鍋爐等離子點火穩(wěn)燃系統(tǒng)改造可行性研究報告

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1、等離子點火穩(wěn)燃系統(tǒng)可行性方案10一、前言鍋爐啟動、停爐及低負荷助燃用油是構(gòu)成電廠發(fā)電成本的重要組成部分。隨著電力市場的開放，峰谷差加大使得機組啟停調(diào)峰頻繁，使用油量進一步增加。國家計委在《中國能源》白皮書中號召“研究、開發(fā)、應(yīng)用以煤代油的技術(shù)和產(chǎn)品是正在執(zhí)行的長期能源戰(zhàn)略的一部分，鼓勵全社會開展以煤代油的工作?！眹獾入x子無油點火技術(shù)的研究開發(fā)已有20多年的歷史，美國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題，尤其在點燃揮發(fā)分較低的貧煤更是一籌莫展。迄今國外許多大公司仍對該項課題進

2、行著大量的研究，以期達到直接點燃煤粉的目的。2．離離子點火技術(shù)基本原理2.1等離子點火機理DLZ-200型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＞5000K的，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

3、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等離子點火系統(tǒng)等離子點火系統(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。10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放式磁穩(wěn)與機械、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)式陽極，避免煤粉對其污染，其材料為具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧

4、化的特殊合金，壽命在500小時以上；陰極為高速噴嘴、強化冷卻結(jié)構(gòu)，材料由特殊合金與銅質(zhì)材料組合而成，壽命在50小時以上，且更換方便。陰、陽極的磁穩(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、陽極，實現(xiàn)了以空氣作為等離子載體，不需專供惰性氣體保護電極，既簡化了系統(tǒng)，又大幅度的降低了運行費用。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燃劣質(zhì)煙煤、煙煤和褐煤。10DLZ-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、陽極等組成。其中陰極材料采用具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成。陽極亦由高導(dǎo)電

5、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)，當陰極(2)在直線電機(5)的推動下，與陽極(1)接觸后，電源(6)按設(shè)定的工作電流工作，當輸出電流達到工作電流后，直線電機(5)推動陰極(2)向后移動，當陰極離開陽極的瞬間，電弧建立起來，當陰極達到規(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。圖2-1等離子發(fā)生器工作原理圖2.4等離子燃燒器1）

6、穩(wěn)定可靠地點燃，確保點火過程中不爆燃、不二次燃燒；點火過程燃燒器不結(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量矩基本不變和燃燒器出口流場不變，否則在正常運行中可能引起結(jié)渣、超溫、燃燒效率下降等問題；第二是燃燒器結(jié)構(gòu)必須簡單，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，滿足運行檢修維護的要求。103）燃燒器的出力可以在一定的范圍內(nèi)變動，以滿足啟動曲線的要求，同時滿足作為主燃燒器時出力的要求。從最大限度的節(jié)約燃油的角度考慮，在設(shè)計上該燃燒器希望能滿足在鍋爐冷態(tài)點火時投入，鍋爐升溫升壓速率能滿足電廠運行規(guī)程的要求。4）燃燒器的外形主

7、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8000C，可以保證燃燒器的安全；投入運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。等離子點火燃燒器主要設(shè)計參數(shù)如表2－1。表2-1等離子點火燃燒器主要設(shè)計參數(shù)（根據(jù)試驗后得出）序號名稱單位結(jié)果備注1一次風(fēng)管風(fēng)速m/s等離子點火器投運狀態(tài)2一次風(fēng)溫℃等離子點火器投運狀態(tài)3一次風(fēng)量t/h4