煤粉锅炉点火方式探究.doc

山东大学毕业设计论文毕业设计论文论文题目：煤粉锅炉点火方式探究作 者 姓 名 赵海龙 学 院 能源与动力工程学院专 业 热能与动力工程 年 级 2004 指导教师姓名 路春美 教授 2006年11月2日目 录摘 要4Abstract51 概 述61.1国内外点火方式的现状61.1.1国内火力发电厂燃油消耗的现状61.1.2国内外等离子燃煤点火技术研究与应用情况61.1.3国家产业政策71.2目前点火方式的主要问题81.2.1油枪耗油量大81.2.2锅炉在低负荷时，需投油助燃81.3.3燃油系统管道距离长，若出现故障，查找不便81.3本论文主要研究锅炉等离子点火的原理及设备简介91.3.1等离子点火机理91.3.2等离子发生器及其工作原理91.3.3燃烧机理91.3.4等离子点火系统的组成102 火电厂点火方式的比较112.1普通油枪点火112.2热电弧点火112.3中频煤粉感应加热点火及稳燃技术112.4新型富氧无油点火稳燃技术方式122.5气化小油枪点火132.5.1气化小油枪燃烧原理132.5.1.1汽化小油枪燃烧器的工作原理是132.5.1.2直接点燃煤粉工作原理132.5.1.3汽化小油枪点火及稳燃技术工程应用142.5.1.4汽化小油枪点火系统工程实施142.5.1.5主体实施方案142.5.1.6汽化小油枪点火辅助系统152.5.1.8控制及保护系统152.5.1.9汽化小油枪燃烧器关键问题的解决152.7等离子点火193 等离子点火的在恒运电厂的运行与调整以及调试数据213.1等离子点火煤粉燃烧器工作原理223.2系统及设备简介223.2.1制粉系统及燃烧器布置233.2.2等离子燃烧系统233.2.3等离子燃烧器结构233.2.4等离子点火燃烧器系统运行方式243.2.4.1冷态等离子点火运行方式243.2.4.2等离子助燃运行方式253.2.5等离子点火燃烧器系统运行控制参数253.2.5.1系统控制参数253.2.5.2燃烧器控制参数253.2.6等离子点火燃烧器系统运行控制策略263.3小结284 结论29摘 要锅炉启动点火和调整电力高峰稳定燃烧是火电厂耗油的主要方式。许多国家都在致力于等离子点火器和燃烧器技术开发，以期从根本上解决火力发电厂燃煤锅炉点火启动和稳定燃烧的油耗问题。我国2005年政府工作报告明确提出，“如何节约燃油消耗和寻找替代技术已成为我国工业发展的重要工作任务之一”。国家计划委员会在“中国能源”白皮书中也明确指出：“我国是一个煤炭资源丰富，而石油资源相对短缺的国家，以煤代油是一项非常重要的能源政策，研究开发推广应用以煤代油技术和产品是正在推行的长期能源战略的一部分。” 以往火电厂发电机组启动点火都是采用燃烧柴油或重油的方法。1台60万千瓦机组，调试启动一次就要消耗燃油6000-8000吨。而等离子点火技术可以直接采用煤粉点火，不仅节约了极其宝贵的石油资源，而且由于煤炭与石油的价差，还可以为电厂节约80-90%的点火成本。专家表示，石油短缺正成为制约经济和社会发展的主要瓶颈。按照科学发展观和建设节约型社会的要求，节约用油已经成为各行业紧迫和长期的任务。从我国石油供需情况看，工业用油约占石油消费量的一半，其中燃料油占工业用油的35%左右。因此，解决好发电企业燃料油的节约和替代，是缓解我国石油消费过快增长的有效途径之一。关键词：锅炉；能源；新型；运行；节油；方法AbstractThe boiler starts to light the fire with Adjusting the positive electricity dint high peak stability burns is a fire power station to consume the oily and main way.Many nations all at concentrate on waiting the ion order the firearms to develop with the burner technique, resolving by the root with the period the thermal stability burnscoal boiler light the fire starts to consume the problem with the steady burning oil.Our country 2005 the government work gives a talk or lecture the clear and definite putting forward, how to economize fuel consume with look for and act for the technique has become our country the one of the key job missions that industry development.National planning board in Chinese energy White Paper too clear