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循环流化床锅炉油枪点火试验分析


循环流化床锅炉油枪点火试验分析
国内多数循环流化床锅炉采用了床下点火方式, 点火系统和一次风道、 床下水冷风室共同构成 点火预燃室,由燃油(或天然气)提供热源,其中又以系统相对简单,操作方便的机械雾化油枪居 多。油枪点燃后产生的热烟气全部通过水冷风室进入炉膛,对炉膛内的床料进行加热和流化。点火 预燃室(又称点火风道)通常为绝热式,内壁衬有耐火和保温材料,以保护点火预燃室

的安全,然 而由于床下空间的限制, 点火预燃室不可能设计的很大, 这使得循环流化床锅炉在点火过程中经常 由于操作失误而出现点火预燃室烧毁的现象,尤其是在机组的调试和投运阶段。 鉴于循环流化床锅炉的油枪点火和运行方式与煤粉炉相比有很大的差别, 并存在特殊的安全隐 患,因此循环流化床锅炉的油枪点火试验有着非常重要的意义。 1 设备简介 试验是在一 260t/h 高温高压循环流化床锅炉上进行,该炉采用两支床下点火油枪,配套的单 支油枪出力 700kg,机械雾化,喷油孔径为 4mm。点火器采用了轴向调风点火稳燃方式,其燃烧风、 混合风以及主一次风全部取自一次热风管道,沿油枪轴向引入点火预燃室,由三个风门分别控制, 见图 1。这种点火器结构设计简单,点火投煤时风量切换容易。 该炉原配油枪采用回油式机械雾化喷嘴,额定油压为 2.5MPa,在调试期间又购配置了孔径为 2mm 的机械雾化器,额定喷油量为 300kg/h。 燃油系统由供油和回油管路组成,燃油泵房来油先进入炉前供油母管,再分配给两路油枪,油 枪回油由回油管路输送回燃油泵房。在油枪进油和回油管路上,连接有饱和蒸汽管路,在点火、熄 火和点火失败时用以吹扫油枪用。点火风道上装有火焰检测器,以检测燃油火焰是否正常,当检到 灭火时,及时控制燃油系统切断该油枪的燃油供应。 2 循环流化床锅炉对油枪点火的要求 2.1 床下点火器的温度要求 循环流化床锅炉点火预燃室有较厚的耐火和保温材料, 受耐火材料热震性等特性的限制, 油枪 点火后热烟气的升温速度不能太快, 如果升温率超过耐火材料热震性的要求, 很容易损坏点火预燃 室的炉衬,危及点火器风道的安全。 该炉预燃室耐火材料要求低温阶段升温率控制在 15~20℃/h, 当温度高于 150℃后, 升温速率 可控制在 20~25℃/h,这样能有效保证耐火材料的安全和使用寿命。为满足升温速率的要求,冷 态点火时需要先用出力较小的雾化喷嘴,待床温升到 350℃后,更换大出力的雾化喷嘴,进一步提 温至投煤温度 500~600℃。 2.2 点火逻辑和保护 调整好油压和点火风量,发点火指令,首先吹扫炉膛和预燃室 5min,后进行油枪蒸汽吹扫, 吹扫完成后高压点火杆推入预燃室进行打火,同时油枪进油速断阀打开,燃油经雾化后着火燃烧。

