烟台龙源 等离子点火技术

等离子点火技术在电厂中的应用【摘要】我厂#5机安装的是烟台龙源电力技术股份有限公司提供的等离子点火系统，自安装以后经过几次机组启动，低负荷稳燃，我们掌握了这套系统的应用方法以及注意事项，并成功的实现了启动过程和低负荷稳燃时节油、节约成本的目的。

【关键词】等离子；点火技术；应用1 系统简介该套系统有以下分系统组成：等离子体燃烧器、电源系统、载体工质（空气）系统、冷却水系统、冷炉制粉系统及监测控制系统组成的系统。

1.1 等离子体燃烧器plasma burner配有等离子体发生器并以等离子体点火和稳燃的煤粉燃烧器。

1.2 电源系统等离子体点火系统的电源系统一次设备主要包括：高压开关柜、降压变压器（6KV变380V）、低压开关柜、隔离变压器、整流柜等。

1.3 载体风系统等离子体发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子体载体，本系统采用仪用压缩空气为等离子体发生器提供载体。

仪用压缩空气母管压力应为0.4～0.8MPa。

1.4 冷却水系统为保护等离子体装置本身，需用除盐水冷却阴极、阳极和线圈。

冷却水经母管分别送至就地等离子体发生器内，再分三路分别送入阴极、阳极和线圈。

1.5 冷炉制粉系统冷风蒸汽加热器布置在F磨煤机入口前热一次风母管上。

因本改造项目的煤质水分很高，为确保改造后点火效果，保证锅炉冷态启动时磨煤机能磨制出合格的煤粉，所以需要高压的蒸汽来提供热源，汽源参数要求P>3.0MPa，t>260摄氏度的过热蒸汽，蒸汽耗量约为15t/h。

冷风蒸汽加热器设计的进口空气温度为20℃，出口加热至150～160℃，并满足磨煤机热平衡计算后需要的入口温度。

暖风器汽源来自5、6号锅炉空预器吹灰器的联络管的蒸汽。

1.6 监测控制系统1.6.1 火焰监视装置为监视等离子体点火燃烧器的火焰情况，保证安全运行、方便运行人员进行燃烧调整，每支等离子体燃烧器上应各安装1套图像火焰监视装置。

1.6.2 燃烧器壁温监测为防止燃烧器超温，在每台等离子体燃烧器内壁安装有两个铠装K分度热电偶，通过补偿导线接入机组DCS系统，当燃烧器超温时可以发出报警信号。

降低燃油消耗提高经济效益------等离子点火技术在电站锅炉的应用自1973年爆发第一次石油危机以来，石油资源的不可再生性和不断增加的需求越来越受到各国政府的重视，中国石油资源人均可开采储量仅为世界均值的8％，2003年中国原油消费量为2.6亿吨，其中进口9000万吨，占总消费量的35％。

据国际能源机构（IEA）预测：中国2020年一次能源消费中，石油为5亿吨，我国自产1亿吨，需要进口4亿吨，占1998年世界贸易量的25％，随着国民经济的持续发展，中国石油进口量也将呈现不断加速上涨的趋势。

据《2000年电力工业统计资料汇编》数字表明，2000年电力系统燃用燃料油1217.2万吨。

每年电站锅炉（不包括其他工业锅炉）点火、稳燃和新机组调试用油，约在300万吨左右，耗资近百亿元，是我国用油大户。

2004年以来中国发生大范围的缺电现象，严重影响国民经济的发展，大容量机组建设增长迅速，启停及调试耗油也大幅度增加。

以煤代油也成为中国的一项基本能源政策。

另外，在电站锅炉燃烧技术方面，使用单一燃料运行也是其发展趋势，这样不仅节省了初投资，减少厂房占地，简化系统，而且也节省了运行费用。

1、等离子点火技术的发展历程采用等离子技术直接点燃煤粉的研究起于七十年代初，其中美国C-E公司，B.W公司及西屋公司都投入了大量的人力及财力，他们采用高压交流及直流电源都做了直接点燃煤粉的工业性试验。

但是，从目前公开的文献有：“替代油燃烧器的等离子火炬”（国际能源1983）、“等离子火炬锅炉点火”（美国巴威公司）、“等离子技术在工业上应用的可能性”（1983）其结论是“直接用于锅炉点火和辅助燃烧煤粉锅炉的等离子点火煤粉燃烧器正在研究，基于该想法的设备，尚未在实际中应用”，所公布的资料又说“在冷态条件下，燃烧器在完成等离子火焰和燃料充分混合以确保点火是不成功的”。

