等离子点火装置的原理及应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 等离子点火装置的原理及应用 摘 要：一直以来，关于锅炉的 耗油问题就长期困扰着大家，特别是锅 炉的燃烧启动，停止和低负荷的时候。 而且根据相关部门统计燃料油消耗非常 大，尤其是在 2000 年的时候，消耗竟 然达到了 1 217.2 万吨1。面对如此严 重的消耗问题，近年来为了节油也采取 了一定的方法。目前来看，我国每年的 耗油量达到了 250 万吨以上，每年的直 接成本超过 60 亿人民币，这还是不包 括工业锅炉的情况下。随着能源的越来 越紧缺，电站锅炉启动时燃油的成本也 越来越高，如何降低启动和低负荷稳燃 的燃油量的工作迫在眉睫。该文介绍等 离子点火装置的原理及调试维护要求， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 等离子点火装置在阚山电厂燃煤锅炉机 组中的运行情况，及采用等离子点火装 置带来的节能效果和经济效益。 中国论文网 /8/view-12932721.htm 关键词：锅炉燃烧 等离子 点火 装置 等离子应用 节油 中图分类号：TKl7 文献标识码： A 文章编号：1672-3791（2017）04 （a） -0033-03 该厂有 2 台 600 MW 超超临界机 组锅炉，这 2 台机器都是由哈尔滨锅炉 厂来进行制造的，这 2 台锅炉为超临界 参数变压直流炉、具有以下特点：一次 再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、 半露天安置、全悬吊构造 型锅炉等特 点。在参考了兄弟单位采用等离子点火 装置后的情况，该厂在 A 层布置了烟台 龙源电力技术有限公司的 DLZ-200 型等 离子点火装置，最大限度降低了锅炉用 油量。下面简单谈谈等离子点火的原理 以及在该厂应用的情况。 1 离子点火技术基本原理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1.1 等离子点火机理 DLZ-200 等离子体点火装置是在 中压 0.010.03 mpa 接触弧的条件下使 用直流电流，并在强磁场控制下获得稳 定的直流电源空气等离子体，等离子体 在焚烧炉的特殊规划中构成温度 T 5 000 k，温度梯度大部分高温区，煤颗粒 在高温等离子体“ 火核” 效应，挥发物在 10-3 s 内释放，煤颗粒破裂，很快燃烧。 因为这种反应是在气相中进行的，混合 成分颗粒度发生变化，然后加速煤粉的 燃烧。并大大减少燃烧粉煤燃烧所需的 量。 等离子体内富含很多化学活性的 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，这些粒子 能使燃料彻底，因为这些粒子是化学反 映加快的原因。 1.2 等离子发生器及工作原理 选用集开放式磁稳与机械、电磁 紧缩于一体复合结构的等离子发生器， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 这种机器功率在 50150 kW 之间接连 可调。并且使用的是双拉伐尔喷管复式 阳极，双拉伐尔喷管复式阳极这种可以 避免煤粉的污染，并且这种制造的材料 具有以下几种特色：高导热、高导电和 不易氧化，使用时间在 500 h 以上。 阴极的高速喷嘴，加强冷却结构， 资料从特殊合金和铜材料的结合，使用 时间在 50 h 以上，容易更换。磁线圈和 稳定的阳极与阳极是水冷式结构。打破 了以前人们用于等离子发生器电极结构 和信息，而且还成功投入使用。使用抗 氧化x 子的特殊合金，阳极，实现空 气等离子体载体，不是专门为惰性气体 维护电极，简化系统，还大大降低了运 营成本的起伏。 DLZ-200 型等离子发生器，空气 载体等离子发生器，它的组成由线圈、 阴极、阳极。阴极材料是由金属材料与 高导电性、热导率高，抗氧化性能。阳 极是由金属材料具有高导电率，高的热 导率和抗氧化性能，而且都经过水冷冷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 却的。线圈有能力抵制分解的直流电压 2 000 V 在 250 的温度下。 （如图 1） 在满足冷却水和压缩空气这两种 条件之后，设定（6）的电压为 （300400 A） ，当通过（5）使（2） 与（1）接触时， （6）按原先设定的电 流工作，当输出电流达到工作电流后， （5）推动（2）向后移动，当阴极离开 阳极的刹那，电弧建立，当阴极达到指 定水平时，空气动力和磁场的作用下产 生稳定的电弧放电，产生等离子体。 2 等离子燃烧器的安装布置 使用等离子体点火功能主燃烧器， 下层（A 层）四个主燃烧器功能等离子 体点火燃烧器。燃烧器在锅炉点火和稳 定燃烧期间具有等离子体点火和燃烧稳 定性，在锅炉的正常操作期间，燃烧器 具有主燃烧器的功能。 根据原主燃烧器的结构，确定等 离子发生器采用轴向插入（如图 2） 。 3 等离子系统的运行 3.1 启动运行方式设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 等离子燃烧器只是整个锅炉的一 部分，它的使用必须满足锅炉的整体需 要，而且还要由锅炉，以及整个机组及 其系统的约束。为此产生以下需求。 （1）安全稳定点火，燃烧效率 高，无爆燃，没有二次燃烧发生。 （2）适用于机组启动曲线，保 证机组安全。 （3）不强制要求在没有油的情 况下进行启动，不排除在某些情况下少 量燃烧油，以满足启动曲线。 （4）准备试验，定量而不是定 性确认控制参数，确保安全启动。 