等离子点火技术应用及经济性分析
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摘要:结合山西省某扩建电厂(2×200 MW)工程初步设计,对锅炉启动点火、锅炉低负荷助燃的方式进行了探讨和分析,得出了采用等离子点火系统及低负荷稳燃技术节能效果明显的结论。
关键词:等离子点火;稳燃技术;节油节约和替代燃料油,对缓解石油供需矛盾,保障国家经济安全具有重大的战略意义。
国家电力公司制定了节油规划,在规划中明确提出“要加大力度重点抓好等离子点火技术的完善和推广应用,这是火电厂实现大幅度节油的重大技术措施”。
世界上许多国家都在致力于研究等离子点火燃烧器,以期减少火力发电机组的油耗。
目前,等离子点火及稳燃技术已成功应用于近100台电站煤粉锅炉中。
等离子点火在新建机组上应用,节油效果特别明显。
例如内蒙古托克托发电厂600MW机组投产中采用等离子点火,从首次点火至1号机组“168h满负荷试运”完成,等离子点火装置共累计运行超过540h,各项设备均性能稳定、工作正常,初期投入等离子点火系统时,锅炉燃烧效率达95以上。
由于应用了等离子点火系统,在1号机组试运期间为电厂节约燃油达2000多t。
1 等离子点火技术基本原理1.1 等离子点火机理等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.004 MPa~0.03 MPa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1×10-3s内迅速释放出挥发物,使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,也有助于加速煤粉的燃烧,这样就大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。
等离子体内含有大量化学活性粒子,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。
1.2 等离子点火系统等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统,直流供电及控制系统,辅助系统和热工监控系统组成。
锅炉|电厂锅炉应用等离子点火的技术电力百科第 67 期:点火系统1. 等离子点火系统及原理1.等离子点火系统及原理1.1 等离子点火系统在等离子点火系统当中,主要由等离子发生器、直流电源、点火燃烧器、控制系统等部分组成。
其中,等离子发生器能够对50kW~150kW电功率的空气等离子体进行产生,直流电源能够将三相380V的交流电源整合成直流电源,向发生器供电。
点火燃烧器配合等离子发生器使用,对煤粉进行点燃。
控制系统采用了数据总线、通信接口、CRT、PLC等部分构成,能够实现全数字化自动控制。
系统具有50kW~150kW的输出功率,且连续可调。
压缩空气压力在0.12MPa~0.4MPa,流量在150m3/h以上,且能够保持洁净无油。
冷却水压力在0.3MPa以上,流量在10t/h 以上,t在40℃以下。
1.2 等离子点火原理在等离子点火装置当中,对直流电源进行利用,基于相应的介质气压条件接触引弧,在强磁场控制下,对稳定功率定向流动空气等离子体进行获取,采用磁压缩、机械等方法,向需要点火的位置送入等离子体射流,在点火燃烧器当中,能够达到4000K以上具有极大梯度的局部高温火核,当等离子火核与煤粉颗粒相接触,煤粉颗粒会对挥发物进行迅速释放,劈裂粉碎再造挥发充分,从而被快速点燃。
在等离子发生器当中,采用了阳极、阴极、线圈等部分,在发火原理上,基于相应的输出电流条件,中心阴极和阳极进行接触,系统达到短路的状态,阴极和阳极缓慢分开的过程中,会有电弧产生,在线圈磁场的作用下,将电弧拉出喷管外部。
在电弧的作用下,压缩空气受到电离,产生高温等离子体,从而使煤粉产生了被点燃的可能性。
在设计过程中,采用进退执行机构控制点火装置的阴极,同时控制电弧电功率。
此外,还利用相同的计算机控制系统,监视冷却水、冷却风等。
2. 等离子点火技术的实际应用2.1 技术改造在电厂锅炉对等离子点火技术的应用中,对老机进行技术改造是一项重要的内容。
等离子点火技术在600MW燃煤机组中的应用通过等离子点火技术在大唐国际盘山电厂600MW燃煤机组中的应用,指出了等离子燃烧技术为燃煤机组在经济和环保方面提供的诸多优势。
等离子点火技术的工作原理是通过采用直流空气等离子体作为点火源来点燃煤粉的,这样可以实现燃煤锅炉冷态启动中的无油点火,这项先进的技术必将成为燃煤电厂点火和稳燃的首选设备。
