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摘 要：文章介绍了印度TALWANDI 3X660MW机组的油枪改造后达到了锅炉启动减少油量消耗的效果，根据油枪的设计原则对油枪的雾化片进行改造，并通过运行各方面的合理操作，达到了试运过程中减少油量消耗的目的，实际应用和推广证明了油枪雾化片改造及合理的运行管理达到减少油耗量的正确、合理性。
关键词：雾化片;合理操作;减少燃烧油耗
中图分类号：TU201.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）36-0013-02
印度TALWAMDI三台机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂生产的引进型机组，在锅炉启动、停止以及低负荷稳燃用油一直使用的是用AB层轻油枪，这在燃油价格不断上涨和全球节能意识逐渐加强的情况下，为节省机组启停和稳定燃烧需要的大量燃油，必需寻找新的替代燃油方式，为以煤代油燃烧提供了条件。为实现锅炉提前投粉代替燃油完成点火启动和停炉过程，印度TALWANDI对重油油枪雾化片进行了改造，在对#2、#3机组两台机组进行了改造。因为是提前燃烧煤粉，所以锅炉的燃烧逻辑必须作较大的设计修改。
1 重油枪燃烧不充分进行改造
印度TALWANDI锅炉燃烧器区域油枪布置为六层粉和四层油，从下至上的布置依次为A层煤粉、AB层轻油枪、B层煤粉、BC层重油枪、D层煤粉、DE层重油枪煤粉、E层煤粉、EF层重油枪、F层煤粉。
本燃烧器合煤粉燃烧器空气风室和油燃烧器为一体，每只燃烧器共设有四层油点火燃烧器，作为锅炉启动时暖炉，煤粉喷嘴点火和低负荷稳燃之用。助燃油按30%锅炉负荷。点火系统能满足程序控制，点火方式为高能电火花点燃轻柴油，轻柴油点燃重油，然后点燃煤粉。轻油油枪采用机械雾化（回油机械雾化）方式，重油油枪采用蒸汽雾化方式。点火装置中设置有可伸缩的高能点火器，可直接点燃燃油。油点火燃烧器的空气喷嘴同时也做为煤燃烧时的二次风喷嘴，为了油火焰的燃烧稳定，在油点火燃烧器主空气喷嘴中设置了专门的稳焰叶轮，油风室只有一个主喷嘴。轻油枪进口压力3.43 MPa，每支轻油枪出力为3.55 t/h;重油枪进口压力3.55 MPa，每支重油枪出力为3.25 t/h。
2号锅炉试运初期，重油油枪雾化效果不好、重油燃烧不充分的问题。经过一段的分析发现，重油油枪雾化片雾化效果不好，经更换油枪雾化片后，将原先厂家供货油枪雾化片雾化蒸汽喷口孔径进行稍微扩大，并将蒸汽和重油喷口之间的角度调整小点，这样雾化后的重油喷射距离远了，距离炉膛中心温度高区域，雾化效果也得到根本改善，重油的燃烧效率得到很大的提高。但是投油期间，仍需加强雾化蒸汽压力和温度、燃油压力和温度、二次风量等的调整，使燃烧效果达到最佳，减少燃油不完全燃烧损失。油枪雾化片发现堵塞时应及时处理。油枪雾化片的设计及实物照片分别如图1和图2所示。
2 炉膛燃烧分析
四角喷燃锅炉的燃料和助燃空气通过炉膛的四个风箱引入，方向指向位于炉膛中心的一个假想切圆，在炉膛内就形成一个旋转的“火球”。图1展示了切向燃烧“火球”的实图。受切向燃烧组成的空气动力结构的影响，燃料从喷嘴喷出后受上游高温烟气加热很快着火，激烈燃烧的射流末尾又冲撞，下游邻角的燃料射流，四角射流相互碰撞加热，从而形成燃烧稳定的旋转上升火焰。下一层旋转上升的火焰，促进上一层的燃烧强化和火焰稳定;上一层的旋转气流同时加强对下层火焰的扰动，这种角与角和层与层之间的相互掺混扰动，即炉膛内整体而不是局部的强烈的热量和质量交换，保证了燃油及煤粉的着火稳定性。因此我们可以认为切向燃烧的“整个炉膛就是一个燃烧器”。而炉内的温度场则是近似为以切圆为中心、温度由内而外降低呈放射状的柱状体。由于四角喷燃锅炉燃煤器间互相支持，再加上切圆燃烧，在旋流的作用下火焰不容易发散，点火能量更集中。