3.2 冷态启动 （1）建立适当的启动压力和启 动流量，启动引风机、送风机、一台一 次风机，投入 A 磨蒸汽加热器，A 磨煤 机暖磨。 （2）顺序启动 4 台等离子发生 器，并调整电压、电流至最佳值。 （3）启动 A 磨煤机，给煤量维 持 1820 t/h，等离子燃烧器投入运行， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 根据着火情况，调整各参数至最佳值， 着火稳定后，调整给煤量至适当出力运 行。 （4）根据锅炉温度，压力曲线， 增加磨煤机的煤量，观察炉出口烟气温 度在炉内燃烧条件下的燃烧情况，如燃 烧稳定性，判断可以继续增加轧机出力， 看炉出口烟气温度超速，调整上部燃烧 器喷入冷空气量，完成涡轮机转速，恒 速和发电机并网等工作。 （5）逐步调整煤炭磨煤，单位 负荷。 （6）及时启动 B 磨煤机，提升 载荷。 （7）实现无油稳定负荷，连续 试验停止一层等离子体发生器。 （8）启动 CDEF 煤机或 负荷。 3.3 停炉 （1）A、B、C 磨煤机运转的时 候机组要降负荷。 （2）发动 4 台等离子发生器的 时候，要发动 A 层等离子燃烧器投入运 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 转。 （3）停止运行 C 磨煤机。 （4）停止运行 B 磨煤机。 （5）机组降负荷时，A 磨煤机 逐渐减少使用煤量。 4 系统维护 等离子发生器具有很重要的位置， 相当于这个系统的心脏。它的稳定性是 否直接影响着锅炉点火质量的好坏，所 以点火要小心保养。在维护工作的时候， 电源必须要进行切断，因为是在三高 （高电流、高电压、高热量）的钐 下进行的。 要在维护的时候注意保护和小心 阴极的基础性伤害，特别是在换阴极头 的时候，因为使用时间一旦过长，0#纱 布导线表面就会进行氧化，以减少电源 的接触电阻。每次检修时都要检查冷却 水导管是否畅通，如生锈结垢严重，应 更换。 阳极是主要导电元件，如果工作 使用的环境不好，就会容易受到污染， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 在电弧过程中，阴极和阳极处于短路状 态的时候，阳极喉部就容易发生燃烧和 漏水的现象，因此，在每次更换阴极头 时应进行维护和检修。 如果损失严重， 漏水，电弧启动很困难，经常断弧，不 顺畅，使用时间大大降低，观察用阴极 支撑管中心的烧喉和是否有漏水现象等 问题。 5 经济效益分析 5.1 直接经济效益 在锅炉测验运转的这个期间，要 通过一系列的阶段，例如：锅炉吹管、 整定安全阀、汽机冲车、电气实验、机 组带大负荷以及机组并网运转等。这期 间因为锅炉不能彻底摆脱节油的运用， 所以就会消耗很多的燃料。依据电力部 近来发布交通指引的规则，9 000 t 是 600 MW 这个机组运用的规范量在测验 运转期间，如果在此刻运用等离子无油 点火系统的话，按估量，可以将全部试 运期间的燃油消耗控制在 1 000 t 以内 （等离子点火调试比以往燃油方法节油 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 5 000 t 计） ，那么对厂里来说将会产生 巨大经济效益。 阚山电厂 600 MW 机组锅炉在 168 h 试运行阶段节油费用： 现在燃油报价：0.48 万元/t。 节油费用：0.48×5000=2400（万 元） 。 机组采用等离子无油点火装置进 行试运行期间所需费用： 燃油的低位发热量为 41 800 kJ/kg，规划煤种低位发热量为 23 000 kJ/kg，原煤报价为 560 元/t，则按发热 量相等的原则所需的原煤费用为： 5000 t 柴油相当的原煤量： t。 （1）燃煤使用的费用：9086 t×560 元/t=5 088 160 元=509 万元。 （2）使用等离子耗电使用的费 用。 等离子燃烧器煤粉规划流量 8 t/h，运用等离子耗时： =1136 h 每台等离子运转耗电为 120 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 kWh，合计耗电： 120×1136=136 320 kWh 厂用电价格以 0.2 元/kWh 计 耗电费用：136 320×0.2 =2.8 万 元 （3）应用等离子阴极消耗费用： 14 元/h×1136 h=15904 元 =1.6 万元 （4）应用等离子运行总费用： 509+2.8+1.6=513.4 万元。 新建机组等离子点火装置投资： 450 万元。 节约投资：2 400 万元-513.4 万 元-450 万元=1436.6 万元。 由上述计算可得出，在尝试运行 阶段的经济效益是十分显著的。因为除 了能收回装置的投资外，每台还能节省 1 436.6 万元多为厂里。 5.2 间接经济效益和社会效益 如果按照一般的方法来进行尝试 运行试验，必须在这个时期坚持长时间 的低负荷状况运转，由于在这个时期锅 炉焚烧时，为了防止没有焚烧完的油滴 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 到电极上弄脏，电除尘器就没有办法正 常运用投入，因此，就会导入燃烧后产 生的很多烟尘直接进入到空气中，对环 境造成了很严重污染。不但如此，同时 燃烧后产生的粉尘也会对引风机上的叶 片造成一定程度的损害，这些都会对厂 里产生间接的经济损失。 如果在这一期间使用等离子无油 点火系统，那么即使是在长期低负荷的 状态下也能使用电除尘器，电除尘器一 旦使用，就会在很大程度上减少烟尘和 粉尘的排放，也不会污染环境和损害厂 里经济损失的同时还会创造经济和社会 效益。