and definite point out: the our country is a long-term energy strategy that a coal resources is abundant, but opposite and missing nation in resources in petroleum, is a count for much energy policy with the coal on behalf oil, study the development expansion application to promote with product with the coal on behalf oil technique of a part. former fire power station generator a method for starting lighting fire is all adoption burning diesel or heavy oils.1 600,000 kilowatt machine sets ： set, adjust to try to start to will consume the fuel once 6000-8000 ton.But the etc. ion lights the fire technique can adopt directly the coal powder lights the fire, not only economized the very and precious petroleum resources, but also because of coal and petrolic excess fare, can also economize a little bit 80-90% fire cost for the power station.The expert said, the petroleum is missing become to make roughly economy with the main bottleneck that society develop.Develop the view according to science to economize the social request in type with developments, the economy use the oil to have become each profession urgent with long-term mission.From the our country the petroleum supply and demand circumstance sees, the industry uses the oil invites to share the petroleum consumes the deal of half, among them the fuel oil occupies the industry uses oily 35% or so.Therefore, the solution likes to generate electricity the oily economy in fuel in business enterprise with act for, is an one of the valid paths to alleviate our country petroleum consumed to increase quickly.Keywords：boiler；energy；new style；run；saving oil；method1概 述1.1国内外点火方式的现状1.1.1国内火力发电厂燃油消耗的现状锅炉启动点火和调峰稳燃是火电厂耗油的主要方式。发电企业燃煤锅炉燃油消耗将由于燃煤煤种，启停频率等的不同会有很大的区别，200MW机组启动一次80吨左右，300MW机组冷态启动一次耗油达150吨左右，而且由于多数火电机组最低不投油稳燃负荷较高，100MW机组最低稳燃负荷平均为额定负荷的62%，200MW为56%，300MW为53%，稳燃、助燃用油也相当可观。例如：焦作电厂燃用挥发份Vad=7.7%，灰份Ad=36.9%的无烟煤，2003年6台200MW机组670吨锅炉启停、稳燃、助燃燃油消耗达12000吨，平均每台锅炉消耗燃油2000多吨,2004年仅14月份，启停、稳燃油耗达6000多吨。截止2004年底，全国火电总装机容量达到41000万千瓦，2005年我国还将新增火电机组总装机容量4270万千瓦，2006年至2010年之间预计平均每年增加2886万千瓦。火电机组基本上都是燃煤机组，国家统计的电力、纺织、石油、石化、造纸、钢铁、建材和化工等重点行业中，其中电力行业全国火力发电用燃油每年多达1000万吨以上，为全国同期工业总燃油用量的30%以上，每吨燃油价格按4200元计算,仅此一项，电厂燃油费用每年达400多亿元。