3 减少油量损耗的要求
①油枪雾化片的主要改造部分为BC、DE、EF层油枪，所以主要的逻辑设计在这两部分进行，根据油枪的改造部分、生产厂家的相关要求和咨询哈尔滨锅炉厂后初步设计的控制逻辑如下：根据哈锅改造油枪雾化片的要求，油枪燃烧用油需要用空气雾化。所以相关逻辑设计为：重油油枪全部为空气雾化，点火条件由重油雾化蒸汽压力>0.882 MPa，温度≤250 ℃。改为雾化空气压力>0.912 MPa，因油枪流量从3.25 t/h改为3.35 t/h后流量稍微提高，油枪点火后不见火跳该油枪时间改为5 s，当该油枪支持同角的A层给粉机时，不见火跳闸时间为8 s，这是为避免在锅炉启动时燃烧不好给煤机频繁跳闸，而不见火即跳该油枪时间从2 s延长至5 s或者8 s并不会使锅炉内积聚大量燃料引起爆燃。当机组锅炉由油枪支持煤粉燃烧时，因A层煤粉是用来代替油燃烧的，在锅炉启动时基本上冷炉，所以A层煤粉的点火允许条件设计为辅助风挡板正常、两台一次风机运行或一台一次风机运且少于三层煤粉运行，取消原设计二次风温大于176 ℃和汽水分离器压力正常条件。原B层、C层、D层和E层的煤粉点火允许条件不变。
②尽可能减少机组启停次数，燃油的消耗主要集中在机组启动阶段，因此明确启动目标，尽量减少机组不必要的启停，可减少燃油的消耗。
③提高冷态冲洗效果，减少热态冲洗时间，锅炉上水时可通过辅汽加热逐步提高上水温度，提高冷态冲洗效果，从而减少热态冲洗的时间。
④加强燃烧调整，提高油枪燃烧效果，锅炉试运初期，重油油枪存在雾化效果不好、重油燃烧不充分的问题。经更换油枪雾化片后，雾化效果目前得到根本改善，但是投油期间仍需加强雾化蒸汽压力和温度、燃油压力和温度、二次风量等的调整，使燃烧效果达到最佳，减少了燃油不完全燃烧损失。油枪雾化片发现堵塞时应及时处理。
⑤控制给水流量，启动初期控制给水流量在550 t/h左右，以减少热量损失，节约燃油。投粉后，控制给水流量不低于650 t/h。 ⑥合理疏水及排污，认真控制启动过程暖管疏水，一方面使汽水品质尽快合格，另一方面尽量减少热损失。锅炉启动后，尽早打开疏水门进行暖管，以缩短冲机前的暖管时间。及时发现和处理疏水、排污系统的泄漏，减少系统损失。
⑦尽早投粉，因前期投油时间长且燃油雾化效果不好，2号锅炉空预器及尾部烟道不可避免的受到污染;另外制粉系统在投入初期，问题较多，运行不稳定。投粉过早容易造成煤粉燃烧不充分，使火焰中心上移，锅炉升压快，主汽温度、再热汽温难于控制，同时未燃尽煤粉积聚在空气预热器波纹板上，在一定条件下会产生二次燃烧，烧损空预器。因此，之前的启动过程中锅炉投粉都选择在发电机并网后进行。机组启动时，可尝试在空预器出口二次风温达150 ℃时启动一次风机。启动一次风机后，对B磨煤进行通风暖磨，暖磨结束后，启磨投入制粉系统运行。投粉后，注意监视和调整给水流量、主汽温度和压力等参数。
⑧提高消缺效率，检修、运行各区域人员应保持通讯畅通，当设备缺陷发生后，尽快通知消缺人员到位。消缺人员应做好一切准备工作，对工器具、材料及人员要落实，一旦发生设备要检修，应做好安全措施，缩短检修时间，减少锅炉消耗燃油。
