等离子点火系统在600MW超临界直流锅炉上的应用
顾　山,孙　建,刘二雄
(国电常州发电有限公司,江苏省常州市213033)
摘要: 介绍了国电常州发电有限公司等离子煤粉点火燃烧器的系统设计,探索并总结了等离子煤粉点火及稳燃技术在新建600MW机组超临界直流锅炉上的应用,介绍了等离子控制系统的控制方式及相关设备的技术要求、等离子点火辅助系统设计等内容,总结了等离子点火系统投运后的运行情况。
关键词: 等离子点火燃烧器;超临界直流锅炉;系统设计
中图分类号: TK223. 2
0 　引言
　　长期以来,火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃需消耗大量的燃料油。新建的火力发电机组在试运期间要经过锅炉吹管、整定安全阀、汽轮机冲转、机组并网、电气试验、锅炉洗硅运行、机组带大负荷运行等许多阶段。在此期间,由于锅炉无法投磨煤机或无法完全断油运行,因此要耗费大量的燃油。根据原电力部颁布的试运导则中的规定, 600MW机组试运期间燃油消耗的标准定量为8 000 t,其燃料费用十分可观。
烟台龙源电力技术有限公司开发的等离子煤粉点火技术是一项煤粉锅炉点火及稳燃过程中以煤代油的有效措施,对于新建机组,如果在机组试运初期投入等离子点火系统,将可以大大降低试运期间的燃油消耗,从而产生巨大的经济效益。国电常州发电有限公司一期工程2 ×600 MW 机组锅炉为超临界压力、前后墙对冲低NOx 轴向旋流燃烧器、单炉膛、一次中间再热、Π型变压本生直流炉。为降低燃油量,采用了烟台龙源电力技术有限公司开发的等离子煤粉点火系统。锅炉采用的等离子点火系统由等离子点火设备及其辅助系统组成,等离子点火设备由等离子发生器、等离子燃烧器、电源控制柜、隔离变压器等组成,辅助系统由载体空气系统、冷却水系统、图像火检系统、热控系统、冷炉制粉系统等组成。
下面对该系统的有关情况作一简要介绍。
1 　等离子煤粉点火及稳燃技术的基本原理
1. 1 　等离子煤粉点火机理
等离子点火装置利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧,并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体,该等离子体在点火燃烧器中形成温度大于4 000 K的梯度极大的局部高温火核,煤粉颗粒通过该等离子体火核时,在1 /1 000 s内迅速释放出挥发物,再造挥发分,并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相流中进行,高温等离子体使混合物发生了一系列物理化学变化,从而使煤粉的燃烧速度加快,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大大减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
1. 2 　等离子发生器的工作原理
等离子发生器为强磁场控制下的空气载体等离子发生器。它由线圈、阳极、阴极组成,见图1,其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特殊材料制成,以承受高温电弧冲击。线圈在高温情况下具有抗直流高电压击穿的能力。电源采用全波整流并具有恒流性能,其点火原理为:在一定输出电流条件下,当阴极前进同阳极接触后,系统处在短路状态,当阴极缓缓离开阳极时产生电弧,电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电弧的作用下,被电离为高温等离子体,为点燃煤粉创造了良好条件。

等离子点火系统在600MW超临界直流锅炉上的应用 电力设备 2007年1月(pdf).rar



2. 3 　冷却水系统
为保护等离子装置本身,需用水冷却阴、阳极和线圈。单个燃烧器用水量为8 t /h,其中线圈用水采用无压回水(出口为大气压) ; 出入口压差不小于0. 2MPa。冷却水采用闭式冷却水,经母管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,就地安装压力表、压力开关和手动阀,压力满足信号送回主控DCS。
2. 4 　一次风在线监测系统
每台等离子燃烧器对应的煤粉管道上采用免维护风速测量装置,在点火和稳燃中监测一次风速和煤粉浓度。
2. 5 　图像火检系统
为了在投运等离子点火和稳燃系统时监视等离子燃烧器喷口火焰,在每台等离子燃烧器喷口处安装1只火检探头,通过视频电缆和视频通道卡等组成图像火检系统。可在主控室DCS画面上和主控室大屏幕上监视等离子燃烧器是否着火和煤粉着火情况。火检冷却风由冷却风系统提供。
3 　结论
(1) 从国电常州发电有限公司1号炉的运行情况看,在配置正压直吹式制粉系统的燃烟煤锅炉上可实现等离子点火燃烧器冷态点火起动,与同类型锅炉对比,点火即可投粉,可基本实现无油点火,早投电除尘器,并能满足锅炉升温升压的要求。国电常州发电有限公司从冲管到168 h整套启动结束仅用轻柴油180 t左右,而一般不装等离子煤粉点火燃烧器的600MW机组锅炉调试时用油在6 000 t左右。
(2) 在低负荷工况下使用等离子点火技术稳燃,完全可以实现无油稳燃,机组的经济效益和环保效益明显提高。同时,在等离子燃烧器投用以来,未出现锅炉尾部二次燃烧、烟温升高及燃烧不稳产生灭火等现象。停炉期间检查等离子燃烧器,燃烧室没有结渣现象,锅炉的安全性、稳定性得到了保证。
(3) 在E磨煤机入口的一次风道上加装蒸汽暖风器后,可以实现冷态无油点火。
(4) 等离子点火燃烧技术对于调峰大机组尤为适用, 可大大减少昂贵的燃油和运行成本。
收稿日期: 2006 - 09 - 05
作者简介:
顾　山(1973 - ) ,男,硕士,工程师,主要从事电厂锅炉的工程管理和锅炉检修管理工作;
孙　建(1971 - ) ,男,高级工程师,主要从事电厂工程和设备管理工作;
刘二雄(1966 - ) ,男,高级工程师,主要从事电厂热控设备的工程管理和锅炉检修管理工作。