷枪结构,前端采用耐热钢制作,以确保喷嘴的使用寿命。
  两台气燃烧器均安装在空预器出口热一次风道,两台燃烧器布置在磨煤机入口热一次风管。为防止煤气火焰烧蚀一次风道,在气火焰外部罩一防辐射筒,确保风道安全。
  燃烧器助燃风直接由热一次风内热风提供。
  空预器出口热一次风道燃烧器着火后火炬长度控制在2m以内,磨煤机入口热一次风管燃烧器着火后火炬长度控制在1m以内。
  为防止风道长期受热导致变形,应考虑在燃烧器燃烧相应位置风道做30mm厚度耐火材料(耐磨材料长度比火焰长20%),并在四周加装2mm厚不锈钢板,防止耐火材料脱落。
  2.2.5.2气动推进器
  XTJ-21-L系列气动推进器是通过气缸的运动来实现往复运动的机械装置,主要用于电站锅炉点火系统中点火枪、油枪、火焰检测探头等的进退。具有性能先进、结构合理、运动灵活、工作平稳可靠、易于实现自控操作等优点。推进器主要由支架、气缸、电磁阀、行程开关及其撞杆(块)等组成。
  现场需要配备外径Φ8×1mm的直管与推进器的气管接头相配。压缩空气经电磁阀进入气缸,使其活塞杆运动以输出动力。再通过连板带动点火枪或油枪运动。手操或电控电磁阀,改变气流方向,达到运动换向的目的。   推进器送进到位或退回到位均有行程开关发出信号反馈到控制系统。
  2.2.5.3高能点火装置
  高能点火装置由高能点火器、高能点火枪、点火电缆组成。
  2.2.5.4 XHT-3紫外火焰检测器
  XHT-31型火焰检测器是根据电力部有关标准和规范,总结和吸收国内外同类产品的经验,采用UV探测技术设计制造的一种紫外光式炉膛火焰检测装置。它具有结构简单,操作方便,性能可靠等优点。它可长期连续地检测各种煤气锅炉的火焰,是多种煤气锅炉安全监控系统必不可少的检测设备。
  2.2.5.5燃料管路系统
  燃料管路系统包括煤气管道、氮气吹扫管道、仪用压缩空气管道、火检冷却风管道和冷却风管道。
  2.2.5.6控制柜
  每台锅炉燃料管路系统配置就地控制柜四台、程序控制柜一台。其中两台就地控制柜用于控制母管高背压燃烧器开关量设备,另两台就地控制柜用于#1、#2支管高背压燃烧器开关量设备。程序控制柜用于控制燃料管路系统所有的开关量设备以及顺序点火、停止和保护等。
  就地控制柜
  两种工作方式:就地操作和程控操作。
  设有“就地/程控”转换开关。控制柜处在“就地状态”时,可以对其控制设备进行单步操作,并能显示设备的位置状态;控制柜为“程控方式”时,接受程序控制柜发来的操作指令,并把设备状态反馈给程序控制柜。
  程序控制柜
  程序控制柜柜内PLC采用西门子200系列,具有顺序启动燃烧器、停止燃烧器、熄火保护功能,即当点火不着或燃烧过程中意外熄火,控制柜将自动切断煤气快关阀并发出熄火报警信号。
  2.6保护设置
  2.6.1煤气泄漏检测装置
  在各高背压燃烧器平台处,全部安装了济南长青可煤气体泄漏检测传感器。任一个煤气发生泄漏,就会连锁关闭主煤气阀、联开对空放气阀,并退出所有的燃烧器,以切断煤气的来源靠。每年定期请市计量局来厂进行探头试验,确定每个传感器探头合格可靠。在保护回路试验中,保护动作灵敏、可靠。
  2.6.2具有锅炉MFT动作联停所有高背压燃烧器连锁保护
  为了确保锅炉MFT发生后,高背压燃烧器不能及时退出运行,可能会发生爆燃。在逻辑设计时,充分考虑,增设MFT动作联停所有低值风道燃烧器连锁保护。通过单元机组机柜送至高背压燃烧器程控柜的MFT硬接线信号,MFT信号触发后,将直接退出所有高背压燃烧器,从而更为安全、可靠。
  2.6.3具有煤气母管压力低联停所有低值风道燃烧器连锁保护
  在热态使用中,若煤气压力低,可能存在回火现象。在逻辑设计时,充分考虑,增设煤气母管压力低联停所有低值风道燃烧器连锁保护。在煤气母管压力低时,通过压力开关将信号送到PLC内部,连锁退出所有的燃烧器。
  2.6.4具有#3、#4磨煤机停连锁停相应支管风道燃烧器连锁保护