标签:经济;等离子;点火;煤粉引言从我国目前的能源结构中分析,油资源短缺是一个不争的事实,我国每年所消耗的石油都要大量依靠进口来满足国内日益增长的需要,这是一项耗费巨额资金的经济活动。
面对国内油资源短缺这一严峻事实,我们迫切需要节约燃油来减少进口。
当前情况下石油已成为影响我国能源安全和经济发展的重要战略物资,通过节约和寻找燃油替代品来保证国家能源和经济安全已经被提上了重要日程。
为了满足燃煤机组的无油点火,等离子燃烧技术应运而生。
随着科技的发展,等离子点火技术已经得到很大的进步,在国内很多电厂中得到使用,而且使用效果良好,可以在保证机组安全的基础上为发电企业节约部分发电成本,已经逐渐成为电厂的主流点火方式。
锅炉点火初期,用油点火时,油在燃烧的过程中会出现燃烧不完全的情况,即使当时的氧量很高,也会在烟气中形成小颗粒的油粒。
如果这些油粒粘附在电除尘上,光靠机械振打无法将其除去。
投用油枪的时候是坚决不能用电除尘的,而且布袋除尘对此要求的更是严格。
再有就是在排烟温度低于100℃的时候,由于烟气中含有水分,液态的水不但容易在电场中发生电离,造成危险,而且,水滴与烟气中的灰分混合,也容易粘附在电场上,再经过高温的烟气烘烤,形成一层坚硬的泥巴外衣,如果振打装置无法将其去除就会造成电场无法正常工作。
这些都是油点火的缺点。
等离子点火技术作为一项不同于以往燃油点火的点火技术,在基建调试、机组启停过程中,能够大量节约燃油。
在机组运行期间,能够实现稳燃节能,并实现设备的安全可靠运行。
1 天津大唐盘山电厂设备简介天津大唐国际盘山发电有限责任公司选用的是哈尔滨锅炉有限责任公司制造的HG-2023/17.6-YM4型锅炉。
大型工业煤粉锅炉的点火-等离子近年来,随着世界性的能源紧张,原油价格不断上涨,火力发电燃油愈来愈受到限制。
通过引入等离子点火系统,不但保证提高燃烧过程的经济性,而且可以改善火电厂的生态条件,达到真正意义上的经济、环保、高效。
关键词:等离子PLC 燃烧1概述大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的,近年来,随着世界性的能源紧张,原油价格不断上涨,火力发电燃油愈来愈受到限制。
因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核,为了减少重油(天然气)的耗量,传统的做法是提高煤粉的磨细度,提高风粉混合物和二次风的预热温度,采用预燃室燃烧器,选用小油枪点火等等,但是,这些方法已到了尽头,若要进一步减少燃油到最终不用油,必须采用与传统上完全不同的全新工艺,这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性,又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器,采用直流空气等离子体做为点火源,可点燃挥发份较低的(10%)贫煤,实现锅炉的冷态启动而不用一滴油,是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备,采用等离子点火燃烧器,点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点:1) 经济:采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的15%~20%,对于新建电厂,可以节约上千万的初投资和试运行费用;2) 环保:由于点火时不燃用油品,电除尘装置可以在点火初期投入,因此,减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染;另外,电厂采用单一燃料后,减少了油品的运输和储存环节,亦改善了电厂的环境;3) 高效: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;4) 简单:电厂可以单一燃料运行,简化了系统,简化了运行方式;5)安全:取消炉前燃油系统,也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故。
等离子点火技术应用研究【摘要】目前等离子点火技术已在国内两百多台燃煤发电机组上得到应用,在应用过程中不同程度地存在本研究项目中存在的问题,通过研究不仅使等离子点火技术在锦界电厂的应用更加稳定可靠,同时对其它应用等离子点火技术的电厂具有很大的借鉴作用,应用前景十分广阔。
