电厂等离子点火专业培训课件

等离子体点火

系统介绍及维护培训交底

烟台龙源电力技术股份有限公司烟台龙源简介

等离子体点火技术的成功运用，是锅炉点火得一次革命。烟台龙源电力在等离子点火技术上走在了世界的前列。国家电力公司在其制定的节油规划中明确提出“要加大力度重点抓好等离子点火及稳燃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。”“无油电厂是有一次历史性的飞跃”。新建机组将原来燃油点火改成等离子体点火，在机组调试期间不仅可收回成本，而且还可以节约成本上千万元的初投资，对于运行电厂，特别是调节峰机组，节油效果也是十分明显的。此外，还可以克服投油点火不能投电除尘的环保问题，消除因燃油系统造成不安全隐患安全问题，因而事实证明采用该技术经济效益和社会效益是相当可观的。烟台龙源公司通过与设计部门、锅炉制造单位和电厂等相关单位的密切合作，最终将取消火力发电厂的燃油系统，实现无燃油电厂这一革命性的变革，为世界电力行业的发展奉献新的活力。现在的烟台龙源电力不仅是等离子点火领域的佼佼者，其在锅炉燃烧领域最新研发的双尺度燃烧技术、低Nox技术已广泛应用，公司已发展成为锅炉燃烧领域世界一流企业。####电厂等离子简介锅炉型式：本期工程安装2台660MW燃煤汽轮发电海勒空冷机组，锅炉为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构Π型锅炉、露天布置燃煤锅炉。燃烧器：采用兼有等离子体点火功能主燃烧器的方案，将最下层（A层）4台主燃烧器设计为兼有等离子体点火功能的燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子体点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能。锅炉制粉系统：采用正压直吹式冷一次风机制粉系统，配6台中速磨煤机，煤粉细度R90=19%（设计煤种）等离子体点火系统的组成

点火系统等离子发生器等离子燃烧器电源控制柜隔离变压器控制系统辅助系统载体风系统冷却水系统图像火检系统冷炉制粉系统一次风在线监测系统

燃烧器壁温监测系统

等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成见图一System

系统主要结构部件（图一）控制部分直流电源柜火焰监视器火焰探头等离子燃烧器载体空气冷却水回水冷却水给水等离子发生器隔离变压器控制系统（主要系统部件）等离子发生器的构造及原理一、构造：点火器为磁稳空气载体等离子发生器，它主要由线圈组件（由导电管绕成的线圈、绝缘材料、进出水接头、导电接头、壳体）、阴极组件（由阴极头、外套管、内套管、驱动机构、进出水口、导电接头等构成）、阳极组件（由阳极、冷却水道、压缩空气载体风通道及壳体等构成）组成。二、原理：首先设定输出电流，当阴极3前进同阳极2接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。一定压力的空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。

Principle

1、等离子体点火机理等离子体是指被电离的气体。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，除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常情况下提高20%～80%的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特别的意义正、负电核数相等，对内为良导体，对外为中性。Principle

原理播放视频演示等离子体发生器点火演示视频技术介绍等离子发生器等离子燃烧器一次风二次风箱二次风

煤粉通过温度高达4000-10000℃、含有大量化学活性粒子的等离子体火核时，迅速破裂、气化，并可再造挥发分，以极低的点火功率被稳定点燃。

一级火焰

二级火焰

三级火焰燃烧器原理□原理点火器结构图等离子点火燃烧器介绍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煤粉燃烧器，与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，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直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的中心筒中形成T＞5000K的梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒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。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E（E等=1/6E油）。除此之外，等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃贫煤强化燃烧有特别的意义。根据有限的点火功率不可能直接点燃无限的煤粉量的问题，等离子燃烧器采用了多级燃烧结构，如图3.1所示，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500～800kg/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，并以次逐级放大。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。

燃烧器结构图见下图等离子点火燃烧器结构图【目录】等离子燃烧器安装参考照片燃烧器及管路四角切圆燃烧锅炉等离子燃烧器兼主燃烧器：系统简洁、燃烧器出力与主燃烧器基本相同。根据锅炉的实际情况，设计将最下层4台煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火及稳燃功能的等离子燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能，且在出力及燃烧工况与原来保持一致。锅炉送粉管道规格φ640，等离子燃烧器按照锅炉原有的煤粉燃烧器接口尺寸设计。燃烧器上安装有等离子点火器，内部由多级燃烧室组成。

