1 前言

我公司2x135MW+3x410T/h機(jī)組采用鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，鍋爐采用直流低氮燃燒器，機(jī)組較低負(fù)荷運(yùn)行，由于冷卻水壓力不穩(wěn)定、拉弧不穩(wěn)定，使得保護(hù)頻繁動(dòng)作，等離子不能正常起弧無法正常使用，每次鍋爐啟爐或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)均使用柴油燃燒。

鍋爐在啟爐或低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)耗費(fèi)了大量的柴油，為了降低發(fā)電成本，減少燃油，組織對(duì)鍋爐配套的等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行調(diào)試投運(yùn)，減少燃油費(fèi)用近3000萬元。

2 等離子點(diǎn)火裝置簡介

2.1等離子點(diǎn)火機(jī)理

等離子點(diǎn)火裝置是利用直流電流在介質(zhì)氣壓0.01～0.03MPa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設(shè)計(jì)的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T>50000K、溫度梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，并在10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級(jí)發(fā)生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。

等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子(C、H、O)、原子團(tuán)(OH、H2、O2)、離子(O2-、H2-、OH-、O-、H+)和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。

2.2等離子發(fā)生器的組成

由線圈、陰極、陽極等組成。其中陰、陽極材料均采用具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成。陰、陽極均采用水冷方式冷卻，以承受電弧高溫沖擊。線圈在高溫250℃情況下具有抗2000V的直流電壓擊穿能力，電源采用全波整流并具有恒流性能。

2.3等離子發(fā)生器的工作原理

等離子發(fā)生器的點(diǎn)火原理為：在冷卻水及壓縮空氣滿足條件后，首先設(shè)定電源的工作輸出電流(300～400A)，在一定輸出電流條件下，當(dāng)陰極在直線電機(jī)的推動(dòng)下，與陽極接觸后，電源按設(shè)定的工作電流矢能工作，當(dāng)輸出電流達(dá)到工作電流后，直線電機(jī)推動(dòng)陰極向后移動(dòng)，當(dāng)陰極離開陽極的瞬間，電弧建立起來，當(dāng)陰極達(dá)到規(guī)定的放電間距后，在空氣動(dòng)力和磁場的作用下，裝置產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧放電，生成等離子體。

等離子點(diǎn)火裝置的陰極進(jìn)退執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制、電弧電功率的控制，冷卻風(fēng)、冷卻水的監(jiān)視均由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完成。

2.4等離子點(diǎn)火裝置的附屬系統(tǒng)

為保護(hù)等離子裝置本身，需用水冷卻陰、陽極和線圈。等離子冷卻水系統(tǒng)水源取自閉式冷卻水，經(jīng)增壓泵后分別送至就地點(diǎn)火發(fā)生器內(nèi)，再分三路分別送入線圈和陰、陽極。

等離子發(fā)生器采用穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子載體，一般采用高壓離心風(fēng)機(jī)出口高壓風(fēng)系統(tǒng)為等離子發(fā)生器提供載體，設(shè)計(jì)上還有壓縮空氣作為備用氣源。在等離子點(diǎn)火器停止工作以后，高壓離心風(fēng)機(jī)繼續(xù)工作，為等離子點(diǎn)火器、圖像火檢探頭供冷卻風(fēng)。

為監(jiān)視等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰情況，方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整，在等離子點(diǎn)火燃燒器上各安裝一套圖像火檢裝置，其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)大屏幕，運(yùn)行人員可在點(diǎn)火初期同時(shí)監(jiān)視五個(gè)等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰，并可以隨時(shí)切換至全爐膛火焰。圖像火檢探頭的冷卻風(fēng)取自等離子載體系統(tǒng)的高壓離心風(fēng)機(jī)出口。

3 等離子點(diǎn)火技術(shù)的改造及實(shí)際應(yīng)用

我公司2臺(tái)135MW單抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組+3臺(tái)410t/h高壓煤粉鍋爐，鍋爐型式為：高壓、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、緊身封閉、自然循環(huán)、管式空預(yù)器、汽包煤粉爐。鍋爐采用的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)由等離子點(diǎn)火設(shè)備及其輔助系統(tǒng)組成，等離子點(diǎn)火設(shè)備由等離子發(fā)生器、等離子燃燒器、電源控制柜、隔離變壓器等組成，輔助系統(tǒng)由載體空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、圖像火檢系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)等組成。

