太仓港协鑫发电有限公司微油改造工程设计方案浙大天元ZHEDATIANYUAN杭州浙大天元科技有限公司二零一零年九月目录目录 (2)1、前言 (3)2、工程概况 (4)2.1煤质情况 (4)2.2主机情况 (5)4.1 微油点火气化燃烧原理 (6)3.2 微油点火燃烧器工作原理 (7)5、微油点火系统设计方案 (8)5.1微油点火系统总体方案 (8)5.2煤粉燃烧器设计 (11)5.3高能气化微油枪 (16)5.4燃油系统 (17)5.5微油点火压力冷风系统设计说明 (19)5.6气膜冷却风系统 (20)5.7送粉系统设计说明 (21)5.8一次风加热系统 (21)5.9控制系统 (22)5.10过程控制系统 (23)5.11 微油点火系统的启动及逻辑保护 (23)5.12 I/O清单 (25)6、环保效益 (27)7、供货清单 (28)1、前言采用微油点火燃烧技术，实现锅炉冷炉启动时用微量的燃油直接点燃煤粉，在停炉、低负荷稳燃时用微量的油稳定锅炉燃烧，并且在冷态点火和停炉期间即可投入电除尘系统，经济效益和环保效益非常明显。
我公司从事微油点火技术研发和工程实践达6年多时间，我们不但实现了微油点火技术的成功应用，更在很多技术细节上进行强化、优化，使得我们的微油点火系统在安全可靠性、节油率方面表现尤为突出，得到了所有电厂用户的一致好评！我公司核心优势：⑴微油点火及稳燃技术的核心是燃烧器设计和制造技术，我公司池作和教授拥有二十多燃烧及低负荷稳燃年、上百台锅炉浓淡燃烧器设计、改造的经验。
其“可调煤粉低NOX技术”获国家科技进步二等奖，CAT辅助解决大型电站锅炉结焦问题的试验研究，获国家科技进步三等奖，这些优秀的科研成果都将全面应用在微油煤粉燃烧器的设计中。
⑵我公司在长期的科研与工程实践中与锅炉厂建立了紧密的合作关系，对各家锅炉厂产品的技术特性非常熟悉。
截至目前，我公司已经完成60多台锅炉微油点火改造项目，也是国内第一家将成套技术与设备出口海外，并成功完成微油点火改造的公司。
因此对于贵厂锅炉的微油点火改造，我公司在技术、施工经验和团队方面拥有得天独厚的优势。
⑶力求系统简单可靠，减少系统故障率是我公司一贯的设计理念，在微油点火技术领域，我公司的微油点火系统结构最简单，对外界条件（设备）依赖最少，故障率低，运行非常稳定可靠。
⑷是国内唯一使用FLUENT大型仿真计算软件进行微油燃烧器设计的公司。
利用该技术，确保每个微油改造项目的设计方案、设计参数最优化，是为用户创造最大效益的可靠保障。
2、工程概况2.1煤质情况2.2主机情况（1）二期（2×330MW）机组，锅炉为亚临界控制循环汽包锅炉，单炉膛Π型露天布置，中速磨正压直吹制粉系统，直流式煤粉燃烧器四角布置，切圆燃烧，摆动燃烧器调节再热汽温，喷水减温调节过热汽温，一次再热，平衡通风，三分仓容克式空气予热器，水力除渣，全钢构架，悬吊结构，燃用烟煤。
三期（2×320MW）机组，锅炉为亚临界控制循环汽包锅炉，单炉膛Π型露天布置，中速磨正压直吹制粉系统，直流式煤粉燃烧器四角布置，切圆燃烧，摆动燃烧器调节再热汽温，喷水减温调节过热汽温，一次再热，平衡通风，三分仓容克式空气予热器，水力除渣，全钢构架，悬吊结构，燃用烟煤。
3、微油点火系统性能参数微油点火系统投入能够满足锅炉冷态点火直接投粉的要求。
微油点火系统功率可用范围锅炉启动～35%BMCR；按机组正常冷态启动8 小时计算，微油点火最大耗油量_ 4__t。