煤粉分离器一次风管道等离子燃烧器二次风箱六、图像火检系统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，在经过改造的等离子点火燃烧器上各安装1套图像火检装置。具体方案为在燃烧器后端面的窥视孔位置安装一支图像火检探头，探头套管沿外旋流二次风风室一直向前延伸到燃烧器前端面。探头套管的前端内部安装有CCD探头，四路视频信号送至工业电视系统。等离子图像火检探头冷却风（含等离子发生器吹扫风）取至锅炉火检冷却风机母管。等离子图像火检画面可与锅炉火检进行自由切换。图像火检的安装及注意事项火检安装的好坏直接影响到火焰效果。火检探头安装位置位于A层燃烧器上部二次风箱上，在炉膛架子未拆除之前进行安装，以便于安装尺寸定位及火焰中心和火检视角的效验。检查火检探头能否检测到等离子火焰，方法如下：取等离子燃烧器中心线，延长至炉膛内，取探头视角的中心线延长至炉膛内，两条延长线能交会即可（一般为目测）。火检探头尾部采用四芯接插件连接，一般取用三芯：电源正极、信号线、电源负极与信号屏蔽，就地接线时应特别注意，防止正负极短接，导致火检探头烧损。接线时，直接连线容易损坏视频电缆芯，可从航空插头焊出来3根1.0mm的线，再与综合视频电缆连接。火检调试时，可借助可见光进行，如手电筒及蜡烛等。等离子载体风系统载体风是等离子电弧的介质，等离子电弧形成后，通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电弧，需要载体风以一定的流速吹出阳极才能形成可利用的电弧。因此，等离子点火系统的需要配备载体风系统，压缩空气载体风的要求是洁净的而且是压力、流速是稳定的。等离子点火装置上发生器前的载体风压缩空气管道上设有压力表和一个压力开关，把压力满足信号送回本燃烧器电源柜。载体风系统中同时设计有备用吹扫空气管路，吹扫空气取自图像火检探头冷却风机出口母管，用于保证在锅炉高负荷运行、等离子点火器停用时点火器不受煤粉污染。

运行中，适当压力的载体风压及风压的稳定性对等离子系统运行的好坏有很大关系。一般运行中等离子载体风压不应低于8kpa。等离子载体风系统等离子冷却水系统为保护等离子点火器，需用水冷却阴、阳极及线圈。运行时等离子点火器进入口设有压力开关及手动阀门，以保证了等离子点火器的安全。单台等离子点火器设备最大用水量8t/h。冷却水泵控制柜通过硬接线送到DCS，2台水泵互为备用，可远方、就地操作。每台等离子点火器前配一套冷却水仪表组件，组件由压力开关、压力表、阀门等组成，以实现对冷却水压力的控制。压力满足信号经电源柜、最终送至DCS。甚等离子运行前一定做好对冷却水系统的全面检查，确保供、回母管畅通。否则，严重影响系统运行，至烧毁点火器及阴阳极，造成重大损失。在冬季，最好不要停等离子冷却水泵，如停，必须将等离子发生器内的水用压缩空气吹扫干净，防止把线圈冻裂，造成损失。等离子冷却水系统示意图冷炉制粉系统采用直吹式制粉系统的锅炉在安装等离子点火系统时所要解决的首要问题就是在锅炉冷态启动条件下使磨煤机具备启动条件，并磨制出合格的煤粉。根据实际情况，在锅炉冷态启动时利用蒸汽将磨入口热风温度加热到制粉需要的温度。暖风器装设在热一次风母管上。蒸汽加热器的汽源取自厂用高压辅助蒸汽，蒸汽参数参数为压力0.8～1.3MPa（绝压）、温度300～350℃。加热器设计的进口空气温度为20℃，出口可加热至160℃。注意事项：1、暖风器安装前务必进行水压试验（试验压力为工作压力1.5倍）。2、疏水管路安装时要保留疏水坡度及膨胀余量。一次风在线检测系统为具备等离子燃烧器前一次风速预调平以保证等离子点火能安全稳定点燃的条件，在等离子燃烧器对应的一次风管道上装设耐磨合金靠背测速管组成一次风速在线监测装置，可在主控室DCS画面上显示各角一次风速。为防止堵塞，测速管上设有压缩空气反吹扫系统，吹扫压缩空气取自厂用压缩空气（流量0.3m3/min每支测速管，压力≥0.4Mpa。）。每台炉一次风速在线测量系统由4支靠背式动压测定管和一台就地一次风速测量柜组成。一次风速测量系统中差压变送器过滤减压阀集中布置在一次风速测量柜中，接入一根φ12仪用吹扫压缩空气作为母管进行分配，压缩空气吹扫为自动吹扫（防止堵塞，控制逻辑在DCS实现）。一次风速测量柜布置在锅炉13.7米运转层。一次风速测量差压值转化为风速直接在DCS上显示。燃烧器壁温检测系统为了确保等离子燃烧器的安全运行，在燃烧器的相应位置安装了监视壁面温度的热电偶。热电偶的安装位置是根据数台等离子燃烧器的工业应用情况和燃烧器工作状态下的温度场确定的。安装位置如下图所示。热电偶的型号主要为K分度或铠装热电偶。等离子运行时，有关人员应时刻关注DCS画面上显示的壁温值。通过合适的调整来控制壁温在合理范围之内，如提高一次风速、开大二次风开度、降低点火器功率等。一个燃烧器安装两个壁温检测点，即燃烧器前端壁温（喷口处）和燃烧器后端壁温（中心筒壁温）。壁温值大于400℃，该壁温值发出报警信号，超过600℃该角等离子断弧。运行人员在点火初期注意观察壁温变化情况，避免因超温造成燃烧器烧毁、等离子断弧。等离子点火运行及维护注意事项1、冷炉点火，等离子投入初期尽可能提高燃尽率，防止爆燃及尾部二次燃烧。点火过程中，空预器的吹灰装置必须投入。如飞灰可燃物含量偏高，因尽快采取措施（调整一、二次风速、磨煤机出力、煤粉细度、各一次风管间的流量分配、点火功率以至更换煤种等），尽可能改善燃烧情况，要防止风煤配比不当，一、二次风量过小，使可燃物进入尾部受热面内沉积；或者一、二次风量过大，使带入烟道以至风道的可燃物过多。2、锅炉冷态启动初期，等离子燃烧器的一次风速保持在20m/s—24m/s为宜，热态或低负荷稳燃时，一次风速保持26—32m/s为宜。3、锅炉停炉时要等炉膛烟温降到50度以下后方可停风机，否则可能会烧毁等离子火检探头。4、冬季等离子停用时，要用压缩空气把线圈里面的水冲干净，防止把线圈冻裂。5、调整等离子燃烧器燃烧的原则为：既要保证着火稳定，减少不完全燃烧损失，提高燃尽率，又要随炉温和风温的升高尽可能开大气膜或周界冷却风，提高一次风速，控制燃烧器壁温测点不超温，燃烧器不结焦，在满足升温、升压曲线的前题下，应尽早投入其他等离子燃烧器，尽快提高炉膛温度，有利于提高燃烧效率。6、阴极、阳极的检修与维护。阴极、阳极是发生器的主要部件，且都是导电元件，直接影响等离子的稳定性，所以对阴、阳极的维护十分重要。a）阴极的拆卸：首先，切断要拆卸角的就地柜远控电源，依次关闭冷却水进水、回水阀门，压调至0.4kpa以下，松开后盖禁锢螺钉、打开后盖，卸掉电缆、松开进、回水接头卸掉进回水管，拿下电锁，向上推开电机挂钩，缓慢的向后拖出阴极。更换后，注意密封垫的安装。b）阳极的拆卸：关闭冷却水，压缩空气载体风阀，把点火器从燃烧器中摇出或拉出，用扳手松开固定阳极6个螺丝，取下阳极，新阳极上装之前，应把阳极支架与阳极的接触处用砂纸打磨干净，六个螺丝要对角上，阳极安装完后一定要检查接口处是否漏水。确定没有漏水的地方，把点火器推动或摇到原位。c）稳弧线圈的维护：新发生器在系统通上水后，应检查线圈的回水管是否有回水，如果回水管长时间没有回水，应检查原因，不要拉弧，因本装置电流较大，如没有冷却水冷却，线圈很快将会被烧坏。2线圈在冬天要注意防冻。不工作时，用压缩空气载体风吹净等离子发生器中的剩水。详细见专题阴、阳极更换。