目前，只有澳大利亚太平洋公司研制的容量为50KW的等离子点火煤粉燃烧器已在曼莫拉电厂300MW燃烧烟煤机组上成功地运行了三年。

等离子点火技术在超临界燃煤直流锅炉使用浅析-企业管理论文等离子点火技术在超临界燃煤直流锅炉使用浅析纪宗磊（大唐淮南洛河发电厂）摘要以本文介绍了烟台龙源等离子点火装置的构成及其点火机理，及以大唐淮南洛河发电厂三期2*600MW 超临界燃煤直流锅炉等离子使用过程为例，阐述了中速正压直吹式制粉系统中等离子点火装置的优缺点及运行注意事项，对等离子装置改造后的节油效果进行了经济性分析。

关键词等离子效益问题解决措施1 概述在火力发电机组中，通过燃用柴油、重油或燃气等传统方法确保煤粉锅炉点火及低负荷稳燃。

对于这种方法来说，其运行成本比较高。

据统计，仅电厂锅炉点火及低负荷稳燃就消耗的燃油，全国每年高达数百万吨。

大量的消耗燃油，以及采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用，在一定程度上增加了发电厂的运营成本。

同时，由于对油煤进行混烧，进一步降低了锅炉的技术指标及经济性。

据有关资料显示：锅炉在燃煤过程中，如果燃烧的燃油具有高反应性能，在这种情况下，将会降低锅炉机组的经济和环保效益，主要表现为：燃料固体未燃尽损失增加10%～15%，锅炉机组的传热效率降低2%～5%，水冷壁的高温腐蚀速度大大增加，锅炉设备的运行可靠性明显降低，在一定环境下，NOX、SOX 等大气污染物排放量增加30%～40%。

而且，在煤油混烧期间，不能投入电除尘器，进而产生环保及社会问题。

为了解决上述问题，需要进一步研究开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器。

20 年多年前，国外就开始了煤粉锅炉等离子点火技术的研究。

近年来，等离子点火技术在国内受到重视并实际应用，取得了一定的实际效益。

大唐洛河发电厂使用的烟台龙源等离子点火装置实现了点火技术与稳燃技术的有效结合。

实现了锅炉启停全过程不使用柴油，使用起来经济、环保、高效。

到现在为止很好地起到了无油启动和无油稳燃的作用，极大降低了大唐淮南洛河发电厂三期两台机组的启动以及稳燃成本，产生了很好的经济及环保效益。

2 等离子点火装置简介2.1 等离子发生器工作原理作为产生等离子体的设备，等离子发生器是在介质气压0.01～0.03MPa 的条件下，利用直流电流与引弧接触，同时在强磁场控制下，进一步获得稳定功率的直流空气等离子体，在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中，该等离子体形成温度T＞50000K、温度梯度极大的局部高温区，通过该等离子“火核”，煤粉颗粒受到高温的作用，并且在10-3 秒内迅速释放出相应的挥发物，同时粉碎煤粉颗粒，从而使其迅速燃烧。

培训资料等离子点火技术基本原理与系统-1等离子点火技术基本原理与系统烟台龙源电力技术股份有限公司2008年7月目录1．概述 (3)1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 (3)1.2 等离子点火技术的发展历程 (4)2．等离子发生器及其辅助系统 (5)2.1 等离子发生器工作原理 (5)2.2 等离子冷却水系统 (7)2.3 等离子载体风系统 (9)2.4 等离子电源系统 (13)3．等离子燃烧器及其工作原理 (15)3.1 等离子燃烧器结构特点 (15)3.2 等离子燃烧器点火原理 (16)4．等离子点火风粉系统 (17)4.1 中储式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (17)4.2 直吹式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (18)4.2.1直吹式制粉系统蒸汽加热器制备热风方案 (18)4.2.2直吹式制粉系统燃油加热器制备热风方案 (20)5．等离子点火监控系统 (23)5.1 等离子燃烧器壁温测量系统 (24)5.2 一次风风速测量系统 (24)5.2.1一次风在线测速装置的组成 (24)5.2.2测速管的选择 (25)5.3 图像火焰监视 (26)6．等离子点火控制系统与锅炉FSSS、DCS的连接 (27)6.1 等离子点火控制系统 (27)6.2 等离子点火系统与锅炉的连接 (28)1．概述1.1 等离子点火技术的开发背景及功能火力发电机组中的煤粉锅炉，其点火及低负荷稳燃的传统方法是燃用柴油、重油或燃气。