【关键词】等离子点火装置;阴极头;输弧器陕西国华锦界能源有限责任公司#1-#4机组锅炉SG—2093/17.5—M910是亚临界参数∏型汽包炉,采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、紧身封闭布置的燃煤锅炉。
2006年7月28日,#1炉等离子点火器首次进行拉弧试验成功,至2006年9月30日,完成168小时时运投入商业运行,整个基建过程实现无燃油投入,经济效益显著。
目前,由于等离子设备接近使用寿命,等离子燃烧器、护套组件、弯头导流板等磨损严重,影响到等离子点火效果,在2013年5月1日至6月22日其间,陕西国华锦界能源有限责任公司设备一部锅炉专业完成了#1炉点火装置的升级,由原DLZ-200型升级为Ⅳ型(L=1200mm)。
1 等离子点火煤粉燃烧器工作原理等离子点火装置是利用直流电流在介质气压条件下接触引弧,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,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,这样就大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。
系统核心设备--等离子发生器、燃烧器分别介绍如下:(1)等离子发生器: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。
等离子点火等离子点火是通过高压电弧点燃煤粉,阳极固定,阴极可以伸缩,点火时阴极靠近阳极,放电,形成高压电弧,投粉嘴,煤粉点燃。
技术要求比较高,较慢。
它利用的是分级点火的原理,即高压电弧点燃一少部分煤粉,一级点燃一级,一般是三级,它比较适合层燃的炉子,角燃的不太适合,在风道上设一小的燃烧室,里面配置几只小小油枪,用来加热冷风,已达到磨煤机的用风要求,正常情况下,根本用不着大油枪,但目前国内的技术不太成熟,阴极板的寿命太短,是制约等离子技术发展的障碍;等离子配套设施还没有正规厂家来生产也是制约的因素。
目前在一些大机组上有应用。
天津电建应用等离子点火实现“零油耗”2005年09月09日09:148月17日晚,广东台山发电厂国产60万千瓦火力发电机组3号锅炉应用等离子点火吹管顺利结束。
用等离子体电弧直接点燃煤粉,完全省掉了点火用油,第一次实现了真正意义上的“零油耗”。
此次点火吹管的成功使国产60万千瓦火力发电机组应用等离子无油点火技术实现实用化。
等离子点火煤粉燃烧器系统是在原锅炉设计的基础上,经设计变更而首次采用,利用等离子电弧产生的超高温直接点燃煤粉,达到节约锅炉启动及稳燃用油的目的。
在锅炉正常运行期间,该燃烧器还可以作为普通煤粉燃烧器使用,不会对锅炉其它性能造成影响。
作为施工方的天津电建台电项目部,仅3号机组点火吹管一项便节约燃油约380吨,节约资金150万元左右。
到机组完成168小时满负荷试运时,还将节约燃油3000多吨,节约资金1600多万元。
也论等离子点火作者资料时间:2005/04/08 03:25pm就目前国内电力行业的形势,等离子无油点火技术是势不可挡。
但目前还存在诸多问题,很多的宣传还是作为官方语言存在,没有说明具体技术措施。
如下的一些问题,还请各位专家不吝赐教。
如果有其他的问题还请各位多多补充。
1、阴极和阳极的寿命短的问题。
2、小功率电弧直接点燃煤粉、煤粉点火燃烧器结焦及烧损的问题。
等离子点火装置改造及应用分析【摘要】火力发电厂锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的指标来考核,为了减少重油(天然气)的耗量,传统的做法是提高煤粉的磨细度,提高风粉混合物和二次风的预热温度,采用预燃室燃烧器,选用小油枪点火枪等等,但是这些方法已到了尽头,必须采用同传统上完全不同的全新工艺。
直流空气等离子体作为点火源,可点燃挥发份较低的(10%)贫煤,实现锅炉的冷态启动而不用一滴油,是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。
【关键词】电站;锅炉;等离子等离子作为一种较为先进的点火技术现已被很多电厂采用,但多数是基建时就直接安装使用,许多老电厂也想使用等离子点火器但很少有实践依据,现将福建大唐宁德电厂等离子改造的情况作为分析。
1.改造方案原设计方案为:拆除前墙下层原燃烧器的中心风管及其内部的油枪,将其替换为可实现分级点火的等离子燃烧器,在原一次风管上加装分叉管,引出部分煤粉为等离子燃烧器供粉。
