等离子点火技术在超临界燃煤锅炉的应用及经济性分析

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1、等离子点火技术在超临界燃煤锅炉的应用及经济性分析张柯中国水利电力物资有限公司6摘要:本文详细介绍了等离子点火装置的构成及其点火机理，以某电厂超临界燃煤锅炉等离子改造为例，阐述了中速磨正压直吹制粉系统等离子点火装置的改造方式及运行注意事项，对等离子装置改造后的节油效果进行了经济性分析。关键字:等离子点火;超临界燃煤锅炉;节油;经济性分析Abstract:Theconfigurationandtheworkingprinciplesofplasmaignitionsystemareintroducedinthearticle.Inthispaper,takethere

2、formofplasmaigniterofsupercriticalcoal-firedboilerforexample,thereformofplasmaignitionandthepointsforattentioninpositivepressuredirectblowmillingsystemareexpatiated.Furthermore,economyanalysisoftheobviouseconomizationeffectonoilisdescribed.Keywords:plasmaignition;Supercriticalcoal-fir

3、edboiler;fuelconsumptionreduction;economicbenefits61前言目前火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃时耗费大量燃油，全国每年电站锅炉（不包括工业锅炉）的点火和稳燃用油估计在250万吨以上，直接费用每年超过60亿元人民币，大容量、超临界参数机组建设的快速增长，启停及稳燃用油将会骤增。等离子点火技术对火力发电厂减少燃油、降低发电成本具有十分重要的现实意义。20多年前，国外就开始煤粉锅炉等离子点火技术的研究。近年来，等离子点火技术在国内受到重视并实际应用，取得了一定的效益。等离子点火及稳燃技术已成功的应用于贫煤、劣质烟煤、烟

4、煤和褐煤煤种；应用于50MW、100MW、125MW、200MW、300MW和600MW机组容量等级；应用于切向燃烧直流燃烧器、墙式燃烧旋流燃烧器等燃烧方式；应用于钢球磨中储式、双进双出钢球磨直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统。采用等离子燃烧技术实现了燃煤锅炉启停全过程不用燃烧油，为节能降耗、建设两型企业和提高国家的能源安全作出贡献。2等离子点火装置简介2.1等离子点火机理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＞50

5、000K、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10-36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等离子发生器的组成以DLZ-200型等离子发生器为例，该型为磁稳、空气载体等离子发生器，它由线

6、圈、阴极、阳极等组成。其中阴、阳极材料均采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。阴、阳极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。6图2-1等离子发生器的组成62.3等离子发生器的工作原理等离子发生器的点火原理为：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)，在一定输出电流条件下，当阴极(2)在直线电机(5)的推动下，与阳极(1)接触后，电源(6)按设定的工作电流矢能工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机(5)推动阴极(2)向后

7、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，生成等离子体。等离子点火装置的阴极进退执行机构的控制、电弧电功率的控制，冷却风、冷却水的监视均由计算机控制系统完成。2.4等离子点火装置的附属系统为保护等离子装置本身，需用水冷却阴、阳极和线圈。等离子冷却水系统水源取自闭式冷却水，经升压泵后分别送至就地点火发生器内，再分三路分别送入线圈和阴、阳极。6等离子发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子载体，一般采用高压离心风机出口高压风系统为等离子发生器提供载体，设计上还有压缩空气作为备用气源。在等离

8、子点火器停