等离子点火装置讲课.ppt

1、华能太仓发电有限公司2600MW锅炉等离子点火燃烧系统的组成及安装介绍，幻灯片制作：宋浩烟台龙源电力科技有限公司，2005年6月18日，目录，前言等离子点火系统工作原理及本项目安装要点设计结论，前言，DLZ200等离子点火产品我公司于2000年通过了国家电力公司的鉴定，鉴定结果表明“DLZ-200等离子点火装置直接点火成功，燃烧稳定这一成果解决了许多关键技术问题，达到了世界领先水平。”。2003年9月，获中国电力科学技术奖一等奖。目前，等离子点火和稳燃技术已成功应用于100多台电站煤粉锅炉，适用煤种：贫煤、劣质烟煤、烟煤和褐煤；适用单位容量：50兆瓦、100兆瓦、125兆瓦、200兆瓦、300

2、兆瓦和600兆瓦；适用的燃烧方式：切向燃烧直流燃烧器、壁燃烧旋流燃烧器；制粉系统类型：球磨机仓储式、双入口双出口球磨机直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统。与传统燃油相比，使用等离子点火燃烧器点火和稳定燃烧具有以下优点：1)经济性：使用等离子点火进行运行和技术维护仅是使用重油点火成本的15%，可为新建电厂节省数千万的初期投资和试运行费用；2)环保：由于点火时不烧油，所以在点火初期可以使用电动除尘器，减少点火初期排放大量烟尘造成的环境污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存，也改善了电厂的环境；3)高效率：等离子体含有大量化学活性粒子，如原子(碳、氢、氧)、原子团(氢、H2、

3、氧)、离子(氧、H2、氢、氧、氢)和电子，可加速热化学转化，促进燃料的完全燃烧；4)简单性：电厂可以使用单一燃料运行，这简化了系统和运行模式；5)安全性：取消炉前燃料系统，自然避免了燃料系统经常引发的各种事故。等离子体点火DLZ-200等离子体点火装置的工作机理是在强磁场控制下，功率稳定的DC空气等离子体，在专门设计的燃烧器中心燃烧筒内形成温度为T5000K、温度梯度大的局部高温区。煤粉颗粒通过等离子体的“火芯”暴露在高温下，并暴露在10的高温下。因为反应是在气相中进行的，所以混合物组分的颗粒尺寸会发生变化。因此，加快了煤粉的燃烧速度，这也有助于加速煤粉的燃烧，从而大大降低了点燃煤粉所需的点火

4、能量。等离子体含有大量化学活性粒子，如原子(碳、氢、氧)、原子团(氢、H2、氧)、离子(氧、H2、氢、氧、氢)和电子，它们能加速热化学转化，促进燃料的完全燃烧。该系统的核心设备等离子体发生器和燃烧器介绍如下：等离子体发生器：DLZ-200等离子体发生器是磁稳定的空气载体等离子体发生器，由线圈、阴极和阳极组成。阴极材料由具有高导电性、高导热性和抗氧化性的金属材料制成。阳极也由具有高导电性、高导热性和抗氧化性的金属材料制成，这些材料都通过水冷来冷却，并且能够承受高温下电弧的冲击。线圈能承受2502000伏DC电压击穿，电源采用全波整流，具有恒流性能。其工作原理见等离子体发生器原理图、等离子体发生器

5、外形图和实物参考照片。【下页】【目录】，等离子燃烧器的主要结构如下：等离子燃烧器由等离子发生器、中心筒一次燃烧室、内套筒二次燃烧室和方形外套筒组成。【燃烧器示意图】【本项目官方图纸】中心筒一级燃烧室：引入浓煤粉气流，等离子弧与煤粉发生强烈的电化学反应，煤粉发生裂解，产生大量挥发物并被点燃；内套二次燃烧室：挥发分和煤粉继续燃烧，随后引入的煤粉被点燃，实现分级燃烧；外套：二次燃烧室由高速含煤粉气流冷却，部分煤粉被推入炉膛燃烧；设置燃烧器壁温监测点，便于随时调节壁温，有利于点火，防止燃烧器烧坏。该燃烧器的特点是：1)基于内燃模式，利用双筒结构将部分煤粉推到燃烧器出口，在炉内燃烧。内外筒形成同心双层平

6、行通道，可保证煤粉点火稳定可靠，点火过程中无爆燃和二次燃烧，降低飞灰含碳量；有利于冷却内筒壁，点火时燃烧器不会结渣或烧坏。2)主燃烧器的主要性能不受影响。一是燃烧器出口气流的动量矩基本不变，燃烧器出口流场不变，避免了正常运行中的结渣、超温和燃烧效率下降的问题；其次，燃烧器结构必须简单，阻力不能太大，满足燃烧器间阻力匹配的要求；第三，燃烧器是耐燃和耐磨的，以满足运行、维护和修理的要求；第四燃烧器的外观和主要尺寸与原燃烧器相同，便于布局和与系统的接口。3)燃烧器的出力可在一定范围内变化，满足启动曲线和主燃烧器出力的要求。从最大限度节约燃料的角度出发，设计中锅炉冷态点火时，燃烧器可以投入运行，锅炉的