电源及控制系统等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。其由隔离变压器和电源控制柜两大部分组成。电源柜内主要有由六组大功率晶闸管组成的三相全控整流桥、大功率直流调速器、直流电抗器、交流接触器、控制PLC等。等离子电源分配柜、隔离变、整流柜必须严防雨淋、水浇。2、电源控制柜电源柜为前后开门结构。前门上方安装有三块表从左到右分别为系统实际电压表、系统实际电流表、系统给定电流表，下方为排气孔。电源柜(LYZKG400)技术参数如下：额定输入电压(1)：380VAC额定输入电流：250A额定频率： 50-60HZ额定直流输出电压： 320V额定直流输出电流： 320A额定直流电流下的功耗： 100W1、隔离变压器额定电压：0.38/0.38KV额定电流：304/304A额定频率：50HZ相数：三相联结组标号：D,yn11接线方式：Δ/Y冷却风式：AN绝缘等级：F隔离变压器的主要作用是隔离。一次绕阻接成三角形，使3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响；二次绕组接成星型，可得到零线，避免等离子发生器带电。经济与环保效益□经济效益10～20%100%燃油点火运行成本等离子点火运行成本点火启动运行成本比较

以发出同样的热值为原则，考虑燃油和燃煤燃尽率的影响，考虑主要成本煤粉、电费、维护费、电极等，使用等离子点火装置的运行成本仅为使用燃油点火运行成本的10%～20％。

国华台山电厂600MW机组3，4，5号锅炉调试期间实现无油。华能太仓电厂600MW机组3，4号锅炉调试期间实现无油。全国采用等离子点火和稳然技术在调试期间实现无油的锅炉已经超过200台。