电厂离子点火装置应用情况要点

XX发电厂4X 315MWWI组等离子点火装置应用情况XX电厂4 X 315MW机组锅炉系上海锅炉厂制造的亚临界强制循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、全钢架悬吊结构、固态排渣煤粉炉，锅炉燃用山西为主混合烟煤。锅炉的制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台RP92侬中速磨煤机。2009年05月至2010年06月分别进行等离子点火系统改造。锅炉启动点火系统采用烟台龙源 DLZ-200 型等离子体煤粉燃烧器，配有1 层等离子体点火系统，配置在A 层燃烧器上，锅炉原配备两层进退式杂用空气雾化油枪，即 A 层、 B 层燃烧器之间的 AB层油枪和B层、C层燃烧器之间的BC层油枪，每层共4支油枪，该 油枪作为备用，必要时投运稳燃。磨煤机为RP92理中速、液压变加载、辐盘式磨煤机，出力1057t/h 。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤种、煤量的适应性。等离子体煤粉燃烧器为烟台龙源电力技术股份有限公司的 DLZ-200 型等离子体煤粉燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可直接引燃煤粉，实现锅炉的冷态启动。1 等离子点火煤粉燃烧器的基本原理：等离子点火煤粉燃烧器的基本原理是利用直流电流(280350A)在介质(清洁空气)气压0.010.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体， 该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成中心温度大于5000的温度梯度极大的局部高温区，根据有限的点火功率不可能直接点燃无限的煤粉量的原则， 等离子燃烧器通常采用多级燃烧结构。 一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后， 使浓相煤粉进入等离子火炬中心区， 煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，在 103s内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧；在等离子火炬中心区的出口处形成稳定的二级煤粉的点火源， 并依次逐级放大， 为淡相煤粉提供高温热源，使淡相煤粉也迅速着火，最终形成稳定的燃烧火炬。2 . 等离子点火系统配置等离子体点火及稳燃系统由等离子体燃烧器、 电源系统、 冷却水系统、载体空气系统、冷炉制粉系统、监测控制系统等构成。2.1 等离子体燃烧器采用兼有等离子体点火功能和主燃烧器功能的方案，等离子体燃烧器安装在锅炉A磨煤机对应的下层4只主燃烧器的位置，等离子 体燃烧器的流场、燃烧组织和原锅炉的燃烧器基本保持一致。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子体点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能。根据原主燃烧器的结构， 确定等离子体发生器采用轴向插入的方式。 应采取措施确保等离子体燃烧器不发生结焦问题。在 A 磨煤机出口至燃烧器煤粉管道之间加装可调缩孔和气动快速关断门（含开关双向电磁阀和行程开关） 。可调缩孔和气动快速关断门由乙方供货，包括控制系统所需设备。等离子体发生器以仪用压缩空气作为载体产生等离子体电弧，等离子体输送管应采用防磨损设计， 可以耐受一次风煤粉气流的冲刷磨损， 同时等离子发生器及输送管应可以从燃烧器后端整体拆除， 方便维护和检修。 应采用可靠耐用的陶瓷材质等防磨技术， 耐磨层寿命不低于一个大修周期。