7、升温升压率可以满足电厂运行规程的要求。【等离子燃烧器主要设计参数表】等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统、DC供电及控制系统、辅助系统和热监控系统组成。系统参考图纸。各辅助系统详见第三部分：目录，返回，等离子发生器示意图，等离子发生器外形图，返回，点火器实物参考照片，返回，燃烧器示意图，返回，本项目燃烧器示意图，返回，等离子点火燃烧器主要设计参数表，返回，等离子系统参考示意图，在锅炉点火和稳定燃烧过程中，燃烧器具有等离子点火和稳定燃烧功能；锅炉正常运行时，燃烧器具有主燃烧器的功能，其出力和燃烧情况与原燃烧器一致。根据原主燃烧器的结构，等离子发生器采用轴向插入方式。见前面辅助系统辅助系统包括

8、：冷空气蒸汽加热系统、等离子体运载系统、冷却水系统和图像火灾探测系统。1.冷风蒸汽加热系统：本项目锅炉冷态时，蒸汽加热器产生的热风用于冷炉制粉。冷空气蒸汽加热器的蒸汽参数：压力1 . 01 . 3兆帕，温度250300。在此参数下，热风温度可以从常温加热到160。加热器安装在F磨煤机入口热风总管的左端。为了减小BMCR工况下的运行阻力，增加了空气加热器旁路管道，旁路管道上安装了电动切断阀，空气加热器投入运行时电动切断阀关闭，空气加热器停止运行时电动切断阀打开。蒸汽加热器布局蒸汽加热器蒸汽侧系统图 2。等离子体载体风系统的载体空气是等离子体电弧的介质。等离子弧形成后，它被线圈形成的强磁场压缩成压

9、缩电弧。高压空气必须以一定的流速吹出阳极，以形成有效的电弧。因此，等离子点火系统ne压缩空气通过主管和支管送至锅炉的等离子发生器，其附近的仪表管道装有压力开关和手动阀，电厂提供的气源压力为0.5-0.8兆帕载气系统图，单台等离子发生器的风量为80，150 nm3/h下页目录，3。在冷却水系统中形成等离子弧后，电弧柱的温度一般在5000-10000K范围内，所以形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必须用水冷却，否则将很快燃烧。本项目冷却水取自电厂闭式冷却水系统，增加两台7.5千瓦增压泵增压。进口水母管直径选用894mm不锈钢管，通过453不锈钢管与各等离子发生器相连；回水管道选用1084mm不锈钢

10、管，回水返回原闭式冷却水回水管道。每个点火器的进水口和出水口由阀门控制。等离子冷却水系统图单个等离子发生器的最大流速：10t/h。图像火灾探测系统图像火灾探测系统用于监测等离子体点火火焰。在等离子燃烧器原来的窥视孔位置安装一个带CCD摄像机的火灾探测探头，其视频信号发送到集控室的大屏幕上。单个探头所需的冷却空气量为150 nm3/h。冷却空气由专用火灾探测器冷却风扇提供。【火灾探测器探头冷却空气系统图】电气系统的四个等离子电源取自400伏母线段，具体来说，一个电源取自#5机组380伏锅炉的两个PC段，每个电源配有两个隔离变压器。#5炉和#6炉共用一套DC供电系统，由供电系统、隔离变压器、整流柜

11、和开关柜组成。系统总布置等离子点火控制系统1。冷却水点火器附近的冷却水管道配有压力变送器和手动阀。等离子发生器前后压差大于0.2兆帕，最大压力不超过0.75兆帕，作为等离子点火器的工作条件，以保证点火器的安全。2.压力变送器和手动阀设置在等离子点火器附近的载体空气导管中。等离子体发生器前的压力大于3千帕，作为等离子体点火器的工作条件，以确保点火器的安全。下一页目录，3。等离子点火器的控制等离子点火器的控制主要是控制阴极。通过调节阴极来调节电压，阴极由整流柜控制。热电缆布线图 4。保护逻辑锅炉FSSS系统的逻辑没有从根本上修改。锅炉运行时，燃烧器的火焰保护仍采用锅炉FSSS系统，燃烧器火焰的“有

