大功率等离子点火装置的应用.pdf

电力安全 技术 第 1 8 卷 ( 2 0 1 6 年第4 期) 大功率等离子点火装置的应用 李 军，范 雷 ( 内蒙古包头铝业 自备 电厂 ，内蒙古 包头0 1 4 0 0 0 ) 摘要介绍 了等 离子点火燃烧器的优点，从等 离子点火燃烧器的工作原理 、结构特征、煤 质要求、配风调整以及安全监控事项等方面，全面论述 了等离子点火及升温控制的技术要领 ，总结 了等离子点火装置点火及升温控制的技术经验。 关键词 等离子点火装置；燃烧器；磨煤机 ；拉 弧 0 引言 某 热 电厂 1期 23 3 0 MW 机 组锅 炉 为东方 电气集团东方锅炉股份有 限公司生产的 DG1 1 6 3 l 7 3 5 一l 3 型锅炉。由于设计煤种水分高，应采 用较高的干燥剂温度 ，故预热器先加热一次风，以 获得较高的热一次风温， 满足炉内燃烧的需要。A， B 2 层 8 只直流式燃烧器上装有等离子点火装置， 采用徐州燃控科技股份有 限公司 生产 的 X P S -2 - 1 5 0 8 A型等离子点火燃烧器。 1 等离子点火燃烧器的优点 与传统的燃油点火方式相比，采用等离子点火 燃烧器点火和稳燃有 以下几大优点。 ( 1 )经济。采用等离子点火的运行和技术维护 费仅是使用重油点火费用的 1 5一2 0 ，对新建电 厂而言，可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 ( O H，H ： ， O ： ) 、 离子 ( O i ，H i ，O H ，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。电厂可以采用单一燃料运行，简化 了系统和运行方式。 一 一 ( 5 )安全。取消炉前燃油系统，也自然避免了 因燃油系统造成的各种事故。 2 等离子点火燃烧机理 等离子点火燃烧器是借助等离子发生器的电弧 来点燃煤粉的一种煤粉燃烧器。与以往使用的煤粉 燃烧器相 比，等离子燃烧器在煤粉进人燃烧器的初 始阶段就被等离子弧点燃，并将火焰在燃烧器内逐 级放大 ，属内燃型燃烧器 ，可在炉膛 内无火焰状态 下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油 低负荷稳燃。 等离子发生器产生稳定功率的空气等离子体， 该等离子体在燃烧器的中心筒中形成大于 5 0 0 0 K、 梯度极大的局部高温区。 煤粉颗粒通过该等离子“ 火 核”时受到高温作用，并在 0 0 0 1 S 内迅速释放出 挥发物，且使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。 由于此反应是在气相中进行的，使混合物组分的粒 级发生 了变化，加快了煤粉的燃烧速度 ，极大地减 少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。除此之外， 等离子体有再造挥发分的效应，这对于点燃煤粉、 强化燃烧有特别的意义。 考虑到有限的点火功率不可能直接点燃无限量 煤粉 的问题 ，等离子燃烧器采用了多级燃烧结构。 煤粉首先在中心筒 中点燃，进入中心筒的粉量根据 燃烧器的不同在 5 0 0 - 8 0 0 k g h之间，这部分煤粉 在 中心筒中稳定燃烧 ，并在 中心筒的出口处形成稳 定的二级煤粉的点火源，并依次逐级放大 ，最大可 点燃 1 5t h的煤粉量 。 第 1 8 卷 ( 2 0 1 6 年第4 期 ) 电力安全 技术 3 等离子点火装置结构 等离子点火装置由等离子发生器、等离子燃烧 器、电源装置和辅助系统组成。