燃烧器使用寿命≥50000 h；冷态启动稳定着火时间≤180 s；投入率100 ％；燃油消耗量：50 kg/h(只)燃油压力：0.8～1.5 MPa4、微油点火系统工作原理4.1 微油点火气化燃烧原理微油气化燃烧的工作原理是:利用机械雾化将燃料油挤压、撕裂、破碎，产生超细油滴后通过高能点火器引燃，同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热、扩容，使燃油在极短的时间内蒸发气化。
由于燃油是在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。
气化燃烧后的火焰，见图1。
气化后的火焰传播速度快、火焰呈蓝色，中心温度高达1500～2000℃，可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃一级煤粉，从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。
图1 微油气化燃烧高能油枪火焰状况3.2 微油点火燃烧器工作原理 微油点火燃烧器的冷炉启动工作原理是：微油气化油枪与高强度油燃烧室配合，燃烧后形成温度很高的油火焰。
高温油火焰引入煤粉燃烧器一级燃烧区，当浓相煤粉通过气化燃烧高温火核时，煤粉温度急剧升高、破裂粉碎，释放出大量的挥发份，并迅速着火燃烧；已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。
满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。
气膜冷却二次风主要用于保护喷口安全，防止结焦烧损及补充后期燃烧所需氧量。
微油点火燃烧器的结构示意图，见图2图2 微油点火煤粉燃烧器示意图5、微油点火系统设计方案5.1微油点火系统总体方案微油点火系统改造工程，拆除原最下层4个燃烧器，将原燃烧器改造成微油点火燃烧器，每只角配微油点火高能油枪和辅助油枪各一支，原大油枪不做任何改动；并且微油点火燃烧器兼有主燃烧器的功能。
该层原输粉系统维持不变。
改造后燃烧器的平面布置图如图3，燃烧器改造位置图，如图4。
（图中黄色部分为我公司设计的微油点火燃烧器，红色部分为贵公司原有的燃烧器）图3 燃烧器的平面布置图图4 改造位置布置图微油点火系统的具体情况，整个改造由煤粉燃烧器、高能气化油枪、燃油系统、一次风加热系统、气膜冷却风系统、送粉系统、控制系统等系统组成。
设计时，各系统均能实现DCS 控制及就地控制。
我公司经过技术革新，在保证油枪雾化性能良好的前提下，淘汰了压缩空气雾化系统，系统得到显著简化，稳定性强，减小了维护工作量。
单角的系统图如下：5.2煤粉燃烧器设计5.2.1煤粉燃烧器的设计根据贵厂提供的煤质资料，我公司利用大型流体计算软件FLUENT对贵厂的燃烧器进行了仿真计算，并结合多家电厂微油点火燃烧器的成功改造经验，可保证用微量的燃油稳定可靠地点燃煤粉。
微油点火改造的核心是煤粉燃烧器的设计。
优秀的燃烧器设计不仅可以保证微油点火系统的最佳点火效果和节油率，更能确保燃烧器长期稳定运行。
燃烧器低负荷稳燃与防结焦性能是微油煤粉燃烧器所必须拥有的两个重要性能，是关系到微油点火改造后，锅炉是否能够长期良好运行的核心问题！我公司从事大型电站煤粉锅炉燃烧器的设计和改造长达20多年，在燃烧器设计和制造领域拥有雄厚的技术实力。
我公司池作和教授的两个重大科研课题先后荣获两个国家科技进步奖这一国家级最高荣誉，并主持国家863、973项目，他们分别是：●可调煤粉浓淡低NOx燃烧器及低负荷燃烧技术，获国家科技进步二等奖●CAT辅助解决大型电站锅炉结焦问题的试验研究，获国家科技进步三等奖●国家863项目“利用超细煤粉再燃降低NOx排放（2002AA527053）●国家973项目“煤粉炉再燃区同时脱硫脱氮技术我们将上述这些先进的技术成果完美的应用于微油煤粉燃烧器的设计过程中，确保微油煤粉燃烧器具备优秀的低负荷稳燃能力和防结焦、防磨损的能力。