1.1.2国内外等离子燃煤点火技术研究与应用情况许多国家都在致力于等离子点火器和燃烧器技术开发，以期从根本上解决火力发电厂燃煤锅炉点火启动和稳燃的油耗问题。早在六十年代，许多国家开始进行等离子点火装置的研发，如美国CE公司、BW公司、西屋公司，澳大利亚太平洋国际电力公司等；九十年代，澳大利亚太平洋国际电力公司研制成功等离子点火和燃烧器，在曼莫拉电厂300MW机组投入运行；该产品只适应于挥发份Vdaf25%的烟煤，需用氮气作等离子体，以保护电极避免烧损，同时必须使用精细煤粉，加上氮气制备设备，精细煤粉粉磨设备等，使用成本较高且不能点燃贫煤和无烟煤。原苏联科学院也曾投入大量的人力和财力研究开发，为解决每年2000万吨锅炉油耗问题，制定了5年（19861990）计划，对等离子燃煤点火技术和设备进行研究，取得了大量的数据和研究成果，并在原苏联部分电厂进行工业试验和推广应用。但由于技术水平的局限，该装置当时还存在着等离子发生器电极烧芯、寿命短等问题；苏联解体后，俄罗斯一直保持在等离子点火和燃烧器方面的研究开发工作，技术不断进步，日臻完善，产品不断换代，保持着技术领先的地位，可靠性和阴极寿命大幅度提高。此后，俄罗斯在该国进行了推广应用，在上百家大中型或电厂进行等离子燃煤点火技术改造，获得了巨大经济效益和社会效益。等离子发生器是利用直流电流在一定的介质气体条件下的接触引弧,用机械和磁压缩的方法将等离子射流引到进行点火的部位。已在贫煤、烟煤的锅炉上应用，但因等离子发生器功率较小，制约了在劣质贫煤及无烟煤上的应用。我公司与俄罗斯通过引进技术和引进专家智力相结合的方式，针对中国电厂贫煤和无烟煤的难燃特性及锅炉型式，对等离子燃煤点火器和燃烧器技术从理论、结构、材料、控制系统进行全面研究试验和二次开发，等离子发生器采用新型结构，燃烧器采用分级燃烧的结构，已将挥发份Vdaf=7.7%，灰份Ad=36.9%的无烟煤，按200MW机组670吨锅炉点火和稳燃参数1：1的比例成功点燃，取得了燃煤点火发生器功率最大300KW，消耗件寿命200小时以上，热效率最高93%的卓越成果，技术指标处于目前世界领先水平。1.1.3国家产业政策我国2005年政府工作报告明确提出，“如何节约燃油消耗和寻找替代技术已成为我国工业发展的重要工作任务之一”。国家计委在“中国能源”白皮书中也明确指出：“我国是一个煤炭资源丰富，而石油资源相对短缺的国家，以煤代油是一项非常重要的能源政策，研究开发推广应用以煤代油技术和产品是正在推行的长期能源战略的一部分。”我国的煤炭资源储量相对丰富，已探明的可采储量为1450亿吨，为了缓解石油供应的压力，国家有关部门组织开展了节约和替代油品的工作。近几年国家投资数十亿元人民币，开发洁净煤技术，计划用5年的时间，通过推广洁净煤替代油品，减少燃油消耗1400万吨（从目前的情况看，水煤浆是最现实洁净煤技术）。用电紧张不但制约经济的发展，而且已经影响到国民的基本生活，近两年来，为了解决电力供应紧张的局面，新建火电机组近3亿千瓦，并且将于今年下半年到2006年上半年陆续投产发电，按照原电力部颁发的火电机组试运验评标准，新建机组168之前定额耗油：对于135MW机组，其燃油定额为1600吨，按燃油4200元/吨计算，预计总的燃油费用672万元；对于200MW机组，其燃油定额为3000吨，预计燃油费用1260万元；对于300MW机组，其燃油定额为4000吨，预计燃油费用1680万元。经综合分析，燃煤锅炉采用等离子点火系统取代燃油点火系统，运行费用降低4/5，在投运期间就可以收回投资并节省数百万元甚至上千万元费用，投运以后还将长期受益，社会效益和经济效益十分显著。我国现已探明的石油可开采储量为33亿吨，随着中国社会经济的快速发展，国内近几年的石油消耗量已近3亿吨。2000年我国石油的进口量7500万吨，2001年达到1亿吨，2003年石油进口量超过1亿吨，比2002年增长30%，统计表明，2003年全国GDP增长9%，是以能源消耗增加15%的代价换来的；在经济迅猛增长的驱动下，中国超过日本，成为排在美国之后的世界第二大石油消费国和第五大石油进口国。面对世界性的能源危机，特别是我国这样一个石油储量相对较少的消耗大国，节约石油资源和开发石油资源的替代品已是关系到国家能源安全和可持续发展的大事，在电力行业迫切需要采用非传统的高新技术来解决电厂锅炉的点火启动及低负荷稳燃用油的问题，在目前石油供应趋紧的大环境下，有些电厂已面临燃油采购不到而停产的严竣形势。等离子点火技术是解决火力电厂煤粉锅炉燃油消耗的最佳安全实用技术。1.2目前点火方式的主要问题1.2.1油枪耗油量大目前的锅炉厂所配的油枪都为普通的油枪，例如我公司使用的无锡华光锅炉股份有限公司生产的UG130/9.8-M4型煤粉锅炉，最小的油枪雾化片喷油量为420Kg/h，投入四个角，每小时耗油量为1680Kg/h，冷态点火时需要六小时的时间，则一次点火所耗的总油量为10080Kg/h，每吨柴油价格为4500元。则一次点火所需要的燃料费用为45360元。小机组自动化程度低，机组检修率高，所以每年需要点火启动的次数不低于10次，则一年的燃料费用为453600元。