在锅炉点火启动阶段,一次风分叉管上的插板门打开,原一次风管内的部分煤粉通过分叉管被引至等离子燃烧器,煤粉被等离子电弧点燃并喷入炉膛;一次风管内剩余的煤粉继续沿一次风管进入原燃烧器的一次风室,并向前喷入炉膛后被等离子燃烧器所产生的煤粉火焰点燃。
在锅炉高负荷运行阶段,一次风分叉管上的气动插板门关闭,所有煤粉仍按原设计路径进入燃烧器的一次风室,燃烧器完全按原设计方式运行。
等离子燃烧器的外形尺寸完全按照原燃烧器的中心风管设计,只需将前墙下层燃烧器中心风管从燃烧器后端抽出,将等离子燃烧器插入即可。
加装等离子点火装置后前墙下层燃烧器与锅炉厂设计唯一不同的是其中心油枪被拆除,其点火及助燃的功能将由等离子发生器替代。
改造方案:为了完善等离子燃烧器,彻底解决原分叉管设计方案出现的问题,进一步对等离子燃烧器进行改造,整体更换原一次风喷嘴为等离子燃烧器,彻底取消英巴燃烧器原设计的中心风筒及油枪结构,取消原设计等离子燃烧器的分叉管结构,用等离子点火器代替原来的油枪,一次风由原设计的带有一定旋流的方式改为纯直流方式进入燃烧器,同时增大原英巴燃烧器一次风筒的喷口截面积,并在一次风与二次风之间增加夹层风(改原来中心风为夹层风),取消原分叉管电动调节机构和电动插板门电气和控制部分,其它电气、控制以及辅助系统不做任何改动。
等离子点火技术应用论文摘要:由于等离子点火系统的煤粉燃烬率高,除了能提高锅炉效率外,还使排烟中的灰浓度降低。
另一方面等离子点火系统的使用在锅炉点火初期即可将电除尘及脱硫系统同步投入运行,使锅炉在启动初期即严格按照国家环保要求控制排放指标。
1 等离子点火技术应用现状目前,国内的等离子点火技术的应用已经由推广期进入成熟应用期,由于其采用高新技术,可以直接点燃煤粉,达到了无油点火及低负荷稳燃的目的。
现等离子点火技术已成功用于贫煤、烟煤、褐煤等煤种;并适用于各种容量的机组,燃烧方式涵盖了直流、旋流燃烧器,制粉系统包括中间仓储式、直吹式等各类型的系统中。
2 等离子点火技术的优点采用等离子点火技术,可点燃挥发份较低的(10%)贫煤,全程实现锅炉不用助燃用油的冷态启动,电除尘可同步投入运行,达到环保、节能、高效和安全的效果。
3 等离子点火装置运行的控制与调节在锅炉具备冷态启动点火条件:锅炉上水、投底部加热、启吸、送风机、炉膛吹扫完成,一次风机投入运行,投运A磨煤机等离子一次风暖风器。
3.1 控制A磨出口一次风温大于70℃,少开或不开周界冷却风。
3.2 当等离子发生器拉弧稳定后,根据炉温以及所燃煤种的实际情况,对电弧的电流及电压进行调节,在一定程度上将电弧功率控制在90-110KW。
3.3 点火状态切换到“等离子”模式,启A磨煤机,调节给煤量>20t/h,调节一次风速18-22m/s(冷态)或24-28m/s(热态),在这种情况下,等离子燃烧器开始燃烧。
3.4 直吹式制粉系统,与煤粉输送管道相对应的磨煤机,需要调平冷态一次风,同时调整煤粉分配器。
确保煤粉输送管道内风速、煤粉浓度、煤粉细度保持一致。
对其出力和细度进行调整,使其达到最佳状态。
3.5 在等离子点火装置投运期间,要调整风量至满足一次风管的最低流量45T/h,同时对中速磨煤机的碾磨压力进行科学合理地调整。
3.6 在运行过程中,对于等离子点火装置来说,通常情况下会受到最低煤量的影响,在这种情况下,投入到磨煤机中的燃料量比较大,这时需要对锅炉蒸汽压力升高的速度进行仔细观察。
等离子点火在600MW火力发电机组中的运用【摘要】等离子点火是一种新型的节油技术,运用在大型燃煤发电机组中取得了良好的经济效益和社会效益。
文章介绍了等离子点火系统的结构组成、工作原理,并结合在电厂的实际应用情况,分析等离子点火在运行中存在的问题与处理对策。
【关键词】等离子点火;工作原理;经济效益;存在的问题;处理对策近年来随着中国经济持续高速发展,大型燃煤发电机组陆续投产,使锅炉燃油量激增。
等离子点火技术是大型燃煤电厂锅炉点火和稳燃过程中,以煤代油的主流节油技术。
600MW机组如果在机组试运行初期就投入等离子点火及稳燃装置,将可以使整个试运行期间燃油消耗控制在很小范围内,甚至不用油,将产生极高的经济效益[1]。
与传统的燃油点火技术相比,等离子点火具有经济、环保、高效、安全的优点,以其明显的技术进步性从而具有广阔的发展前景。
1 等离子点火系统及点火机理1.1系统构成等离子点火系统由等离子点火设备及辅助系统组成,如图1所示。
等离子点火设备由等离子发生器、燃烧器、电源及控制系统等组成。