5.2.2微油煤粉燃烧器稳燃性能优势煤粉水平浓淡低负荷稳燃技术是我公司的传统技术优势。
针对微油煤粉燃烧器，我公司采用煤粉水平中心强浓缩技术，满足锅炉煤粉燃烧所必备的三高稳燃原理，即高煤粉浓度、高氧量、高温度，因此使该燃烧器兼具良好的低负荷稳燃性能。
我公司很多实际改造案例都能有力的证明这一点。
实例一：福建漳平发电厂微油点火改造（2007年华电集团科技项目）该厂为100MW煤粉锅炉，燃用极低挥发份无烟煤（Vdaf=2%-4%）因挥发份极低，锅炉满负荷运行时，都需要投2支250kg/h的油枪进行助燃。
经我公司微油改造后，在70MW负荷时，投用两支50kg/h的油枪可以保持稳定燃烧，即使在退出微油气化油枪（即脱油燃烧）情况下，锅炉燃烧工况也较稳定。
实例二：皖能铜陵发电有限公司微油点火改造该厂为哈尔滨锅炉厂制造的300MW锅炉，燃用贫煤。
经我公司微油点火改造后，低负荷稳燃效果十分良好。
以上实例能充分证明我公司的微油点火燃烧器拥有十分优秀的稳燃能力，在国内也是处于领先地位。
5.2.3微油点火燃烧器防磨损、防烧坏、防结焦技术、防NOx排放增加的技术措施⑴微油点火燃烧器的防磨损技术由于微油点火燃烧器在喷口内就已经着火燃烧，这样加剧了燃烧器的磨损，为了保证燃烧器的使用寿命，尽可能地减轻磨损程度，我公司在设计燃烧器时采用如下方法：a)借助FLUENT大型仿真模拟软件将燃烧器内部主要部件设计成流线型，减小局部阻力和磨损；b)微油燃烧室的迎流面采用高强度耐磨铸钢并增加厚度以延长使用寿命。
⑵微油点火燃烧器的防烧坏技术①燃烧室及喷口采用耐高温的铸钢整体铸造，一次成型耐温可达1200℃。
○2微油燃烧器内设壁温监视测点（当温度高于450℃报警）。
⑶微油点火燃烧器的防结焦、结渣技术针对贵厂锅炉燃用煤质情况，我公司充分发挥在燃烧器设计和制造领域的防结焦、防烧坏、防磨损等核心技术优势，为该锅炉专门设计的燃烧器具有非常优秀的整体性能，具体介绍如下：我公司的微油点火煤粉燃烧器采用独创的三级放大结构（其他微油点火技术大多为两级或者一级燃烧）。
它由油燃烧室、一级煤粉燃烧室、二级煤粉燃烧室、三级煤粉燃烧室组成。
各级煤粉燃烧室的尺寸与结构是通过理论分析并借助FLUENT软件精确计算后确定的。
借助FLUENT软件对煤粉在燃烧器内燃烧过程进行仿真计算微油点火燃烧器采用独创的三级燃烧放大结构，具有非常明显的技术优势，具体介绍如下：所有的微油点火燃烧器在冷态点火和助燃的情况下，煤粉火焰都在燃烧器内部燃烧，煤粉通过油枪火焰的时候，瞬间大量被点燃，更容易导致燃烧器局部位置因为高温辐射而带来结焦、烧坏、堵管等诸多问题。
采用三级燃烧控制后，煤粉被逐次点燃并释放能量，而不是瞬间在一个位置被集中点燃，能有效控制煤粉火焰在燃烧器内的燃烧强度和范围，可以确保燃烧器的绝对安全和长期稳定运行。
煤粉经过浓淡分离后，分别进入三级燃烧室，先后逐级被点燃，也可以最大程度的实现冷态点火时煤粉的高燃尽率。
⑷防止NOx排放增加的技术措施我公司设计的微油燃烧器喷口和原主燃烧器喷口面积相同，微油燃烧器与原燃烧器的设计风速基本相同，这保证了微油燃烧器和原燃烧器动量矩相同。
同时微油燃烧器的设计原则是不改变锅炉原有的空气动力场，本次改造对该燃烧器的二次风不作改动，只将燃烧器的一次风道改成微油点火燃烧器，其动力场不变，煤粉在初始燃烧时的燃烧气氛与改前没有区别，不会增加NOx的生成量。