1.2.2锅炉在低负荷时，需投油助燃锅炉如果遇到制粉系统故障，或其他的外界因素，需要降负荷运行，则需要投油助燃。如果点火程控系统不好用，则会导致锅炉灭火。造成更大的经济损失。1.3.3燃油系统管道距离长，若出现故障，查找不便一般电厂油罐及油泵房离主厂房要有300400米的距离，需要增加专门负责人员，导致成本升高。而且需要有良好的防火、防雷措施。不便于管理。1.3本论文主要研究锅炉等离子点火的原理及设备简介1.3.1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介质气压0.010.03MPa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T5000K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，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。1.3.2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。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。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(300400A)，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。1.3.3燃烧机理根据高温等离子体有限的能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配，为此设计了多级燃烧器，如图1所示，它的意义在于应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度，其流速度处于一个十分有利于点火的工况下，从而完成持续、稳定的点火、燃烧过程。实验证明，运用这一原理及设计方法可使单个燃烧器的处理扩大到10t/h。在建立一级点火燃烧过程中采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火焰中心区，500010000的高温，等离子体同浓煤粉的回合计所伴随的物理、化学过程，使煤粉原挥发份提高了20%80%，其点火延迟时间不大于1s。点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成败。在设计上该燃烧器出力约为500800Kg/h，其喷口温度不低于100。另外加设了第一级气膜冷却技术，避免了煤粉的贴壁流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。该区称为第区。第区为混合燃烧区，区内一般采用“浓淡浓”的燃烧原则，环形浓淡燃烧器可将淡粉流贴墙而浓粉掺入主点火燃烧器燃烧。这样既利于混合段的点火，有冷却了混合段的壁面。在特大流量条件下还可采用多级点火。第区为强化燃烧区，在、区内挥发份基本燃尽，为提高疏松炭的燃尽率，采用提前补氧强化燃烧的措施。提前补氧的目的在于以提高该区的热焓，进而提高喷管的初速，加大火焰长度，提高燃尽度，所采用的气膜冷却技术已达到了避免结焦的目的。第区为燃尽区，疏松炭的燃尽率决定于火焰的长度，随烟气温度的升高而逐渐加大。1.3.4等离子点火系统的组成整个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。单角等离子点火系统如下图图1-1单角等离子点火系统图2 火电厂点火方式的比较2.1普通油枪点火普通油枪点火有其自己的特点，其点火方式简单，可以使用程控点火，也可以采用普通的火把点火，便于操作，但是现在世界能源发展来看，石油能源在逐渐的减少，导致优价上涨，能源浪费。煤粉锅炉在冷炉启动点火和低负荷运行时，为了稳定煤粉火炬燃烧，通常需投用相当数量的高反应性液体燃烧助燃，主要用油，例如一台670t/h炉冷露启动需要50t轻质柴油；无烟锅炉在日常运行中须伴烧一定量助燃油，例如一台烧低挥发份（Vf=3%4%）无烟煤的410t/h炉，在额定负荷时，一般投用24把出力500Kg/h重油枪，油耗量为1t/h2t/h，燃油量占输进炉内燃料总热量的3.6%7.0%。油耗10g/KW.h20 g/KW.h.燃油的大量消耗，给油燃料的采购、运输、存储、处理增添诸多必备设施和管理费用，发电成本增大。节约燃油，开发无油和少油点火与稳燃，被公认为降低发电成本，提高市场售电竞争力的重要途径之一。在这种形势下，出现了多种的点火方式。2.2热电弧点火无油点火燃烧技术的开发和应用在国际上一直是最活跃的课题之一。美国、俄罗斯、日本等国，二十年前，从开发研制运用电弧直接点燃煤粉的“等离子”无油点火燃烧器着手，取得了积极成效。最常用的“热电弧”点火，其基本原理是当工作气体（N2、空气等）通经热电弧时，形成104K级的低温等离子流，具有单位容积内能量高度集中、温度水准高、活化中心浓度高等特性，每份离子在低温等离子流的冲击下，极大的加快了煤粉离子的燃烧进程。但是该项技术投资大，技术复杂，阻碍了他的广泛应用。