这种方法运行成本高，以一台670t/h锅炉为例，在冷态启动过程中，要耗费约50t轻质柴油。

据统计，每年全国仅电站锅炉因点火及低负荷稳燃就消耗数百万吨燃油。

大量的燃油消耗，以及因此而带来的燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用，无疑加大了发电成本。

同时，由于油煤混烧，使锅炉的技术和经济指标下降。

据有关资料表明：锅炉燃煤过程中，同时燃烧具有高反应性能的燃油将降低锅炉机组的经济生态效益，主要表现在增加燃料固体未燃尽热损失10%～15%，降低锅炉机组的传热系数2%～5%，增加水冷壁高温腐蚀速度，降低锅炉设备的运行可靠性，在一定条件下增加NO X、SO X等污染物的排放量30%～40%。

锅炉等离子点火技术发展背景等离子点火技术的研究始于20世纪70年代美国研制的等离子煤粉点火器。

其点火机理：依靠等离子发生器发射的高温等离子体射流，直接点燃一次风煤粉，实现冷风点火。

美国的CE、B&W公司和西屋公司都有等离子点火技术成功点燃煤粉的经验，前苏联和澳大利亚也初步掌握了的国内离子直接点燃煤粉技术。

我国在80年代也进行了等离子点火的工业试验。

但无论国内外，等离子点火技术都未能进入实质性应用阶段。

烟台龙源技术有限公司总结国内外无油点火技术的经验和教训的基础上，成功解决了等离子点火的关键性问题，开发出了DLZ-200型等离子点火燃烧器。

目前，等离子点火及稳燃技术已成功应用于贫煤、烟煤、褐煤锅炉，机组容量等离50MW-1000MW，燃烧方式包括切向燃烧和墙式燃烧。

[1]锅炉等离子点火机理DLZ-200型等离子点火装置是利用直流电流在空气介质气压～0.01MPa的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T＞5000K的，温度梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎并再造挥发分，从而迅速燃烧。

由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级发生了变化。

因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。

等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。

等离子发生器及其工作原理DLZ-200型等离子发生器为磁稳，空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。

其中阴极材料采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。

阳极亦由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。

锅炉等离子点火技术和小油枪点火技术的比较锅炉等离子点火技术是由烟台龙源电力技术有限公司在总结前人工作的基础上，开发成功的锅炉点火及稳燃系统，为电厂节约燃油走出了一条新路子。

该项目2000年通过国家电力公司的鉴定，认为“DLZ-200型等离子点火装置在220t/h燃用贫煤锅炉上直接点火及稳燃是成功的。

该成果解决了多项技术关键问题，达到了世界领先水平”；2002年被科技部等国家五部委授予国家级重点新产品；2003年9月获得中国电力科学技术奖一等奖；2005年3月获得2004年度国家科技进步二等奖。

截至目前，等离子点火及稳燃技术已成功应用近300台电站煤粉锅炉，煤种：贫煤、劣质烟煤、烟煤和褐煤；机组容量等级：50MW、100MW、125MW、200MW、300MW和600MW；燃烧方式：切向燃烧直流燃烧器、墙式燃烧旋流燃烧器；制粉系统类型：钢球磨中储式、双进双出钢球磨直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统。

小油枪点火技术是在利用等离子点火的某些技术而发明的另一种锅炉点火和稳燃技术，基本原理是用小油枪代替等离子发生器，并辅以煤粉燃烧器，用于锅炉点火和低负荷稳燃。

二者相比，比较如下：a、等离子点火是一个系统工程，与小油枪相比，该系统配置更合理，能满足电厂点火和低负荷稳燃的需要。

不管是等离子点火系统还是小油枪点火系统，都要有系统的概念，没有合理的系统配置，点火系统就不能发挥作用。

尤其是直吹式制粉系统的锅炉，要保证点火系统发挥作用，除了需要点火源（等离子发生器或小油枪）外，还需要设计合理的专用燃烧器、冷炉制粉系统、磨煤机出力控制措施等，否则，就可能出现点火初期磨煤机启动前大量用油烘炉或者升温升压速度快等问题。