等离子体发生器一一产生电功率为50150kW的空气等离子体。2.2 电源系统等离子体电源系统由隔离变压器和电源整流柜等部分组成，直流电源柜 （含整流变压器） 等等用于将三相380V 电源整流成直流电，用于产生等离子体。2.3 载体空气系统采用仪用压缩空气为等离子体发生器提供载体，仪用压缩空气母管压力0.40.8MPq在等离子体压缩空气母管上安装进口减压阀组， 对仪用压缩空气进行减压和进一步稳定压力。 经母管分别送至各角，发生器前有载体风仪表组件，组件上安装手动阀、压力表和压力开关用来控制载体风压力， 经过仪表组件后， 进入等离子体发生器的压缩空气压力为510kPa,压力满足信号送到控制系统，单台发生器（单角）压缩空气流量为60Nm3/h 。载体风机与仪用压缩空气系统可以实现互相备用。在每台等离子体发生器仪表组件都装有切换阀门，等离子体发生器停止工作后，操作切换到冷却风机进行吹扫和冷却， 不再消耗仪用压缩空气。 吹扫风压力为4KPq单台发生器吹扫风耗量为50m3/h。2.4 冷却水系统采用除盐水冷却阴极、阳极和线圈。冷却水经母管分别送至就地等离子体发生器内，再分三路分别送入阴极、阳极和线圈。发生器前安装有就地压力表、 压力开关和手动调节阀， 压力满足信号送回控制系统。冷却水水温40C ,等离子体发生器入口冷却水压力为0.40.8MPa且发生器入、出口冷却水压差不小于0.4MPq单台发生器冷却水流量为8t/h ,经过冷却发生器后，回水比进水温升W 3.5 Co单台炉等离子体发生器冷却水总流量为 32 t/h 。等离子体发生器冷却水由锅炉侧新安装的 12 立方米冷却水箱提供， 设 2 台互为备用的管道增压泵， 保证冷却水流量和压力符合等离子体发生器要求，冷却水箱应做好防腐工作。管道增压泵、管道和阀门的材料与电厂闭式水系统一致。冷却水泵参数见主要设备参数表。2.5 冷炉制粉系统在制粉系统中设置冷风蒸汽加热器，以满足锅炉冷炉制粉的要求。冷风蒸汽加热器布置在A 磨煤机入口前热一次风母管上，并单独安装空旁路管道以抵消安装加热器后给热风管道增加的阻力， 该旁路风道加装一气动隔绝风门进行控制并加装有金属补偿器。冷风蒸汽加热器所耗蒸汽来自电厂的辅助蒸汽系统，疏水排至无压放水母管。蒸汽参数应满足：压力 0.8MPa 以上，温度300以上。冷风蒸汽加热器设计的进口空气温度为20C,出口加热至150160，并满足磨煤机热平衡计算后需要的入口温度。并且在极端天气条件下，能够满足磨煤机启动要求。2.6 监测控制系统2.6.1 图像火焰监视装置为监视等离子体点火燃烧器的火焰情况，保证安全运行、方便运行人员进行燃烧调整， 每支等离子体燃烧器上应各安装1 套图像火焰监视装置。 具体方案为在等离子体燃烧器上部或下部的二次风室内安装一支图像火焰监视器， 监视器沿二次风风室一直向前延伸到二次风喷口前端面附近， 其视频信号送至集控室内的画面分割器， 经处理后送到全炉膛火焰电视或大屏中显示， 运行人员可在等离子体点火期间同时监视等离子体燃烧器的火焰。图像火焰监视探头冷却风由等离子体系统专设的冷却风机提供冷却风压n 2.5kPa,单只探头冷却风量为70Nr3/h。2.6.2 燃烧器壁温监测为防止燃烧器超温，应在每台等离子体燃烧器内壁安装有两个铠装K分度热电偶，通过补偿导线接入等离子体点火及稳燃 DC隘统, 当燃烧器超温时可以发出报警信号。铠装K分度热电偶具有实现在运 行中拆装的功能。2.6.3 风粉混合物速度监测为便于等离子体燃烧器风粉混合物速度的控制，在用于等离子体点火的一次风管上安装一套风粉混合物速度监测装置， 用于在线监测风粉混合物速度，方便运行人员进行燃烧调整。2.6.4 控制系统等离子体点火及稳燃系统所有的开关量、模拟量采用硬接线的模式进行控制，即所有的开关量和模拟量信号采取硬接线方式进入DCS当MF砌作或A磨跳闸时，由DC繇统送出一对接点至就地电源柜， 再由就地电源柜发出指令停运等离子体点火及稳燃系统的相关设备。