2.3中频煤粉感应加热点火及稳燃技术由点火燃烧喷口、高频感应头、大功率电源等构成。采取数十千瓦的高频感应系统，由金属管壁的涡流电热效应，对空气加热高温，实现煤粉的点燃及稳燃。具有结构简单、主体无机械运动部件、可靠性较高等诸多特点。其不足之处在于，空气加热的温度，本身受金属许可壁温的限制，而且空气本身热容量较低，煤质越差、含水量越高，其热容量越大，高温空气随时可能无法将煤粉加热至燃点而将其点燃，点火失败几率较高。应用受煤质影响较大，煤种适应性较差。实现电站锅炉的无油点火和稳燃，节省大量的点火和稳燃用油，目前还在工业试验阶段。2.4新型富氧无油点火稳燃技术方式在点火稳燃喷口内，对即将于某区域汇合的适量煤粉及富氧气体，进行持续加热，进而在出口端附近处，高热煤粉与高热富氧气体相遇而起火燃烧，由于富氧气体浓度高、反应快、燃烧温度高，进而迅速加热引燃整个中心环一次风煤粉及整个一次风煤粉，实现煤粉燃烧的可靠点火和稳燃。对于电站煤粉锅炉，还在点火稳燃喷口的邻近一次风煤粉喷口内，设有稳燃回流区富氧气喷口，在锅炉点火、调峰容易发生灭火的低负荷时，一旦各点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口对应的火焰监测器检测到火焰变暗、火焰强度变弱、或火焰强度低于一定数值，稳燃回流区富氧气喷口即开通加热元件、调整加热功率、升温曲线，向煤粉喷口稳燃回流区域注入高热富氧气体，由于富氧气体浓度高、反应快、燃烧温度高，进而迅速加热确保稳燃回流区的高热稳燃，实现该煤粉喷口火焰的可靠稳燃，并有效防止锅炉灭火的重大安全事故。而且可以根据煤质情况，动态调整加热功率、升温曲线，具有优良的煤种适应性。个别加热元件故障，立即由控制系统切换到另一加热元件。加热元件一般采用电加热方式，如果需要，还可采用燃油或燃气加热方式切圆四角燃烧单炉配置个点火稳燃点，考虑锅炉启动或低负荷稳燃、每天小时连续运转消耗，燃油消耗量仅1030吨/年（远小于少油点火稳燃方式）。设备可以灵活配置，投资规模可大可小。氧气源可配置制氧机、或液氧储槽、或工业氧气瓶。新型富氧无油点火稳燃设备，以加热适量的煤粉及富氧气体使其可靠燃烧放热而提供足够可靠的点火功率，而非完全以电功率方式提供，故功耗较低，可以同时用作点火燃烧器和主燃烧器；无部件的烧损问题、无昂贵且故障率欠佳的大功率电源，煤种适应性广，寿命长，大大减少了运行的电耗及运行维护费用；个别部件或单元故障时，可立即切换到备用元件或单元，因而可靠性较高；并可连续长期可靠运行。而且，可有效防止煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。在当前原油资源紧缺、价格昂贵的情况下，有利于电站锅炉、工业炉窑更改原煤粉燃烧器投油点火、稳燃的方式，实现节约能源、降低投资及运行成本、提高经济效益的经营目标。2.5气化小油枪点火该技术是八十年代开发的煤粉直接点燃点火燃烧器，又结合目前先进的水平浓淡燃烧技术开发出的小油枪燃烧技术，该技术能将油枪的流量控制在300Kg/h以下，也是国内推广的一种节油技术。2.5.1气化小油枪燃烧原理2.5.1.1汽化小油枪燃烧器的工作原理先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发汽化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达15002000，可作为高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧，从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。压缩空气主要用于点火时实现燃油雾化、正常燃烧时加速燃油汽化及补充前期燃烧需要的氧量；高压风主要用于补充后期加速燃烧所需的氧量。图2-1汽化小油枪炉内燃烧工况2.5.1.2直接点燃煤粉工作原理工作原理是汽化小油枪燃烧形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由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。周界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。2.5.1.3汽化小油枪点火及稳燃技术工程应用汽化小油枪点火及稳燃技术已成功应用的煤种：贫煤、劣质烟煤、烟煤和褐煤；同时株州电厂无烟煤试验台试烧成功，机组容量等级：50MW、100MW、125MW、200MW、300MW和500MW；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；已应用机组数量20余台锅炉(如中电投贵溪电厂、大唐田家庵电厂)，采用汽化小油枪点火及稳燃技术，在基建调试阶段可以节约大量的燃油，经济效益非常可观。2.5.1.4汽化小油枪点火系统工程实施图2-2燃油及压缩空气总路及单角系统图汽化小油枪点火及稳燃系统，其设备均为常规设备，均利用厂方原有系统无需增加其他设备，其系统图如下：2.5.1.5主体实施方案方案实施时，将原订购A（或B）层燃烧器直接用汽化小油枪燃烧器替换，原订购A（或B）层燃烧器可其它层普通燃烧器的备件使用。