等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置,其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件三大部分组成。
等离子辅助系统包括循环冷却水系统、火焰检测系统、压缩空气系统、风粉系统、燃烧器壁温监测系统等。
1.2点火机理阴、阳极之间的压缩空气在直流电流的作用下接触引弧,电离形成具有高温导电特性直流空气等离子体。
线圈通电产生强磁场,将等离子体压缩,并由压缩空气吹出阳极。
等离子体在多级燃烧器燃烧筒中形成T>5000K的、梯度极大的局部高温区,经过浓缩的煤粉送入该高温火核中心区域,迅速释放出挥发物使煤粉颗粒粉碎,从而迅速燃烧。
然后以内燃,逐级放大的方式,将整个燃烧器点燃,实现用等离子弧直接点火的目的。
2 工程概况某电厂新建2台600MW超临界燃煤机组,锅炉为超临界参数变压直流本生锅炉,一次再热,前后墙对冲燃烧,单炉膛,尾部双烟道结构,固态排渣,全钢构架,全悬吊结构,平衡通风,露天布置。
等离子点火技术在燃煤电厂的应用摘要:燃煤电厂的锅炉在启动阶段是最耗费燃料、污染最重的阶段,因此燃煤电厂的锅炉都尽可能的减少停止运行和重启的次数,但是周期性检修、经营决策等因素都会导致锅炉停止运行或是重启,这就要重视点火成本的控制问题。
等离子点火技术就是为了降低点火污染、压缩点火成本研制的新型燃煤电厂锅炉点火技术。
该技术可以直接利用等离子体进行煤粉的点燃,摆脱了燃油点火和预热阶段,从而提高了点火效率,并能够有效稳定燃烧情况。
本文对此进行详细探讨,为今后等离子点火技术的更广泛应用提供参考。
关键词:等离子点火技术;燃煤电厂;应用引言燃煤电厂的机组点火启动对燃油的需求很大,为了寻求更好的点火方式,从而摆脱对燃油的依赖,研发了等离子点火技术,该技术能够在不使用燃油的情况下直接冷启动,利用等离子空气点燃煤粉,从而降低了点火的成本,也降低了燃煤电厂对燃油的需求,还能够降低我国的燃油消费压力。
当前等离子点火技术已经成为了主要的点火方式。
该方式的广泛应用,提高了我国燃煤电厂机组的启动水平。
1等离子点火装置工作原理等离子点火器的原理是利用了电弧原理进行点火,但是在具体的点火过程中,则需要更为复杂的原理和构造实现高效的点火。
首先,将等离子发生器从燃烧器中伸出去,伸到筒体的内部,做好点火的准备;然后,启动电源,这样等离子燃烧器内部的阴极和阳极就会进入带电状态,阴极头和阳极头之间存在一定的距离,这时候就会在这段空间产生电弧,电弧将空气进行电离;第三步,将粉煤灰引入,引入的粉煤灰接触到电弧后机会被点燃,为了更好的助燃,燃烧器分为了一二级中心筒,这样可以在引燃粉煤灰后逐级放大火焰,最终形成稳定的燃烧。
整个点火和稳燃的过程,完全不需要石油的辅助,因此完全摆脱了石油的影响,并且在点燃之后,还可以通过控制煤粉的浓度来控制燃烧程度。
煤粉进入燃烧其中以后,会通过浓度分隔板进行粉煤灰的浓度控制,这是初步的浓度控制,后期还要进入到弯头,通过离心力和碰撞快再次进行浓度的控制,这样就实现了煤粉的浓度精准控制,提高了燃烧效率,也更加有利于燃烧程度的控制。
电站煤粉锅炉三种点火方式技术经济比较和分析摘要:目前电站煤粉锅炉普遍采用的是轻油点火,但在国际原油价格不断攀升的今天,为降低燃料成本,国内很多电厂改用了等离子或微油点火方式。
本文就三种点火方式进行探讨,并重点以广东省最早应用等离子点火技术的广州恒运热电厂的实际情况,对三种点火方式进行了技术经济比较和分析,得出了等离子点火技术是当前新机组建设和旧炉改造的首选点火方式的结论。
关键词:轻油;微油;等离子;点火方式;经济效益;比较分析Abstract: at present, the power of the widespread use of the coal boiler is light oil fire, but in international oil prices rising today, to reduce fuel costs, many domestic power plant can switch the plasma or small oil ignition pattern. This paper discusses three ignition pattern, and the focus of the earliest application in guangdong province plasma ignition technology of guangzhou HengYun thermal power plant, the actual