在等离子体点火过程中，如果等离子体发生器断弧，就地电源柜送出接点至DC繇统，4取2停运相应磨煤机。3等离子点火燃烧器优点两年来我厂通过采用等离子点火燃烧器，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点：3.1 经济方面：采用等离子体点火技术前， 2008年点火用油 784.5 吨， 助燃用油 503.5 吨， 合计 1288 吨； 2009年点火用油 563 吨， 助燃用油 87.5吨，合计 650.5 吨； 2010年点火用油 167 吨， 助燃用油 261.7 吨，合计 428.7 吨； 2011 年点火用油 0 吨， 助燃用油 7.7 吨，合计 7.7吨； 2012 年点火用油 0 吨， 助燃用油 39 吨，合计 39 吨；。采用等离子体点火技术前后比较， 若使用柴油， 则每年消耗柴油 1200t 以上，对于电厂其经济费用节省是相当可观的；1.1 环保方面：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后， 减少了油品的运输和储存环节， 亦改善了电厂的环境；1.3 运行操作方面：升温、 升压更易于控制， 由于在升温、 升压阶段， 采取单一燃料、能维持少煤量长时间运行，其升温、升压平稳，过热器、再热器未使用喷水减温，从而有效防止了蒸汽温度大幅波动。4. 影响等离子体点火启动的因素4.1 载体风压力等离子体在点火阶段对载体风压力要求较苛刻，57kPa之间。在锅炉运行中，A、 B 层等离子体四角燃烧器载体风压力是不完全一致，同时各角一次风速、煤粉浓度都是不均匀的，造成锅炉点火初期，各角着火效果有好有坏， 此时若等离子体载体风压力发生波动， 会导致个别等离子体燃烧器着火效果差存在局部煤粉爆燃隐患。等离子体点火系统通常在机组启动、滑参数停机、及低负荷消缺过程中使用，在以上三个过程中，只有在冷态时，对等离子体载体风压力要求较为苛刻，而在热态时，对载体风压力要求不高，只要其风压在712kPa以内均可以引燃煤粉。系统设一套等离子体载体风系统点火系统与一套载体风冷却系统，机组启动时由压缩空气、自动调压阀提供载体风，保证载体风系统压力稳定。正常运行时，由压缩空气（或火检冷却风机）提供载体风，实现热态备用、稳燃、冷却目的，提高锅炉启动初期安全。4.2 煤粉细度煤粉细度对等离子煤粉点火燃烧器的着火特性有很大的影响 ,煤粉越细 , 升温越快 , 燃尽率越高。 在点火试运期间可改变改变磨煤机出口的分离器挡板开度和煤粉细度。 将 A 磨煤机分离器挡板开度从初始位置适当调小 , 控制启动初期煤粉细度，既增加磨内煤粉循环次数，提高出口温度，降低磨煤机振动机率，又可使煤粉着火稳定性明显提高 , 火焰明亮 , 炉瞠燃烧状况良好。 机组正常运行后， 将 A 磨折向门调整至正常开度，但在回调时要注意挡板的空行程。4.3 一次风速控制要求一次风速的合理选择对煤粉燃烧状况至关重要。当一次风速较低时,将引起燃烧器结焦、 烧损甚至一次风管堵塞等问题； 较高的一次风速会导致煤粉经过等离子弧核区的时间相对较短 , 煤粉着火情况较差 ,飞灰含碳量高。给煤量1720t/h左右，一次风量为50 t/h左右。在点火时控制此值, 待点燃后再适当提高一次风速。从实际燃烧情况看, 调整一次风速为 17m/ s （ 磨煤机入口风量为 48 t/ h） 后, 煤粉着火稳定、火焰中心变亮。4.4 磨煤机出口温度控制磨煤机出口温度对等离子煤粉点火燃烧器的着火特性有很大影响, 一次风温度越高 , 煤粉着火所需要的着火热量越少 , 煤粉越容易燃尽。因此等离子点火装置投运时, 应尽量提高磨煤机出口风粉混合物的温度。在A 磨煤机实际启动过程中 , 如果暖麽时间不够，给煤后磨煤机出口温度迅速降至50 以下 , 炉内火焰发暗, 闪烁频繁 , 煤粉燃烧状况不