烟台龙源公司在多年进行直吹式机组的等离子点火系统改造中，为保证锅炉冷炉启动的成功，采取了多项先进的技术措施。

如：为了保证磨煤机能够直接冷态启动，配套安装了锅炉冷炉制粉系统；为了保证锅炉启动满足升温升压曲线的需要，进行了磨煤机降出力改造；为了保证锅炉的等离子燃烧器能够满足锅炉正常运行的需要，设计了双筒压差平衡燃烧器。

烟台发电厂150MW机组等离子点火装置的应用山东电力工程咨询院张斌王龙林摘要：通过烟台发电厂150MW机组等离子点火装置的应用情况，分析等离子点火存在的问题及解决办法，计算其经济效益。

结合等离子点火在烟台发电厂原有＃1、＃2锅炉的运行情况，对不同制粉系统使用等离子点火装置进行比较。

关键词：等离子点火；燃油；制粉系统；经济效益1概述目前，火力发电机组频繁调峰，机组启停所耗用的燃油价格不断上涨，从而造成机组发电成本随之增加，如何减少机组启停耗油是摆在我们面前急需解决的重要课题。

在烟台发电厂3×150MW机组扩建工程的设计中，通过大量的考察收资，建设上采用等离子点火装置。

经过烟台发电厂、山东电力工程咨询院、烟台龙源公司、上海锅炉厂紧密配合，烟台发电厂3×150MW机组锅炉等离子点火装置安装调试后，达到一次拉弧点火成功，在机组吹管、试运期间大大减少了燃油消耗，降低了机组试运行成本，取得了较好的经济效益。

2等离子点火技术的发展电站锅炉的点火启停是靠燃用大量的柴油来完成的，全国为此每年要耗用柴油几百万吨，大大增加了火力发电机组的运营成本。

为了减少燃油消耗，降低成本，烟台龙源公司于1997年开始研制开发锅炉等离子无油点火装置。

在国家电力公司和山东电力集团的大力支持下，该产品在烟台发电厂#1锅炉（220t/h）上进行工业性试验，经过近三年无数次的改进试验，2000年2月通过了国家电力公司鉴定的工业性试验。

后来随着新技术、新材料的不断应用，等离子点火系统不断完善，目前已基本满足了电站锅炉在机组启停过程中的正常使用，达到了机组启停零耗油的目的。

3等离子点火技术的基本原理等离子点火系统主要由：等离子发生器、等离子载体系统、冷却水系统、电气及控制系统组成。

点火技术的基本原理是利用直流电流在一定空气介质作用的条件下通过阴阳极接触引弧，在等离子发生器出口获得高能量的空气等离子体，从而在燃烧器中心形成T＞4000K的梯度极大的局部高温火核，当煤粉颗粒通过等离子体高温火核时，在1～3秒时间内迅速释放出挥发份，使煤粉颗粒破裂粉碎加速燃烧。

等离子点火技术培训讲义国电电力烟台龙源电力技术有限公司高巨宝一.等离子点火系统概述1.基本概念介绍a)电离给气体以足够的能量。

当气体粒子（分子和原子）的平均动能大于其电离能时，束缚在原子轨道上运动的电子就会脱离其轨道成为自由电子，失去电子的原子带有正电荷成正电离子。

这种中性气体分子或原子分离成正离子和电子的现象称为电离。

b) 电弧的物理本质——气体放电电弧的带电粒子主要依靠气体空间的气体的电离和阴极发射电子两个物理过程所产生的。

c)电离度αα＝ηe / (ηe＋ηg)ηe——电子密度ηg——中性粒子密度d) 等离子体---物质的第四态所谓等离子体是气体电离度α达到一定程度的气体，这种等离子体具有导电性、电准中性、与磁场的可作用性。

在物理学中规定: α＞0.1%是等离子体，它具备等离子体的特性。

α≤0.1%为弱电离气体，这种气体的性质和没有发生电离的气体性质接近。

e) 等离子弧自由电弧通过压缩形成的，又称“压缩电弧”，压缩电弧的截面变小，比一般电弧的能量更集中、温度更高、流速更快，电离度大。

f) 等离子发生器产生压缩电弧的装置，等离子电弧受到机械压缩效应、热压缩效应、磁压缩效应三种压缩效应，因此等离子发生器所产生的等离子弧比任何火焰和一般电弧高的多的温度和很高的流速。

g) 挥发分CO、CO2、CH4、C6H6、N2和H2O等2.等离子系统的组成功能部件：阳极、电子发射枪（阴极）、促使工作气体旋转的风环、电磁线圈、拉弧机构。

基础部件：托架、小车、阳极支架。

辅助部件：进、回水箱、空气箱、仪表组件、机壳、水、电、气接头及连管、专用工具。

电气及控制系统：隔离变压器、整流柜、PLC控制柜。

监控系统：壁温测量、风粉在线检测、图象火焰监视。

二. 等离子点火机理1.垂直浓淡燃烧器2．等离子燃烧器区别：1为出口300mm到500mm内着火，着火热来源于炉内高温辐射以及与高温气体的对流换热，煤粉挥发分的析出以及挥发分与焦碳的燃烧均在炉内完成。