situation, ignition pattern of three kinds of technical and economic comparison and analysis, it is concluded that the plasma ignition technique is the new unit construction and renovation of the old furnace preferred ignition pattern conclusion.Keywords: light oil; The oil; Plasma; Ignition pattern; Economic benefit; Comparative analysis一、电站锅炉三种点火方式概述目前电站煤粉锅炉采用了轻油、微油和等离子三种点火方式进行点火。
等离子点火技术在330MW机组上的应用摘要:燃油价格不断上升,使等离子点火技术逐渐受到重视,以某热电厂一期工程为例,对该工程锅炉的等离子点火系统工作原理、结构、运行情况、存在问题和经济效益进行了分析,本工程经使用等离子燃烧器节约了大量燃油,降低了成本,对大型火电机组采用等离子点火技术有借鉴作用。
关键词:等离子点火;燃烧;经济效益;锅炉近年来,随着原油价格不断上涨,火力发电厂成本不断上升,面对电力市场竞争日趋激烈,控制成本节约燃油用量越来越受到重视,等离子点火器利用相对廉价的电能产生的等离子体直接点燃煤粉,实现锅炉冷态启动不用油,特别是在新机组试运期间可节约大量燃油,是目前一种比较理想的点火方式。
1设备概述某热电厂一期工程2台330MW机组,1号、2号锅炉系上海锅炉厂生产的亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、紧身封闭、全钢构架的汽包炉,型号SG-1178/17.5-M,每台机组配有5台中速磨,配置20个煤粉燃烧器,分5层布置,其中在最下层布置有4个DLZ-200型等离子燃烧器,用于锅炉启、停及稳燃。
2煤质特性锅炉设计煤种为山西晋北煤,校核煤种为河北蔚县煤。
3等离子点火工作原理DLZ-200型等离子燃烧器点火器的基本原理是电极接触引弧即利用直流电流(280~350A)在介质气压O.01~O.03MPa的条件下阴极与阳极接触,当阴极离开阳极时引弧,电弧在线圈磁力的作用下被拉出喷管外部,一定压力的空气在电弧的作用下,被电离为高温等离子体,该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000K的梯度极大的局部高温区,煤粉颗粒通过该等离子体区域,由于受到高温作用,在极短的时间内迅速释放出挥发物,并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧。
4等离子点火系统的构成本机组锅炉采用的DLZ-200型等离子点火器包括等离子发生器、隔离变压器、电源柜、等离子空气系统、等离子冷却水系统、测温系统、风粉在线检测系统等组成。
等离子点火技术的应用及经济性分析
1 前言
我公司2x135mw+3x410t/h机组采用钢球磨中储式制粉系统,锅
炉采用直流低氮燃烧器,机组较低负荷运行,由于冷却水压力不稳
定、拉弧不稳定,使得保护频繁动作,等离子不能正常起弧无法正
常使用,每次锅炉启炉或低负荷运行时均使用柴油燃烧。
锅炉在启炉或低负荷稳燃时耗费了大量的柴油,为了降低发电
成本,减少燃油,组织对锅炉配套的等离子点火装置进行调试投运,
减少燃油费用近3000万元。
2 等离子点火装置简介
2.1等离子点火机理
等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.01~0.03mpa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
>50000k、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,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。
2.2等离子发生器的组成
由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴、阳极材料均采用具有高
导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。阴、阳极均采用水冷方