12、无”标准由FSSS系统给出，判断灭火时相应的磨煤机跳闸。仅将原FSSS逻辑修改如下：(1)FSSS系统仅在等离子燃烧器对应的磨煤机启动条件中增加了设定工作模式的逻辑模块。当逻辑设置为“等离子模式”时，等离子发生器工作，等离子燃烧器保持稳定燃烧，满足不甩油枪启动磨煤机的条件。这种状态是燃烧器的“等离子模式”；当逻辑设置为“正常模式”时，等离子发生器停止，等离子燃烧器用作主燃烧器。这种状态是燃烧器的“正常模式”。(2)在主控室的光子板上增加“等离子点火装置故障”报警信号。(3)“等离子模式”运行时，一台等离子点火装置发生故障，相应的油枪自动投入运行；两个等离子点火装置同时失效，相应的磨煤机被FSS

13、S跳闸。(4)在锅炉MFT期间，锅炉FSSS系统向等离子控制系统发送接触信号，所有等离子点火器跳闸，禁止启动。(5)在等离子点火模式下，磨煤机启动3分钟。如果没有检测到火焰，则认为该层没有火灾，相应的磨煤机跳闸。5.运行控制模式等离子体控制系统由S7-200、公共集散控制系统、#5炉集散控制系统和#6炉集散控制系统组成，共四个整流柜。等离子体控制信号由S7-200通过硬接线发送到公共集散控制系统，然后由p【目录】、电气系统总布置图、【回路】、蒸汽加热器布置图、【回路】、蒸汽加热器蒸汽侧系统图、【回路】、等离子载体空气系统图和火灾探测器探头冷却空气系统图、【回路】、等离子冷却水系统图、【回路】、

14、等离子点火系统运行、等离子点火发生器1运行。等离子体操作的主要参数：(1)频率：502%赫兹；最大功耗：200千伏安；负载电流的工作范围：(300330)2% a；电弧电压的调节范围：(280360)5%伏(2)载气：最小压力：4千帕；最大压力：8千帕；气压调节范围：57千帕最小消耗量：80 m3/h；最大消耗量：150m3/h (3)冷却水：最小压力：0.35兆帕；常压：0.5-0.65兆帕；最大压力：0.75兆帕；最大流量：10t/h；水质要求：脱盐水，温度40 (4)B研磨参数：最大产量：61.0吨/小时；最小产量：15.25吨/小时；基本通风量为：71.47吨/小时*球磨机在等离子体输

15、入工况下的最佳参数：(由首次点火试验确定)输出：10-15吨/小时；通风能力：km3/h；输出与通风率成正比。(5)等离子体发生器的功率范围；正常运行80120千瓦(6)阴极寿命：不低于？h(易于更换)(7)阳极寿命：在设计条件下不少于500小时(9)等离子燃烧器输出：每角3-10t/h(10)送粉后点火时间：送粉后不超过80秒下页目录；(11)燃烧器壁温控制温度：小于600 (12)煤粉浓度阴极和阳极之间的最小距离不得小于0.3千克/千克(13):29-35毫米(试验后进一步确定)2。操作画面介绍：当参考画面1参考画面2运行时，首先打开本地转角开关(确保另一个本地转角开关不处于闭合状态)。当

16、本地拐角开关闭合时，开关状态可以显示在画面上。当通信正常且处于遥控位置时。首先，阴极自动向前移动。在阴极和阳极接触后，电流立即增加，然后阴极后退，电压逐渐增加，阴极后退到规定的距离，电弧放电结束。图中显示圆弧绘制成功。3.操作注意事项：火灾探测风机必须在锅炉点火前投入运行，锅炉停止12小时后才允许停止火灾探测风机。两炉等离子系统的电源是公共系统。当一台炉投入使用时，另一台炉禁止运行。触摸屏显示已切换到另一个炉子，禁止在此角落操作。锅炉运行时，增压泵可以停止运行，闭式循环本身的压力可以满足系统的冷却。锅炉运行时，现场载气需要一直运行，以防止阴极和阳极污染。燃烧器壁温不应超过600度。维修人员更换

17、阴极头时，禁止操作人员操作，现场维修人员在更换阴极头时，必须关闭局部角落的冷却水入口和回流门以及载体的风门。【下页】【目录】，等离子燃烧器整套启动和试运行的操作、控制和调节分为两个阶段：第一阶段：锅炉吹管过程中等离子燃烧器的启动和热性能试验，以验证燃烧器的点火和稳定燃烧能力，单(单)角燃烧器的灭弧和重燃能力，不同煤粉量下燃烧火焰温度的测量，HP1003磨煤机等离子燃烧器的出力范围试验以及各种联锁和保护的可靠性。该阶段调试的关键是保证初始输入功率不超过允许的初始输入功率，点火时不会发生爆燃和二次燃烧。第二阶段：等离子燃烧器和第二磨的调试试验在机组并网和后续试运行阶段进行；锅炉低负荷运行时，利用等离子点火装置进行稳定燃烧试验；等离子燃烧器点火时进行锅炉温升试验。这一阶