  为了确保磨煤机停运后,高背压燃烧器不能及时退出运行,可能会发生爆燃。在逻辑设计时,充分考虑,增设磨煤机停连锁停相应支管风道燃烧器连锁保护。通过单元机组机柜送至高背压燃烧器PLC机柜#3、#4磨煤机停运硬接线信号,连锁退出#3或#4磨煤机高背压燃烧器,保证了磨煤机的安全性。
  具体逻辑保护框图如下:
  通过以上条件的完善,设备的可靠性大幅度提升,也减低了因为高背压燃烧器管路发生泄露导致的危险事故发生。高背压燃烧器自投运以来至今,一直安全、可靠、经济运行,未发生任何不安全事件。
  3.高背压煤气燃烧器应用效果评价
  高背压燃烧器投运后,热一次风风温提高显著,褐煤掺烧率也有了很大提高,经济效益大幅度提升。高背压燃烧器与DCS实现无缝连接,具备远程操作功能,从而降低了运行人员的劳动强度,节约了运营成本。同时,系统具有煤气泄漏检测、锅炉MFT联跳高背压燃烧器等联锁保护,提高了设备的安全性、可靠性,為设备安全运行奠定坚实的基础。
  3.1热一次风风温提升明显,磨煤机褐煤掺烧率提高,经济效益大幅度提升
  3.1.1投入一次风母管高背压燃烧器,热一次风母管风温有明显的提升
  在机组同等工况下,投运母管高背压燃烧器后,空预器出口热一次风温度有明显的提升,温度提高可达40℃。根据调取DCS历史数据进行查询,投运高背压燃烧器,空预器出口一次风温度能达到353.524℃,退出高背压燃烧器时,空预器出口热一次风温度降低为309.365℃,一次风温可提高44.159℃。
  3.1.2 #3磨煤机低值燃烧器投运后,#3磨煤机一次风温度大幅提高,褐煤掺烧率提升效果显著
  在机组同等工况下,投运#3磨煤机低值燃烧器后,磨煤机热一次风温度有明显的提升,褐煤掺烧率提升效果显著,温度提高可达50℃,褐煤掺烧量提高7t。根据调取DCS历史数据进行查询,投运低值燃烧器运行时,#3磨煤机一次风温度由300.037℃上升至357.040℃,上升了57.003℃。煤量27.298t也上升至35.620t,上升了7.822t。
  3.2一次风母管高背压燃烧器的节油效果
  低值燃烧器改造前,原风道燃烧器选用XYQ-11-1815/300KG/H型少油油枪,耗油量为300kg/h。改造后,采用XDZ-1-L型燃气高能点火枪,气耗量为700-1500Nm3/h。
  根据经验,每次机组启动燃油需投运风道燃烧器约5h,一次风风温才能满足磨煤机启动和燃烧稳定温度要求。采用母管低值燃烧器,可以起到节油的效果。按每次启动5h计算,每次机组启动可节约柴油1500kg(1.5t)。
  在机组启动时,未投入母管低值燃烧器时,一次风温度平均为45,投入低值燃烧器5小时后,一次风温可达到到364℃,仍然满足磨煤机启动温度需求。
  4.结语
  本文提出了在热一次风母管和各台磨煤机入口一次风道分别(级)加装可在高背压、高风速与高(常)温条件下稳定燃烧的煤气燃烧器,满足了中速磨煤机磨制不同水分煤质的干燥出力要求;研发了2级低热值煤气燃烧器控制系统,并实现其与厂级DCS集中控制的融合;研发了2级低热值煤气燃烧器的安全保护系统,确保整套系统在锅炉或燃烧器灭火后,通过自动关闭燃烧器进气阀并打开放散阀,实现了制粉系统的安全停运。高背压煤气燃烧器在火电厂的成功应用,有效解决了火电厂掺烧高水分劣质煤一次风温不足的问题,同时降低机组启动油耗及满足机组深入调峰的要求。
  参考文献:
  [1]卢洪波.电厂热力系统及设备[M].北京,中国电力出版社,2016.
  [2]王松岭.流体力学[M].北京,中国电力出版社,2007.
  [3]王永清.工程热力学[M].北京,中国电力出版社,2014.
  [4]李润林.热力设备安装与检修[M].北京,中国电力出版社,2015.
  [5]周桂萍.电厂水煤油气分析检验[M].北京,中国电力出版社,2014.
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