燃烧器的出力可以在原设计出力范围内保持稳定地燃烧，以满足点火和低负荷稳燃的要求。具体理由为：（1）当锅炉在点火或低负荷运行时一般停用上组燃烧器；（2）根据燃烧原理，炉内有一层一次风稳定着火，将改善整个炉膛的着火稳定状态；（3）冷态启动或调峰，投小油枪后，即可投粉，通过调节给煤机给煤量来满足锅炉升温升压的需求。可大量节约点火及助燃用油。2.5.1.6汽化小油枪点火辅助系统汽化小油枪用油，根据现场位置从大油枪母管引出，单角每支消耗量（50kg/h）。阀门中有气动球阀。压缩空气为小油枪燃烧雾化用气，使用电厂杂用压缩空气气源助燃风为汽化小油枪燃烧用空气，提供风源为送风机出口，引自汽化小油枪燃烧器附近。火检探头冷却风使用电厂火检冷却风。2.5.1.8控制及保护系统2.5.1.8.1设计思想汽化小油枪控制系统是根据其具体运行过程及电厂的相关要求设计的，在设计过程中充分考虑了用户的各方面要求。其基本原理是通过采集现场开关量信号和模拟量信号控制各路电（气）动阀、电磁阀、点火器等按照工作流程要求实现点火操作。控制系统可以按设定好的运行方式，自动安全地完成点火启动操作，既可单独进行点火工作，也可与锅炉主控系统进行通讯实现集中监控。2.5.1.8.2控制及保护系统汽化小油枪采用就地/远控控制方式，控制系统为独立控制方式，其点火控制系统进入DCS系统，并在FSSS管理之下。（1）汽化小油枪系统油阀及点火设备纳入FSSS系统，所有控制和保护始终按照“FSSS保护优先”的原则运行，当小油枪系统发生故障时，不对FSSS系统产生影响。（2）汽化小油枪系统纳入MFT保护逻辑中，即所有燃烧切断均包括汽化小油枪系统。（3）汽化小油枪是否点火成功由原煤粉层火检判断，小油枪系统自带火检仅作为小油枪系统本身参考用。2.5.1.9汽化小油枪燃烧器关键问题的解决2.5.1.9.1防止超温及结焦该内风膜冷却风燃烧技术，在煤粉燃烧器内形成了风在外，粉在内的“风包粉”可解决以下问题。（1）采用内风膜技术，在燃烧器内壁壁面形成一层风膜，防止未燃尽煤粉粒子贴壁及壁面附近的还原性气氛的出现而导致的结渣和高温腐蚀的发生。（2）外壁采用鳍片散热设计，降低喷口处温度，防止了喷口烧损及喷口变形。（3）煤粉着火时，二次风的加入改善了喷口处煤粉着火条件，使煤粉着火更加稳定。2.5.1.9.2冷炉制粉一般采用中速磨直吹式制粉系统的锅炉，点火初期没有供点火使用的煤粉，如采用邻炉送粉或设置粉仓，系统复杂布置运行都很困难，如采用本炉制粉，则系统简单运行方便，但需增加一次风蒸汽加热装置。根据电厂的实际情况，磨煤机热风需采用蒸汽加热器来产生热风，实现冷炉制粉。蒸汽加热器蒸汽参数：压力13MPa、温度310。根据厂用辅助蒸汽参数，经热干燥出力计算后确定加热器参数。加热器布置在磨煤机入口热风管段之间，热风蒸汽加热器由进出口手动门及电动调节门组成。其疏水排至疏水扩容器。2.5.1.10汽化小油枪点火及稳燃系统主要技术参数（1） 油压：0.40.6MPa；（2） 单只油枪出力：1025kg/h；（3） 压缩空气压力：0.40.7MPa；（4） 压缩空气流量：0.8m3/min左右；（5） 油枪高压风压力：4000Pa左右；（6） 油枪高压风流量：1000m3/h左右；（7） 汽化油枪燃烧火焰中心温度：l5000度；（8） 火焰颜色：兰色透明；（9） 送粉及燃烧系统： 一次风风速：25m/s；可点燃煤粉量35t/h；（10） 一次风风温：送风温度；较多电厂煤粉锅炉采用，应用逐步成熟。单点及系统设备价格相对较低、运行维护简单。切圆四角燃烧锅炉，价格范围内，仅四角24点配置，对燃烧器各一次风煤粉喷口的稳燃，缺乏直接有效的调控手段，高水分、煤质波动时仍需投大油枪稳燃。 实际应用中，需更换燃烧器一次风煤粉喷口，由于牵涉锅炉复杂空气动力场、温度场的运行特性，实际煤种煤质、炉型、炉况的千差万别及动态变化，应用推广过程中容易出现理论与具体实践不一致，投资及技术风险略高；需连续投油实现稳燃、动态调节范围较窄，个别用户使用情况不佳，年油耗仍然较高。2.6富氧微油或微气点火2.6.1富氧微油或微气点火稳燃系统设备的技术原理 富氧微油或微气点火稳燃系统，领先、创造性地利用燃油或燃气燃烧产生的高温烟气，流经一次风煤粉喷口稳燃回流区附近的局部顺流区域，或进一步完全燃烧，这样形成的狭长高温烟气带，对顺流相遇的富氧气、浓相煤粉进行持续加热，使煤粉达到燃点而着火，由于富氧气体浓度高、反应快、燃烧温度高，使稳燃回流区迅速达到高温状态，迅速加热引燃整个喷口的一次风煤粉，实现该燃烧器一次风煤粉喷口的可靠点火。在锅炉启动点火、调峰容易发生一次风煤粉喷口灭火的低负荷时，通过向稳燃回流区内注入富氧气体、或者同时注入高热燃烧烟气，进而区域内煤粉的燃烧速度大大提高，使稳燃回流区的烟气温度，始终高于煤粉着火温度，确保稳燃回流区的高温状态，避免了高水分、煤质波动导致燃烧器一次风煤粉喷口的灭火，实现该燃烧器一次风煤粉喷口火焰的可靠稳燃，有效防止由于高水分、煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。