⑨提高大机暖机效率，协调好大机高、中压缸暖机过程的涨差，缩短暖机时间。
⑩机组并网后，及时投入制粉系统，减少油枪;升负荷过程，及时减少油枪投用;机组负荷先升到60%以上，达到断油稳燃条件，及时断油。
4 尽量减少投油助燃
①由于印度当地煤质恶化、风煤比调整不当、负荷大幅度波动等因素的影响下，可能会有部分未充分燃烧的煤粉积聚在炉膛某个部位，使该区域温度下降并导致该区域压力下降。如果这种趋势进一步发展，积聚可燃性混合物的区域将扩大，温度下降的区域也将扩展，此时可能伴随出现炉膛局部灭火的现象，使炉膛内温度场发生畸变。
②目前投油助燃都是在两种情况下进行的：
其一，根据火检情况投油。在这种情况下，一般都是当班运行人员发现煤火焰闪烁后，判断燃烧工况开始恶化手动把油枪投入助燃。
其二，根据炉膛压力情况投油。当运行人员发现炉膛压力不正常升高（如达到几百帕）时手动投油助燃。
在煤质恶化、煤种变化频繁的情况下，无论是根据火检闪烁情况投油还是视炉压升高投油，都值得商榷。首先，由于在线实时分析燃煤成份的技术不成熟，目前无法让火检定值自动跟随燃煤成份变化，因此它反映的并不是真正的支持煤粉充分燃烧的阀值，这时的投油就是为可燃性混合物提供的足够点火能源，极可能引发爆燃。其次，前面已经分析过，炉压异常升高是发生局部爆燃的征兆，此时的投油是在燃烧工况持续恶化、可燃性混合物积聚程度加剧的状态下进行的，这个时候的“火上浇油”极容易引发全炉膛爆燃，造成恶性事故，因此最危险。
5 应用效果
TALWANDI锅炉油枪改造后运行的时间段内，油枪控制逻辑在机组启动和锅炉保护都运行正常，而机组因油枪改造及通过各方面的合理操作运行后，节约了大量的锅炉燃烧用油，产生了非常好的经济效益。在机组运行的时间内，油枪的改造曾先后成功推广应用到印度其他项目，减少了机组启动及停炉期间的油量耗费。
参考文献：
[1] 刘毅.在EPC项目中向管理要效益[J].石油化工建设，2008，（3）.
关键词：雾化片;合理操作;减少燃烧油耗
中图分类号：TU201.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）36-0013-02
印度TALWAMDI三台机组锅炉是由哈尔滨锅炉厂生产的引进型机组，在锅炉启动、停止以及低负荷稳燃用油一直使用的是用AB层轻油枪，这在燃油价格不断上涨和全球节能意识逐渐加强的情况下，为节省机组启停和稳定燃烧需要的大量燃油，必需寻找新的替代燃油方式，为以煤代油燃烧提供了条件。为实现锅炉提前投粉代替燃油完成点火启动和停炉过程，印度TALWANDI对重油油枪雾化片进行了改造，在对#2、#3机组两台机组进行了改造。因为是提前燃烧煤粉，所以锅炉的燃烧逻辑必须作较大的设计修改。
1 重油枪燃烧不充分进行改造
印度TALWANDI锅炉燃烧器区域油枪布置为六层粉和四层油，从下至上的布置依次为A层煤粉、AB层轻油枪、B层煤粉、BC层重油枪、D层煤粉、DE层重油枪煤粉、E层煤粉、EF层重油枪、F层煤粉。
本燃烧器合煤粉燃烧器空气风室和油燃烧器为一体，每只燃烧器共设有四层油点火燃烧器，作为锅炉启动时暖炉，煤粉喷嘴点火和低负荷稳燃之用。助燃油按30%锅炉负荷。点火系统能满足程序控制，点火方式为高能电火花点燃轻柴油，轻柴油点燃重油，然后点燃煤粉。轻油油枪采用机械雾化（回油机械雾化）方式，重油油枪采用蒸汽雾化方式。点火装置中设置有可伸缩的高能点火器，可直接点燃燃油。油点火燃烧器的空气喷嘴同时也做为煤燃烧时的二次风喷嘴，为了油火焰的燃烧稳定，在油点火燃烧器主空气喷嘴中设置了专门的稳焰叶轮，油风室只有一个主喷嘴。轻油枪进口压力3.43 MPa，每支轻油枪出力为3.55 t/h;重油枪进口压力3.55 MPa，每支重油枪出力为3.25 t/h。