着火后如果火检检测火焰正常则燃油系统正常向油枪供油, 如果火检检不到火焰, 延迟若干秒后关 闭燃油速断阀,停止供油,进行油枪蒸汽吹扫和炉膛、预燃室空气吹扫。 3 试验结果和讨论 3.1 油嘴试验 调节来油压力,回油阀全关下进行 4mm 油枪试验,发现随油压降低,喷油量降低,见图 2,油量和 油压的关系为: 随着油压的降低,虽然雾化角变化不明显,但是油枪雾化效果变差,当油压由 2.25MPa 降低至 1.6MPa,油量由 655kg/h 降低至 600kg/h,此时油滴开始变粗,当油压再降低时,油枪喷口开始出 现滴油现象,雾化效果已明显不能满足燃烧要求,所以机械雾化器的调节比较小,保证正常、安全 燃烧的工作油压范围更小。 保持来油压力不变,调节回油压力(回油压力测点在回油调节阀前) ,发现随回油压力的降低, 雾化角逐渐变大,喷油量变小,雾化效果逐渐变差。喷油量在回油压力较高时,变化量较大。见图 3。当回油压力降低至 0.8MPa 以后,由于回油量大增,喷油量降低,雾化效果变差。后对喷油孔径 2mm 的雾化喷嘴进行了试验。从试验结果可看出,与 4mm 孔径的雾化器相比,2mm 孔径的雾化器的 油量和油压的关系、油量和回油压力、雾化效果规律以及雾化角变化规律都相似,但是 2mm 孔径的 雾化器的雾化效果满足燃烧需要的范围明显比 4mm 孔径的小, 因此在点小功率油枪时更要注意油压 的调节,尽可能保证高的来油压力和较高的回油压力,以满足燃烧需要。 4mm 的雾化器在回油阀全关的情况下,在来油压力降低至 1.6~1.7MPa 时雾化效果还能满足着 火的要求,而 2mm 的雾化器在来油压力小于 1.9MPa 后雾化效果已不能满足燃烧的要求。 3.2 点火试验 点火试验是在烟风道完工、试验正常,燃油系统完工并吹扫完成后进行。无论采用程控还是手 动点火,点火和混合风量、油压、回油压力、燃油管的清洁度以及火检的性能都影响油枪的正常运 行。 点火试验前要检查燃油控制逻辑,进行静态和动态逻辑试验,试验正常后才能进入点火试验。 在燃油系统的泄漏试验合格后,调节来油压力在油枪雾化效果良好的范围内,2mm 的喷嘴油压控制 在 2.2-2.45MPa,4mm 的喷嘴控制油量要高于 600kg/h。 油枪的点火风量和冷却风量是关系点火成功的关键, 该类型的点火风门和混合风门开度在点火时控 制在全开位置,主一次流化风门开度控制在 10~30%。通过多次试验发现,2mm 的喷嘴单侧一次风 道总风量在 7000~10000Nm3/h 范围内, 的喷嘴冷态点火单侧总点火风量在 30000~36000Nm3/h, 4mm 热态在 36000~40000Nm3/h 范围内才能点火成功, 由于点火时点火和混合风门全开, 主一次风门开 度 10~30%,所以燃烧风量约为该风量的 1/3~1/2,燃烧风过量空气系数大约在 1.1 左右。 通过现场观察火焰颜色和形状,能判断出点火可能存在的问题。如果点火风太小,则油枪火焰

暗黄,冒黑烟,火检难以检火,很容易灭火;若点火风量大,虽然能着火,但是火焰明显被吹离油 枪,在高压点火杆退出后,火焰不稳,波动较大,很容易被吹离油枪而灭火;雾化效果差或油枪堵 塞,只能看到蓝色的高压点火火花,而不见黄色的燃油火焰。 在点火枪退出油枪运行稳定后,对点火风量和混合风量进行适当调节,观察火焰为炽黄色、火 焰在预燃室中无偏斜,监控水冷风室的热烟气温度低于 800℃,控制升温速率在允许的范围。热烟 气温度与冷却、燃烧空气量接近直线关系,见图 4,图中油枪出力为 700kg/h,温度测点在水冷风 室。 4 结论 循环流化床锅炉床下点火器点火是锅炉启动的重要环节,油枪雾化效果、点火和混合风量、火 检灭火信号延迟时间等是关系点火成功与点火安全的重要因素。 机械雾化油枪雾化效果由油枪来油和回油压力控制, 着火正常的油压范围较小, 即压力调节比 小。油枪在第一次点火前一定要进行简单的现场雾化实验,落实油枪正常运行的油压的调节范围。 小功率油枪的正常着火的压力范围要小于大功率油枪。 第一次点火时,找出合适的点火、混合风量或风门开度比较困难,需通过观察火焰颜色和形状 来判断风量的大小。


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