式冷却,以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗
2000v的直流电压击穿能力,电源采用全波整流并具有恒流性能。
2.3等离子发生器的工作原理
等离子发生器的点火原理为:在冷却水及压缩空气满足条件后,
首先设定电源的工作输出电流(300~400a),在一定输出电流条件
下,当阴极在直线电机的推动下,与阳极接触后,电源按设定的工
作电流矢能工作,当输出电流达到工作电流后,直线电机推动阴极
向后移动,当阴极离开阳极的瞬间,电弧建立起来,当阴极达到规
定的放电间距后,在空气动力和磁场的作用下,装置产生稳定的电
弧放电,生成等离子体。
等离子点火装置的阴极进退执行机构的控制、电弧电功率的控
制,冷却风、冷却水的监视均由计算机控制系统完成。
2.4等离子点火装置的附属系统
为保护等离子装置本身,需用水冷却阴、阳极和线圈。等离子
冷却水系统水源取自闭式冷却水,经增压泵后分别送至就地点火发
生器内,再分三路分别送入线圈和阴、阳极。
等离子发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子载体,
一般采用高压离心风机出口高压风系统为等离子发生器提供载体,
设计上还有压缩空气作为备用气源。在等离子点火器停止工作以
后,高压离心风机继续工作,为等离子点火器、图像火检探头供冷
却风。
为监视等离子点火燃烧器的火焰情况,方便运行人员进行燃烧
调整,在等离子点火燃烧器上各安装一套图像火检装置,其视频信
号送至集控室内大屏幕,运行人员可在点火初期同时监视五个等离
子点火燃烧器的火焰,并可以随时切换至全炉膛火焰。图像火检探
头的冷却风取自等离子载体系统的高压离心风机出口。
3 等离子点火技术的改造及实际应用
我公司2台135mw单抽凝汽式汽轮发电机组+3台410t/h高压煤
粉锅炉,锅炉型式为:高压、四角切圆燃烧、固态排渣、紧身封闭、
自然循环、管式空预器、汽包煤粉炉。锅炉采用的等离子点火系统
由等离子点火设备及其辅助系统组成,等离子点火设备由等离子发
生器、等离子燃烧器、电源控制柜、隔离变压器等组成,辅助系统
由载体空气系统、冷却水系统、图像火检系统、热控系统、冷炉制
粉系统等组成。
针对等离子冷却水压力不稳定、风压波动大、起弧不稳定等问
题结合现有系统进行认真分析,发现主要为闭式冷却水系统供等离
子点火装置的冷却水为其系统中的分流管道供给,随着系统阻力的
影响,供给等离子点火装置的冷却水压力在0.3mpa波动,而等离
子点火装置的冷却水压力要求最小为0.3mpa,低于此压力时会出现
断弧、击穿等现象,使得等离子点火装置无法正常投入使用。
对此进行对其冷却水进行改造,加装管道增压泵来提高冷却水
压力,将压力提高到0.5~0.6mpa范围内,此时等离子点火装置可
正常投运,同时其主要的阴极头与阳极头使用寿命提高一倍左右,
阴极头最长使用时间达到100h以上。
对等离子点火装置水压、风压、压差等出厂指标进行试验、观
察,现场对等离子间隙、行进距离等进行了最终的调整,现可以满
足正常使用。
4 经济性分析
我公司对等离子冷却水改造后此装置运行稳定,经调试后基本
实现了无油点火启动、低负荷稳燃的目标,在调试、生产期间节约
了大量燃油。
等离子点火系统用电量很小,一台等离子制粉系统点火装置每
小时耗电量约400kwh,等离子冷却水泵7.5kwh、冷却风机11kwwh,
共420kwh左右,按0.5元/kwh计算每小时电费211元;如果投入
油枪,按每小时消耗燃油4吨测算,每小时耗油费用是4×
5500=22000元,一次启动共节省燃油费用20万元左右(按10h计
算),经济效益明显。
三台锅炉调试至运行期间,共计启停14次,三台锅炉低负荷稳
燃共计约100天左右,若没有等离子系统,大致应该耗油8000吨
左右,核减等离子系统使用的电费后按每吨油5000元计算,共节
省燃油费用为4000万元,扣去油折煤应消耗的对应燃煤的费用,
初步估算两台机组调试期间共节省3000多万元,经济效益非常可
观。
5 结论
钢球磨中储式制粉系统的燃煤锅炉采用等离子无油点火系统,
在调试、运行阶段成功实施产生了良好的经济效益,能够在最短时
间内收回投资。推广等离子点火技术在电站锅炉的应用,对降低机
组发电油耗及成本具有显著的作用,符合国家节能减排政策。等离
子点火技术在电站锅炉的应用上,应从方案设计、调试、参数控制、
维护保养等方面综合考虑,充分发挥等离子点火技术的节油、稳燃
作用,取得良好的经济效益。
参考文献:
[1]烟台龙源电力技术股份有限公司.dlz-200型等离子燃烧器
使用及维护说明书