试验应用推广过程中。煤种适应性广、性能最优。单点及系统设备价格低廉、运行维护简单。切圆四角燃烧锅炉，价格范围内，可任意多层配置，对燃烧器各一次风煤粉喷口的点火及稳燃，均可设置动态调节范围较宽的调控手段，有效避免高水分、煤质波动导致燃烧器一次风煤粉喷口灭火，或投大油枪进行稳燃，有效防止由于高水分、煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。 无需更换一次风煤粉喷口，即可低成本、低投资、低风险地完成节油或节气技术改造。并可分阶段完成点火稳燃点及氧气源配置，投资伸缩性极佳。锅炉启动、低负荷时运行时，一般仅点火前期瞬态投油或投气、稳燃通常使用富氧气体即可实现，节油率节气率最高，一般单台锅炉年油耗量15吨左右甚至更低。通常26个月即可收回设备投资。 预计未来时期内，必将与其它的点火稳燃系统强势竞争，获得广泛、大规模的应用和推广。2.6.2富氧微油或微气点火稳燃系统设备特点（1）在锅炉启动停止、调峰低负荷运行状态下，能节约大量燃油或燃气，节油、节气率99%左右。能大幅度节约燃油或燃气采购、运输、储存、运行、管理等成本开支。（2）无需更换燃烧器一次风煤粉喷口，投资少，回收周期短。价格范围内，可任意多层配置，投资伸缩性极佳，可低成本、低投资、低风险地完成节油或节气技术改造。（3）对于老电厂，富氧微油或微气点火稳燃系统设备改造工作量小，不动燃烧器一次风煤粉喷口，改造后不影响锅炉出力，不破坏原有的燃油（气）点火系统，可大大提高锅炉运行的安全性、可靠性。（4）可实现烟煤、褐煤、无烟煤等贫煤的稳定可靠点火和稳燃，燃烧器无烧损和结焦现象，有效防止由于高水分、煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。（5）主体部件免维护。运行维护量小，初期可投入电除尘，有利于环保。（6）易安装和扩展，模块化部件设计，核心部件留有扩展接口，整个装置安装简便，扩展容易。（7）柔性智能控制系统设计，系统简单、操作方便，对于风速、煤粉浓度、水分、煤质、炉况等参数变化适应能力极强。（8）全自动运行自检，自动故障检测以及类型、位置报告、报警，自动故障解锁，自动化程度高，也适用于DCS改造的电厂。（9）多级验证、多重安全互锁保护，系统自动限定安全运行参数，防止误操作造成危害。并与BMS（或FSSS）进行通讯进行协调保护。安全性可靠性较高。（10）富氧燃烧方式，有利于减少排放烟气量，从而降低热能损失，减少送、引风机动力损耗。（11）在空气分离制氧机基础上，可配套提供惰性保护气体，方便制粉设备系统的灭火及安全维护检修，有效避免采用蒸汽、低温烟气灭火导致水分冷凝结块及腐蚀。并还可配套提供氩气、氧气、氮气，方便焊接保护、切割用气需要，且可出售商品氩气、氮气、氧气满足社会需要。2.6.3控制系统设计 监控系统提供点火及稳燃部位、点火及稳燃强度、点火及稳燃对角启动及切换、逐层运行点火稳燃次序选择或设置。自动运行自检、自动运行参数记录、自动故障置锁解锁、自动故障类型及定位报告、自动报警停止、自动故障记录等柔性智能系统功能。参数设置、运行启动、运行报告，针对运行、维护、检修，设计为分级权限安全联锁管理。2.6.4技术经济效益分析 （1）节油直接经济效益 按粗略等热值1吨油折合2吨煤考虑，吨油煤差价按4000元/吨记 （2）避免煤质波动灭火导致非计划启停的直接经济效益 （3）富氧燃烧的直接经济效益 减少排放烟气量而降低热能损失，减少送、引风机动力损耗。 （4）提供惰性保护气体而避免蒸汽灭火的直接经济效益 （5）商品氧气、或氮气、或氩气的直接经济效益 由于煤质、炉型、炉况的千差万别，需根据具体实际情况进行计算。目前国内有关少油点火技术只能在烟煤上实现,而且多采用分级点火方式,烟煤着火温度低很容易实现,但挥发份小于20%的劣质烟煤就很难实现了,而分级点火对主燃烧器的改动较大,在点火和稳燃时是起到了较好的节油效果,但对长期正常运行的影响到底有多大,使用后是否得不偿失。2.7等离子点火等离子燃煤点火是世界燃煤点火方式的一次革命，彻底取代了现行火电厂锅炉启动燃油点火和稳焰的工作方式，实现了无油点火和低负荷稳焰；等离子点火装置是中国国家电力部门推广的新型环保节能型高新技术产品。 我国的能源结构中油资源短缺，每年大量依靠进口，耗资上百亿美元。因而，石油已成为影响我国能源和经济安全的战略物资，节约和替代燃料油已成为保证国家能源和经济安全的重要措施。国家计委在1997年“中国能源”白皮书中鼓励全社会开展以煤代油的工作；国家经贸委从保障国家经济安全，促进经济可持续发展的宗旨出发，制定了节约和替代燃料油“十五”规划，其中重点提出了等离子无油点火技术的推广。 