1 前言

我公司2x135MW+3x410T/h機組采用鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)，鍋爐采用直流低氮燃燒器，機組較低負(fù)荷運行，由于冷卻水壓力不穩(wěn)定、拉弧不穩(wěn)定，使得保護頻繁動作，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)荷運行時均使用柴油燃燒。

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

2 等離子點火裝置簡介

2.1等離子點火機理

等離子點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)是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發(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(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)陰極在直線電機的推動下，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，直線電機推動陰極向后移動，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。

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

2.4等離子點火裝置的附屬系統(tǒng)

為保護等離子裝置本身，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)機出口高壓風(fēng)系統(tǒng)為等離子發(fā)生器提供載體，設(shè)計上還有壓縮空氣作為備用氣源。在等離子點火器停止工作以后，高壓離心風(fēng)機繼續(xù)工作，為等離子點火器、圖像火檢探頭供冷卻風(fēng)。

為監(jiān)視等離子點火燃燒器的火焰情況，方便運行人員進行燃燒調(diào)整，在等離子點火燃燒器上各安裝一套圖像火檢裝置，其視頻信號送至集控室內(nèi)大屏幕，運行人員可在點火初期同時監(jiān)視五個等離子點火燃燒器的火焰，并可以隨時切換至全爐膛火焰。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)機出口。

3 等離子點火技術(shù)的改造及實際應(yīng)用

我公司2臺135MW單抽凝汽式汽輪發(fā)電機組+3臺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火系統(tǒng)由等離子點火設(shè)備及其輔助系統(tǒng)組成，等離子點火設(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。

針對等離子冷卻水壓力不穩(wěn)定、風(fēng)壓波動大、起弧不穩(wěn)定等問題結(jié)合現(xiàn)有系統(tǒng)進行認(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，供給等離子點火裝置的冷卻水壓力在0.3MPa波動，而等離子點火裝置的冷卻水壓力要求最小為0.3Mpa，低于此壓力時會出現(xiàn)斷弧、擊穿等現(xiàn)象，使得等離子點火裝置無法正常投入使用。

對此進行對其冷卻水進行改造，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)，此時等離子點火裝置可正常投運，同時其主要的陰極頭與陽極頭使用壽命提高一倍左右，陰極頭最長使用時間達(dá)到100h以上。

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

4 經(jīng)濟性分析

我公司對等離子冷卻水改造后此裝置運行穩(wěn)定，經(jīng)調(diào)試后基本實現(xiàn)了無油點火啟動、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。

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

三臺鍋爐調(diào)試至運行期間，共計啟停14次，三臺鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃共計約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)使用的電費后按每噸油5000元計算，共節(jié)省燃油費用為4000萬元，扣去油折煤應(yīng)消耗的對應(yīng)燃煤的費用，初步估算兩臺機組調(diào)試期間共節(jié)省3000多萬元，經(jīng)濟效益非�？捎^。

5 結(jié)論

鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)的燃煤鍋爐采用等離子無油點火系統(tǒng)，在調(diào)試、運行階段成功實施產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，能夠在最短時間內(nèi)收回投資。推廣等離子點火技術(shù)在電站鍋爐的應(yīng)用，對降低機組發(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。等離子點火技術(shù)在電站鍋爐的應(yīng)用上，應(yīng)從方案設(shè)計、調(diào)試、參數(shù)控制、維護保養(yǎng)等方面綜合考慮，充分發(fā)揮等離子點火技術(shù)的節(jié)油、穩(wěn)燃作用，取得良好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司.DLZ-200型等離子燃燒器使用及維護說明書

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