針對(duì)等離子冷卻水壓力不穩(wěn)定、風(fēng)壓波動(dòng)大、起弧不穩(wěn)定等問題結(jié)合現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)主要為閉式冷卻水系統(tǒng)供等離子點(diǎn)火裝置的冷卻水為其系統(tǒng)中的分流管道供給，隨著系統(tǒng)阻力的影響，供給等離子點(diǎn)火裝置的冷卻水壓力在0.3MPa波動(dòng)，而等離子點(diǎn)火裝置的冷卻水壓力要求最小為0.3Mpa，低于此壓力時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷弧、擊穿等現(xiàn)象，使得等離子點(diǎn)火裝置無法正常投入使用。

對(duì)此進(jìn)行對(duì)其冷卻水進(jìn)行改造，加裝管道增壓泵來提高冷卻水壓力，將壓力提高到0.5~0.6Mpa范圍內(nèi)，此時(shí)等離子點(diǎn)火裝置可正常投運(yùn)，同時(shí)其主要的陰極頭與陽極頭使用壽命提高一倍左右，陰極頭最長使用時(shí)間達(dá)到100h以上。

對(duì)等離子點(diǎn)火裝置水壓、風(fēng)壓、壓差等出廠指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)、觀察，現(xiàn)場對(duì)等離子間隙、行進(jìn)距離等進(jìn)行了最終的調(diào)整，現(xiàn)可以滿足正常使用。

4 經(jīng)濟(jì)性分析

我公司對(duì)等離子冷卻水改造后此裝置運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)調(diào)試后基本實(shí)現(xiàn)了無油點(diǎn)火啟動(dòng)、低負(fù)荷穩(wěn)燃的目標(biāo)，在調(diào)試、生產(chǎn)期間節(jié)約了大量燃油。

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)用電量很小，一臺(tái)等離子制粉系統(tǒng)點(diǎn)火裝置每小時(shí)耗電量約400kWh，等離子冷卻水泵7.5kWh、冷卻風(fēng)機(jī)11kWwh，共420kWh左右，按0.5元/kWh計(jì)算每小時(shí)電費(fèi)211元;如果投入油槍，按每小時(shí)消耗燃油4噸測算，每小時(shí)耗油費(fèi)用是4×5500=22000元，一次啟動(dòng)共節(jié)省燃油費(fèi)用20萬元左右(按10h計(jì)算)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

三臺(tái)鍋爐調(diào)試至運(yùn)行期間，共計(jì)啟停14次，三臺(tái)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃共計(jì)約100天左右，若沒有等離子系統(tǒng)，大致應(yīng)該耗油8000噸左右，核減等離子系統(tǒng)使用的電費(fèi)后按每噸油5000元計(jì)算，共節(jié)省燃油費(fèi)用為4000萬元，扣去油折煤應(yīng)消耗的對(duì)應(yīng)燃煤的費(fèi)用，初步估算兩臺(tái)機(jī)組調(diào)試期間共節(jié)省3000多萬元，經(jīng)濟(jì)效益非�？捎^。

5 結(jié)論

鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的燃煤鍋爐采用等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，在調(diào)試、運(yùn)行階段成功實(shí)施產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，能夠在最短時(shí)間內(nèi)收回投資。推廣等離子點(diǎn)火技術(shù)在電站鍋爐的應(yīng)用，對(duì)降低機(jī)組發(fā)電油耗及成本具有顯著的作用，符合國家節(jié)能減排政策。等離子點(diǎn)火技術(shù)在電站鍋爐的應(yīng)用上，應(yīng)從方案設(shè)計(jì)、調(diào)試、參數(shù)控制、維護(hù)保養(yǎng)等方面綜合考慮，充分發(fā)揮等離子點(diǎn)火技術(shù)的節(jié)油、穩(wěn)燃作用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]煙臺(tái)龍?jiān)措娏�技術(shù)股份有限公司.DLZ-200型等離子燃燒器使用及維護(hù)說明書

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來自：http://www.jinnzone.com/yingyongdianzijishulw/15976.html