鍋爐等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)改造可行研究報(bào)告

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1、等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)可行性方案一、前言鍋爐啟動(dòng)、停爐及低負(fù)荷助燃用油是構(gòu)成電廠發(fā)電成本的重要組成部分。隨著電力市場(chǎng)的開(kāi)放，峰谷差加大使得機(jī)組啟停調(diào)峰頻繁，使用油量進(jìn)一步增加。國(guó)家計(jì)委在《中國(guó)能源》白皮書(shū)中號(hào)召“研究、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用以煤代油的技術(shù)和產(chǎn)品是正在執(zhí)行的長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略的一部分，鼓勵(lì)全社會(huì)開(kāi)展以煤代油的工作。”國(guó)外等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)已有20多年的歷史，美國(guó)CE、B&W和西屋公司都做了不少的工作，前蘇聯(lián)和澳大利亞已初步掌握了等離子體點(diǎn)火技術(shù)。但在裝置的可靠性、可控性、投資及設(shè)備壽命方面還存在著許多問(wèn)題，尤其在點(diǎn)燃揮發(fā)分較低的貧煤更是一籌莫展。迄今國(guó)外許多大公司仍

2、對(duì)該項(xiàng)課題進(jìn)行著大量的研究，以期達(dá)到直接點(diǎn)燃煤粉的目的。2．離離子點(diǎn)火技術(shù)基本原理2.1等離子點(diǎn)火機(jī)理DLZ-200型等離子點(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(chǎng)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T＞5000K的，溫度梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過(guò)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

3、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等離子點(diǎn)火系統(tǒng)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)由等離子燃燒器及其輸粉系統(tǒng)，直流供電及控制系統(tǒng)，輔助系統(tǒng)和熱工監(jiān)控系統(tǒng)組成。隔離變壓器電源整流柜控制系統(tǒng)壓縮空氣冷卻水等離子點(diǎn)火燃燒器等離子發(fā)生器數(shù)據(jù)總線控制柜#1CRT一次風(fēng)火焰2.3等離子發(fā)生器及工作原理采用集開(kāi)放式磁穩(wěn)與機(jī)械、電磁壓縮于一體復(fù)合結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器，其功率為50～150kW連續(xù)可調(diào).采用雙拉伐爾噴管復(fù)式陽(yáng)極，避免煤粉對(duì)其

4、污染，其材料為具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化的特殊合金，壽命在500小時(shí)以上；陰極為高速?lài)娮?、?qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)，材料由特殊合金與銅質(zhì)材料組合而成，壽命在50小時(shí)以上，且更換方便。陰、陽(yáng)極的磁穩(wěn)線圈均為水冷結(jié)構(gòu)。突破了前人所用的等離子發(fā)生器電極結(jié)構(gòu)與材料，成功的付諸工程應(yīng)用。采用了抗氧化特殊合金的陰、陽(yáng)極，實(shí)現(xiàn)了以空氣作為等離子載體，不需專(zhuān)供惰性氣體保護(hù)電極，既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，又大幅度的降低了運(yùn)行費(fèi)用。該等離子發(fā)生器和各型等離子燃燒器相配合已成功地點(diǎn)燃劣質(zhì)煙煤、煙煤和褐煤。DLZ-200型等離子發(fā)生器為磁穩(wěn)，空氣載體等離子發(fā)生器，它由線圈、陰極、陽(yáng)極等組成。其中陰極材料采用具有高

5、導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成。陽(yáng)極亦由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率及抗氧化的金屬材料制成，它們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。在冷卻水及壓縮空氣滿足條件后，首先設(shè)定電源(6)的工作輸出電流(300～400A)，當(dāng)陰極(2)在直線電機(jī)(5)的推動(dòng)下，與陽(yáng)極(1)接觸后，電源(6)按設(shè)定的工作電流工作，當(dāng)輸出電流達(dá)到工作電流后，直線電機(jī)(5)推動(dòng)陰極(2)向后移動(dòng)，當(dāng)陰極離開(kāi)陽(yáng)極的瞬間，電弧建立起來(lái)，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(chǎng)的作用下，裝置產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧放電

6、，生成等離子體。圖2-1等離子發(fā)生器工作原理圖2.4等離子燃燒器1）穩(wěn)定可靠地點(diǎn)燃，確保點(diǎn)火過(guò)程中不爆燃、不二次燃燒；點(diǎn)火過(guò)程燃燒器不結(jié)渣、不燒壞。2）不影響主燃燒器的主要性能。首先是燃燒器出口氣流的動(dòng)量矩基本不變和燃燒器出口流場(chǎng)不變，否則在正常運(yùn)行中可能引起結(jié)渣、超溫、燃燒效率下降等問(wèn)題；第二是燃燒器結(jié)構(gòu)必須簡(jiǎn)單，阻力不能太大，以滿足各燃燒器之間阻力匹配的要求；第三是燃燒器必須耐燒、耐磨，滿足運(yùn)行檢修維護(hù)的要求。3）燃燒器的出力可以在一定的范圍內(nèi)變動(dòng)，以滿足啟動(dòng)曲線的要求，同時(shí)滿足作為主燃燒器時(shí)出力的要求。從最大限度的節(jié)約燃油的角度考慮，在設(shè)計(jì)上該燃燒器希望能滿足在

7、鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火時(shí)投入，鍋爐升溫升壓速率能滿足電廠運(yùn)行規(guī)程的要求。4）燃燒器的外形主要尺寸與原燃燒器相同，便于燃燒器的布置和與系統(tǒng)的接口。該型燃燒器應(yīng)用于豐城電廠等多臺(tái)切向燃燒鍋爐，壁溫一般可以穩(wěn)定地控制在6000C以下，最高不超過(guò)8000C，可以保證燃燒器的安全；投入運(yùn)行后原主燃燒器的性能基本得到保證，未發(fā)現(xiàn)超溫、結(jié)渣、燃燒不良等現(xiàn)象。等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2－1。表2-1等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)（根據(jù)試驗(yàn)后得出）序號(hào)名稱(chēng)單位結(jié)果備注1一次風(fēng)管風(fēng)速m/s等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)2一次風(fēng)溫℃等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)3一次風(fēng)量t/h4煤粉量t/h5煤