2号锅炉试运初期，重油油枪雾化效果不好、重油燃烧不充分的问题。经过一段的分析发现，重油油枪雾化片雾化效果不好，经更换油枪雾化片后，将原先厂家供货油枪雾化片雾化蒸汽喷口孔径进行稍微扩大，并将蒸汽和重油喷口之间的角度调整小点，这样雾化后的重油喷射距离远了，距离炉膛中心温度高区域，雾化效果也得到根本改善，重油的燃烧效率得到很大的提高。但是投油期间，仍需加强雾化蒸汽压力和温度、燃油压力和温度、二次风量等的调整，使燃烧效果达到最佳，减少燃油不完全燃烧损失。油枪雾化片发现堵塞时应及时处理。油枪雾化片的设计及实物照片分别如图1和图2所示。
2 炉膛燃烧分析
四角喷燃锅炉的燃料和助燃空气通过炉膛的四个风箱引入，方向指向位于炉膛中心的一个假想切圆，在炉膛内就形成一个旋转的“火球”。图1展示了切向燃烧“火球”的实图。受切向燃烧组成的空气动力结构的影响，燃料从喷嘴喷出后受上游高温烟气加热很快着火，激烈燃烧的射流末尾又冲撞，下游邻角的燃料射流，四角射流相互碰撞加热，从而形成燃烧稳定的旋转上升火焰。下一层旋转上升的火焰，促进上一层的燃烧强化和火焰稳定;上一层的旋转气流同时加强对下层火焰的扰动，这种角与角和层与层之间的相互掺混扰动，即炉膛内整体而不是局部的强烈的热量和质量交换，保证了燃油及煤粉的着火稳定性。因此我们可以认为切向燃烧的“整个炉膛就是一个燃烧器”。而炉内的温度场则是近似为以切圆为中心、温度由内而外降低呈放射状的柱状体。由于四角喷燃锅炉燃煤器间互相支持，再加上切圆燃烧，在旋流的作用下火焰不容易发散，点火能量更集中。
3 减少油量损耗的要求
①油枪雾化片的主要改造部分为BC、DE、EF层油枪，所以主要的逻辑设计在这两部分进行，根据油枪的改造部分、生产厂家的相关要求和咨询哈尔滨锅炉厂后初步设计的控制逻辑如下：根据哈锅改造油枪雾化片的要求，油枪燃烧用油需要用空气雾化。所以相关逻辑设计为：重油油枪全部为空气雾化，点火条件由重油雾化蒸汽压力>0.882 MPa，温度≤250 ℃。改为雾化空气压力>0.912 MPa，因油枪流量从3.25 t/h改为3.35 t/h后流量稍微提高，油枪点火后不见火跳该油枪时间改为5 s，当该油枪支持同角的A层给粉机时，不见火跳闸时间为8 s，这是为避免在锅炉启动时燃烧不好给煤机频繁跳闸，而不见火即跳该油枪时间从2 s延长至5 s或者8 s并不会使锅炉内积聚大量燃料引起爆燃。当机组锅炉由油枪支持煤粉燃烧时，因A层煤粉是用来代替油燃烧的，在锅炉启动时基本上冷炉，所以A层煤粉的点火允许条件设计为辅助风挡板正常、两台一次风机运行或一台一次风机运且少于三层煤粉运行，取消原设计二次风温大于176 ℃和汽水分离器压力正常条件。原B层、C层、D层和E层的煤粉点火允许条件不变。
②尽可能减少机组启停次数，燃油的消耗主要集中在机组启动阶段，因此明确启动目标，尽量减少机组不必要的启停，可减少燃油的消耗。
③提高冷态冲洗效果，减少热态冲洗时间，锅炉上水时可通过辅汽加热逐步提高上水温度，提高冷态冲洗效果，从而减少热态冲洗的时间。