等离子点火技术基本原理与系统烟台龙源电力技术股份有限公司2008年7月目录1．概述 (3)1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 (3)1.2 等离子点火技术的发展历程 (4)2．等离子发生器及其辅助系统 (5)2.1 等离子发生器工作原理 (5)2.2 等离子冷却水系统 (7)2.3 等离子载体风系统 (9)2.4 等离子电源系统 (13)3．等离子燃烧器及其工作原理 (15)3.1 等离子燃烧器结构特点 (15)3.2 等离子燃烧器点火原理 (16)4．等离子点火风粉系统 (17)4.1 中储式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (17)4.2 直吹式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (18)4.2.1 直吹式制粉系统蒸汽加热器制备热风方案 (18)4.2.2 直吹式制粉系统燃油加热器制备热风方案 (20)5．等离子点火监控系统 (23)5.1 等离子燃烧器壁温测量系统 (24)5.2 一次风风速测量系统 (24)5.2.1 一次风在线测速装置的组成 (24)5.2.2 测速管的选择 (25)5.3 图像火焰监视 (26)6．等离子点火控制系统与锅炉FSSS、DCS的连接 (27)6.1 等离子点火控制系统 (27)6.2 等离子点火系统与锅炉的连接 (28)1．概述1.1 等离子点火技术的开发背景及功能火力发电机组中的煤粉锅炉，其点火及低负荷稳燃的传统方法是燃用柴油、重油或燃气。

这种方法运行成本高，以一台670t/h锅炉为例，在冷态启动过程中，要耗费约50t轻质柴油。

据统计，每年全国仅电站锅炉因点火及低负荷稳燃就消耗数百万吨燃油。

大量的燃油消耗，以及因此而带来的燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用，无疑加大了发电成本。

同时，由于油煤混烧，使锅炉的技术和经济指标下降。

据有关资料表明：锅炉燃煤过程中，同时燃烧具有高反应性能的燃油将降低锅炉机组的经济生态效益，主要表现在增加燃料固体未燃尽热损失10%～15%，降低锅炉机组的传热系数2%～5%，增加水冷壁高温腐蚀速度，降低锅炉设备的运行可靠性，在一定条件下增加NO X、SO X等污染物的排放量30%～40%。

等离子点火安全注意事项总的说明等离子点火，是锅炉点火的一次革命，在战略物资燃油短缺的当前形势下具有重大的经济效益和政治意义。

国家电力公司（原）在其“十五”节油规划中明确指出：“要加大力度抓好等离子点火技术的开发和推广应用，这是火电厂实现大幅度节油的重大技术措施”。

为了积极慎重地推动该项新技术的推广， 2002年国家电力公司发布了《电站锅炉等离子点火技术应用指南》。

目前，《等离子点火技术使用导则》也正在组织编写。

烟台龙源公司为此提出“等离子点火安全注意事项”供等离子点火的设计、安装、调试、运行部门遵循和参考。

1. 总则总则的内容主要是说明编写“等离子点火安全注意事项”的目的，适用范围、人员，“等离子点火安全注意事项”的重点，贯彻“等离子点火安全注意事项”的必要性和关键环节是呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲。

1.1为了保证等离子点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行、维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项。

1.2 该注意事项适合于等离子点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员。

1.3烟台龙源电力技术有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调。

1.4现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求。

1.5烟台龙源公司必须提出等离子点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲。

1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。

2. 人身安全2.1 维护等离子发生器（更换阴极、阳极等）时应首先停弧，切断整流柜控制电源，将电源柜切换至就地控制位并挂“有人工作，禁止操作”警示牌，确认等离子发生器无电后方可开始工作。

带电设备的维修必须首先切断电源，现场操作有时以切断冷却水源，利用保护动作的方式来切断电源，是保证不了安全的。