等离子点火技术在元宝山发电厂的应用

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1、东北电力技术2009年第2期等离子点火技术在元宝山发电厂的应用TheUseofPlasmaIgnitionTechnologytoYuanbaoshanPowerPlant肖永辉(华北电力大学，北京100011)摘要：通过等离子技术的应用，降低火力发电厂的燃油用量，有效地提高了机组运行的经济性和环保效益。关键词：等离子；技术；应用[中图分类号]TK227．7[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2009)02—0044—04发电厂锅炉启动、停炉及低负荷助燃用油是构表1锅炉主要设计参数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

2、启停调峰频繁，用油量进一步增加。用油点火时不能投入电除尘，烟囱冒黑烟，已不能满足环保要求。采用等离子点火系统直接点燃煤粉进行电站锅炉启、停和稳燃技术取代原燃油系统，可以克服燃油带来的上述缺点，具有明显的经济、安全和环保效益。1电厂主要设备状况元宝山发电厂3号锅炉为引进美国CE公司技术、哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的亚临界参数、一次中间再热、辐射墙式再热器，控制循环加内螺纹管的单炉膛汽包锅炉，呈n型布置。锅序号项目设计煤质上限煤质下限煤质炉采用三分仓回转式空气预热器、中速磨煤机正压直吹热风干燥系统，四角布置摆动燃烧器，为平衡通风方式，其中一次风喷口可上下20

3、。摆动，二次风喷口可上下30。摆动，顶层燃尽风(顶部风)喷口可进行上3O。、下5。摆动。配有8台MPS一255中速磨煤机，每台磨煤机供给同一层4支燃烧器；除渣装置为刮板式捞渣机；过热器采用二级喷水调温方式，再热器采用摆动燃烧调温方式；锅炉采用高能电弧三级点火。锅炉主要设计参数见表1，设“火核”受到高温作用很快受热，在10一s内迅速计煤质特性见表2。释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速2等离子点火技术基本原理燃烧。由于反应在气相中进行，使混合物组分的粒2．1点火机理级发生变化，因而使煤粉的燃烧速度加快，煤粉颗等离子点火装置利用直流电流(大于200A)粒的

4、受热速度加快，有助于加速煤粉燃烧，可大大减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量E。在介质气压大于0．1MPa的条件下接触拉开引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。等离子体内含有大量化学活性粒子，如原子等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000(c、H、O)、原子团(OH,H2、02)、离子K梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过等离子(0：一、H：一、OH一、0一、H)和电子等，可加速2009年第2期东北电力技术45化学转换，促进燃料完全燃烧。等离子体对于煤粉高效、低阻、耐磨损性能好的导向板式管道浓缩比通常情况下能提高20％～80％的挥发分，有再造器。另

5、外，为了对燃烧器的安全运行进行监控，在挥发分的效应，对点燃贫煤、强化燃烧有特别意义。燃烧器内还设置了壁温在线监测系统。2．2等离子发生器工作原理该发生器为磁稳空气载体等离子发生器，由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成，阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。线圈在250℃下具有抗2kV的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其发火原理为：首先输出电流，当阴极前进同阳极接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，电弧图1等离子点火煤粉燃烧器在线

6、圈磁力作用下拉出喷管外部，具有0．15MPa3．2冷却水系统压力的空气在电弧作用下成为高温等离子体，其能冷却水系统是利用厂用闭式循环冷却水系统为量密度高达105～106Wlcm，为点燃不同的煤种等离子点火器提供冷却水，以确保等离子点火器安创造了良好的条件。全稳定运行。2．3燃烧机理冷却水系统的调试重点是保证各角点火器前冷根据高温等离子体有限能量不能同无限的煤粉却水压力在0．3～0．5MPa设计范围内，且回水温量及风速相匹配的原则，设计了多级燃烧器。其意度不高于40℃，以保证等离子点火器得到充分冷义在于应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度、却。气流速度处于十分有

7、利于点火的工况条件，从而完冷却水系统图见图2。成一个持续稳定的点火、燃烧过程。实验证明，运用这一原理及设计方法使单个燃烧器出力可从2t／h扩大到6t／h甚至更高。在建立一级点火燃烧过程中将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心区，10000℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发分的含量提高了80％，其点火延迟时间小于1S。33号炉等离子点火改造等离子点火系统主要由等离子燃烧器、冷却水系统、压缩空气系统、热风加热系统、图像火检冷却风系统和电气及控制系统组成。3．1等离子燃烧器元宝山电厂3号炉在进行等离子改造过程中，将锅炉A层4层煤粉燃烧器

8、改造为等离子燃烧器(结构见图1)，燃烧