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧轻油、重油或天然气等燃料来实现的，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作为一项重要的指标来考核，为了减少油（天然气）的耗量，传统的做法是提高煤粉的细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火燃烧器等等，但是，这些方法都不能彻底解决问题，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用同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。等离子点火装置采用空气等离子体作为点火源，可点燃挥发份较低的无烟煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是火力发电厂点火和稳燃的首选设备。等离子点火装置可以在0以上的条件下实现锅炉冷态直接点燃煤粉使锅炉在不投油的条件下启动直至主燃烧器投入并稳定运行，完全满足锅炉升温升压曲线的要求。等离子点火装置能够在锅炉低负荷运行时使用，起到稳定燃烧的作用，可以在主控制室DCS上进行远方操作完成点火过程，并有完善的控制和保护系统，确保系统的安全运行。能够保证在点火启动及稳燃时不结焦。等离子点火系统点火成功率大于98%。我们采用了先进的控制设备，各种控制部件保证稳定可靠，控制系统能长期稳定工作。2.7.1适用范围 CNDD 型等离子点火装置广泛适用于烟煤、贫煤、无烟煤等多种煤种；可以应用5060MW的电站燃煤炉。2.7.2主要技术特点 （1）先进性：该装置解决了等离子阴极和阳极寿命短、煤粉点火燃烧器结焦及烧损、等离子电弧不稳、大功率特种电源长时间运行可靠性等多项技术关键，可完全用等离子装置启动、稳燃锅炉，属于国内最先进的火电等离子装置之一； （2）经济性：该装置的研制成功，不仅可替代传统的火电点火装置，且以普通的压缩空气作介质，来源丰富，使用费用低。采用等离子点火装置的运行和技术维护费仅是使用油点火时费用的20%左右。因此每年可为国家节约重油1000多万吨，节约燃油费用200亿元；对缓解我国能源危机，保障国家能源安全有积极的意义；尤其对新建火电厂可节省千万元的设备投资，推广意义巨大。 （3）环保性：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。 （4）调节范围大：等离子发生器的输出功率调节范围是30150kW，可以适用于不同的煤种和调峰的需要。 （5）控制简单：采用西门子PLC及微机上位监控，与电站现有控制系统接入方便；采用数字化电源和模块化控制，调整简单，组态灵活。2.8等离子点火在国华宁海电厂的应用国华宁海电厂位于浙江宁波市宁海县峡山镇，靠海而建，设计为四台600MW机组，锅炉为上海锅炉厂生产的2000t/h亚临界煤粉炉，上海汽轮机，海水冷却，先期建设的为2、3炉已投产运行，1、4炉正在建设，其中正在进行点火调试的为1炉，这四台锅炉均设计为等离子点火，设备厂家为烟台龙源公司，我们重点对1炉的等离子点火装置及效果进行了参观。该锅炉共用四只等离子点火枪，布置在最下层的煤粉喷燃口，现场每只点火枪配两个配电盘，在电子间有一个PLC控制盘，同时接进主控室DCS，可在DCS上完成各项操作。火检冷却风及点火枪冷却水由设备厂家提供。投入火检冷却风及点火枪冷却水后，进行了等离子点火枪的拉弧试验，从PLC控制盘上可看到，每只等离子点火枪的电流为300A左右，电压260V左右，功率80KW，火检检测拉弧成功。由于其它设备调试出现一些问题（磨煤机跳闸），连续拉弧半小时后，停运。两个小时后，设备调试正常，等离子点火枪重新拉弧，正常后投入煤粉，从主控室的工业电视中可以清晰地看到煤粉着火燃烧的状况。据现场调试人员介绍，先期投运的两台锅炉都是采用等离子装置点火调试的，仅在制粉初期用了少量的燃油，总共用油不到300吨，如果按常规用油点火调试，每台炉需用油3000吨以上。现场操作人员对等离子装置也比较熟悉，能够熟练独立完成各项操作。3等离子点火的在恒运电厂的运行与调整以及调试数据简单介绍了等离子点火燃烧器的工作原理和系统组成，结合该燃烧器在恒运电厂6号锅炉的成功应用情况，分别从运行方式、运行控制参数、运行控制策略、运行工况等方面分析了该燃烧器的运行特性，对今后推广该技术的应用有借鉴作用。 恒运电厂6号锅炉（DG-680/13.7-20）为超高压、自然循环、单汽包、正压直吹式制粉系统、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、燃烟煤锅炉。2003年10月，该锅炉投入运行。锅炉首次整组起动前，将第一层四支主燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器，并成功地投入运行，这是广东省内火电厂的首次尝试。煤粉锅炉等离子点火技术在国外已有20多年的历史了，近年来在国内也有研究和应用,并取得了较好的效益1,2。该技术成功地运用在广州恒运电厂6号锅炉，使整组起动节约用油共计两百多吨，点火期间可尽早投运电除尘器，经济效益和环保效益明显。3.1等离子点火煤粉燃烧器工作原理等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。该点火装置利用直流电流（大于200A）在介质气压大于0.01MP