④加强燃烧调整，提高油枪燃烧效果，锅炉试运初期，重油油枪存在雾化效果不好、重油燃烧不充分的问题。经更换油枪雾化片后，雾化效果目前得到根本改善，但是投油期间仍需加强雾化蒸汽压力和温度、燃油压力和温度、二次风量等的调整，使燃烧效果达到最佳，减少了燃油不完全燃烧损失。油枪雾化片发现堵塞时应及时处理。
⑤控制给水流量，启动初期控制给水流量在550 t/h左右，以减少热量损失，节约燃油。投粉后，控制给水流量不低于650 t/h。 ⑥合理疏水及排污，认真控制启动过程暖管疏水，一方面使汽水品质尽快合格，另一方面尽量减少热损失。锅炉启动后，尽早打开疏水门进行暖管，以缩短冲机前的暖管时间。及时发现和处理疏水、排污系统的泄漏，减少系统损失。
⑦尽早投粉，因前期投油时间长且燃油雾化效果不好，2号锅炉空预器及尾部烟道不可避免的受到污染;另外制粉系统在投入初期，问题较多，运行不稳定。投粉过早容易造成煤粉燃烧不充分，使火焰中心上移，锅炉升压快，主汽温度、再热汽温难于控制，同时未燃尽煤粉积聚在空气预热器波纹板上，在一定条件下会产生二次燃烧，烧损空预器。因此，之前的启动过程中锅炉投粉都选择在发电机并网后进行。机组启动时，可尝试在空预器出口二次风温达150 ℃时启动一次风机。启动一次风机后，对B磨煤进行通风暖磨，暖磨结束后，启磨投入制粉系统运行。投粉后，注意监视和调整给水流量、主汽温度和压力等参数。
⑧提高消缺效率，检修、运行各区域人员应保持通讯畅通，当设备缺陷发生后，尽快通知消缺人员到位。消缺人员应做好一切准备工作，对工器具、材料及人员要落实，一旦发生设备要检修，应做好安全措施，缩短检修时间，减少锅炉消耗燃油。
⑨提高大机暖机效率，协调好大机高、中压缸暖机过程的涨差，缩短暖机时间。
⑩机组并网后，及时投入制粉系统，减少油枪;升负荷过程，及时减少油枪投用;机组负荷先升到60%以上，达到断油稳燃条件，及时断油。
4 尽量减少投油助燃
①由于印度当地煤质恶化、风煤比调整不当、负荷大幅度波动等因素的影响下，可能会有部分未充分燃烧的煤粉积聚在炉膛某个部位，使该区域温度下降并导致该区域压力下降。如果这种趋势进一步发展，积聚可燃性混合物的区域将扩大，温度下降的区域也将扩展，此时可能伴随出现炉膛局部灭火的现象，使炉膛内温度场发生畸变。
②目前投油助燃都是在两种情况下进行的：
其一，根据火检情况投油。在这种情况下，一般都是当班运行人员发现煤火焰闪烁后，判断燃烧工况开始恶化手动把油枪投入助燃。
其二，根据炉膛压力情况投油。当运行人员发现炉膛压力不正常升高（如达到几百帕）时手动投油助燃。
在煤质恶化、煤种变化频繁的情况下，无论是根据火检闪烁情况投油还是视炉压升高投油，都值得商榷。首先，由于在线实时分析燃煤成份的技术不成熟，目前无法让火检定值自动跟随燃煤成份变化，因此它反映的并不是真正的支持煤粉充分燃烧的阀值，这时的投油就是为可燃性混合物提供的足够点火能源，极可能引发爆燃。其次，前面已经分析过，炉压异常升高是发生局部爆燃的征兆，此时的投油是在燃烧工况持续恶化、可燃性混合物积聚程度加剧的状态下进行的，这个时候的“火上浇油”极容易引发全炉膛爆燃，造成恶性事故，因此最危险。
5 应用效果
TALWANDI锅炉油枪改造后运行的时间段内，油枪控制逻辑在机组启动和锅炉保护都运行正常，而机组因油枪改造及通过各方面的合理操作运行后，节约了大量的锅炉燃烧用油，产生了非常好的经济效益。在机组运行的时间内，油枪的改造曾先后成功推广应用到印度其他项目，减少了机组启动及停炉期间的油量耗费。
参考文献：
[1] 刘毅.在EPC项目中向管理要效益[J].石油化工建设，2008，（3）.