锅炉等离子点火稳燃系统改造可行研究报告

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1、等离子点火稳燃系统可行性方案一、前言锅炉启动、停炉及低负荷助燃用油是构成电厂发电成本的重要组成部分。随着电力市场的开放，峰谷差加大使得机组启停调峰频繁，使用油量进一步增加。国家计委在《中国能源》白皮书中号召“研究、开发、应用以煤代油的技术和产品是正在执行的长期能源战略的一部分，鼓励全社会开展以煤代油的工作。”国外等离子无油点火技术的研究开发已有20多年的历史，美国CE、B&W和西屋公司都做了不少的工作，前苏联和澳大利亚已初步掌握了等离子体点火技术。但在装置的可靠性、可控性、投资及设备寿命方面还存在着许多问题，尤其在点燃挥发分较低的贫煤更是一筹莫展。迄今国外许多大公司仍

2、对该项课题进行着大量的研究，以期达到直接点燃煤粉的目的。2．离离子点火技术基本原理2.1等离子点火机理DLZ-200型等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.01～0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T＞5000K的，温度梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少促使

3、煤粉燃烧所需要的引燃能量。等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。2.2等离子点火系统等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统，直流供电及控制系统，辅助系统和热工监控系统组成。隔离变压器电源整流柜控制系统压缩空气冷却水等离子点火燃烧器等离子发生器数据总线控制柜#1CRT一次风火焰2.3等离子发生器及工作原理采用集开放式磁稳与机械、电磁压缩于一体复合结构的等离子发生器，其功率为50～150kW连续可调.采用双拉伐尔喷管复式阳极，避免煤粉对其

4、污染，其材料为具有高导热、高导电和不易氧化的特殊合金，寿命在500小时以上；阴极为高速喷嘴、强化冷却结构，材料由特殊合金与铜质材料组合而成，寿命在50小时以上，且更换方便。阴、阳极的磁稳线圈均为水冷结构。突破了前人所用的等离子发生器电极结构与材料，成功的付诸工程应用。采用了抗氧化特殊合金的阴、阳极，实现了以空气作为等离子载体，不需专供惰性气体保护电极，既简化了系统，又大幅度的降低了运行费用。该等离子发生器和各型等离子燃烧器相配合已成功地点燃劣质烟煤、烟煤和褐煤。DLZ-200型等离子发生器为磁稳，空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极材料采用具有高

5、导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。阳极亦由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。在冷却水及压缩空气满足条件后，首先设定电源(6)的工作输出电流(300～400A)，当阴极(2)在直线电机(5)的推动下，与阳极(1)接触后，电源(6)按设定的工作电流工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机(5)推动阴极(2)向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电

6、，生成等离子体。图2-1等离子发生器工作原理图2.4等离子燃烧器1）稳定可靠地点燃，确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧；点火过程燃烧器不结渣、不烧坏。2）不影响主燃烧器的主要性能。首先是燃烧器出口气流的动量矩基本不变和燃烧器出口流场不变，否则在正常运行中可能引起结渣、超温、燃烧效率下降等问题；第二是燃烧器结构必须简单，阻力不能太大，以满足各燃烧器之间阻力匹配的要求；第三是燃烧器必须耐烧、耐磨，满足运行检修维护的要求。3）燃烧器的出力可以在一定的范围内变动，以满足启动曲线的要求，同时满足作为主燃烧器时出力的要求。从最大限度的节约燃油的角度考虑，在设计上该燃烧器希望能满足在

7、锅炉冷态点火时投入，锅炉升温升压速率能满足电厂运行规程的要求。4）燃烧器的外形主要尺寸与原燃烧器相同，便于燃烧器的布置和与系统的接口。该型燃烧器应用于丰城电厂等多台切向燃烧锅炉，壁温一般可以稳定地控制在6000C以下，最高不超过8000C，可以保证燃烧器的安全；投入运行后原主燃烧器的性能基本得到保证，未发现超温、结渣、燃烧不良等现象。等离子点火燃烧器主要设计参数如表2－1。表2-1等离子点火燃烧器主要设计参数（根据试验后得出）序号名称单位结果备注1一次风管风速m/s等离子点火器投运状态2一次风温℃等离子点火器投运状态3一次风量t/h4煤粉量t/h5煤