辅助系统包括冷却 水系统、载体风系统、图像火检系统、一次风风速 测量系统和磨煤机冷炉制粉系统等。 等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装 置 ， 由阴极 、 阳极、 前腔进气环、 后腔进气环等组成 ， 如 图 1 所示。其 中阴极材料采用高导 电率的金属材 料制成 ，连续工作时间大于 1 5 0 h；阳极 由高导 电 率、高导热率及抗氧化的金属材料制成 ，连续工作 时间大于 1 0 0 0 h。两者均采用水冷方 式，以承受 电弧高温冲击。等离子发生器设计寿命为8 - 1 0 年。 在两 电极间加稳定的大 电流 ，将电极之间的空气 电 离，形成高温导电特性的等离子体。带正电的离子 流向电源负极，形成电弧的阴极； 带负电的离子及 电子流 向电源的正极，形成 电弧的阳极。 等离子燃烧器的高温部分采用耐热铸钢， 其余 和煤粉接触部位采用高耐磨铸钢，和现场管路连接 时须正确选用焊条型号。 电源装置采用全波整流技术并具有恒流性能。 其拉弧原理为 ：首先建立空载电压 ，设定好输出电 流；启动后 ，高频引弧器工作 ，将阴极和阳极之间 的间隙击穿 ，由于有空载电压 ，电弧就建立起来了， 从而形成等离子体。 阳极前腔进气环 后腔进气环 阴极 图 1 等离子发生器结构 4 等离子点火装置的应用 4 1 燃烧器管理系统设定 为保证机组的安全及等离子点火系统的正常运 行， 需对燃烧器管理系统( B MS ) 逻辑进行以下设定。 ( 1 )在 B MS中设定磨煤机 “ 正常运行模式” 与 “ 等离子运行模式” 2种运行模式， 并可相互切换 ， 从而实现磨煤机 B MS逻辑切换功能。 ( 2 )以 “ 正常运行模式”运行时，磨煤机维持 原有的 B MS逻辑 。 ( 3 )以 “ 等离子运行模式”运行时， 磨煤机 B MS启动条件中增加等离子启动成功信号，同时 略去点火能量需满足的条件 。 ( 4 )在主控室光字牌上增加 “ 等离子点火装置 故障”信号，当任一角等离子点火装置异常时，送 信号至光字牌 ，发声光报警。 ( 5 )以 “ 等离子运行模式”运行时，任意 2个 角等离子点火装置工作故障时，等离子控制器送信 号至 B MS ，保护停磨煤机。 ( 6 )以 “ 等离子运行模式”运行时，磨跳闸信 号与锅炉 MF T 2 个信号“ 或” 后送至等离子控制器 ， 实现磨煤机跳闸， 等离子点火器跳闸； 锅炉MF T时， 等离子点火器跳闸，并禁止启动。 ( 7 )磨煤机运行时，等离子燃烧器的火焰保护 仍采用锅炉原有的火检装置 ， 保护逻辑为 “ 四取三” ， 图像火检仅用来帮助运行人员观察等离子燃烧器 内 火焰的燃烧情况。 4 2 调试磨煤机系统 ( 1 )磨煤机变加载系统调试。调试好磨煤机加 载压力系统 ，确保 A，B磨煤机加载压力系统特性 满足等离子点火烧烧器启动要求。 ( 2 )煤粉细度调整。启动 A磨煤机前 ，将分离 器 折向挡板调 至 2 5 ，确保煤 粉细度 满足等离子 点火要求。待第 2台磨煤机启动后再将分离器折向 挡板调至正常位置 。 ( 3 )风粉在线系统调试 。启动前全面检查风粉 在线系统，防止风速在线测量设备及浓度测量设备 堵塞 ，确保检测系统能够正常运行。 ( 4 )等离子拉弧试验。点火前进行等离子拉 弧 试 验 ， 电流 设 定 为 2 9 0 - 3 2 0A，功 率 设 置 为 1 0 0 k W，确保等离子拉弧稳定。准备好等离子阴 阳极头备件 ，并做好 阴极头寿命计算，防止突然断 弧；若发生断弧，维护人员应立 即组织处理 。 4 3 等离子点火初期安全监控 ( 1 )在启动时将炉膛安全监控系统 ( F S S S ) 切 至“ 离子模式” ， 直到启动第 3台磨煤机后再切回“ 正 常模式” 。 ( 2 )启动 A磨煤机后，当任一角在 1 8 0 s 内未 点燃时，应立即手动停运磨煤机，经充分通风、查 明原因后再重新投入。 一 一 电力 安 全 技 术 第 l 8 卷 ( 2 0 1 6 年第 4 期 ) ( 3 )点火启动后应加强炉内燃烧监视 ，就地观 察燃烧状况，确保炉1 人 J 燃烧 良好。 ( 4 )根据升温、升压速度 ，逐步调整煤量 ，调 整_ 次风小风门配风 ，以适应燃烧需要 。维持二次 风箱 与炉膛差压 4 0 0 u 4 6 0 k P a 。 5 结束语 等 离 点火技术是火厂 电一 一 种有 效的节能技 术。燃煤机组采用等离子冷态无油启动，一 次可节 省燃油 4 0 t以上，全年 4次冷态启动可节约燃油高 达 1 6 0 t 。如果需要对机组进 行大修后启动、安全 门定砣试验、机组热态试验等，节省的燃油量将会 更多。 参考文献： 1张水彩电厂锅炉应_ j 等离子点火的技术经济分析 l J _ 中 国电力，2 0 0 4 ，3 8 ( 3 ) ：3 8 4 1 2 t凹良，李瑞扬，董 利电站锅炉等离子点火技术应 用研究 【 J 1 节能技术，2 0 0 4 ，2 2 ( 1 ) ： 3 0 3 2 3吴必科锅炉等 离子点火燃烧器的应用 广东电力 ， 2 0 0 4 ，l 7 ( 3 ) ：7 9 8 0 4张济 ，王登香，陈天顺 电站锅炉等离子点火注意事项 【 J 】 电力安全技术，2 0 1 l ，1 3 ( 7 ) ：6 6 6 7 5索玉明，秦成果，土彪交流等离子点火技术在燃煤锅 炉上的应用 电力安全技术，2 0 1 2 ，1 4 ( 1 ) ：2 8 3 0 收稿日期 ：2 0 1 5 0 9 0 5 ；修回 日期 ：2 0 1 5 1 1 1 2 。 作者简介： 李军 ( 1 9 7 8 ) ，男 ，助 l J 师 ，主要从 事电厂锅炉运行 技 术及节能新技术管 工作，e ma i l ：y i f a n 0 5 2 4 1 6 3 c o m。 范雷 ( 1 9 8 4 ) ，男 ，助理 工程 师，主要 从事发 电厂集控运行 I ： 作 。 国网辽宁省电力公司沈阳供电公司：创新小区可视化运维管理 提高抢修服务效率 “ 可视化运维管理已经覆盖沈北新区地区 3 0 个住宅小区，涉及用户4 5 万户，电力全景地图 覆盖 面积 7 2 3 I n 。 ，小 区配 电故障抢修效率 同 比提升 3 3 ，客户满意率达 9 9 8 6。 ”3月 2 8日， 国网j = 宁省电力公司沈阳供 电公司通报 了试点地区居民小区实施可视化运维管理以来取得的成效 。 随着沈阳经济的快速发展、居民生活水平的不断提高，用户对供电可靠性、电压质量和服务 方式的标准也随之提 高，特别是对于居 民小区供 电设备的运行维护、故障抢修 等服务水平更是提 出 r高要求。为此 ，该公司结合居 民小区供 电方式、供 电线路路径及设备运维模式等实际情况 ， 从提高片 j 厂 J 供 电设备的运维、抢修效率和提高客户满意度为出发点 ，以沈阳居民小区供电线路特 点较为突出的沈北新区作为试点，创新实施了小区可视化运维管理模式。 该可视化运维管理模式依托原有的 G I S平 台将住宅小区的地物特征与供电设备结合管理 ，采 用当今最先进 的全景技术和航拍技术，对住宅小区供 电线路网架和小区供 电设备信息、设备情 况 以及 电力设施周匍环境信息 ， 以影像化资料进行存档 ， 并与住宅小 竣工图纸、 产权分界点协议书、 用户信息等重要资料相融合，再同步到笔记本电脑、i p a d或手机等可视化使用j 二 具。