长电公司基建炉等离子点火装置的效益分析
时间：2010-01-17 14:01 来源： 作者：
1． 前言
随着经济的快速发展，能源消耗量的急剧增加，各种能源都成为经济发展关注的焦点。人们对节能的认识有了前所未有的提高，从生活到生产，从设计到制造，节能都被提到重要的议事日程。在电力建设中也是如此，一个大型的火力发电企业，不仅仅要消耗大量的煤，还需要消耗数量可观的轻质柴油，特别是新建设机组从调试到正式交付商业运行的过程中，需要消耗超过万吨以上的轻质柴油。而仅仅是微油等离子点火装置这项新技术的应用，与原设计系统相比较，等离子点火装置取代点火油抢，使之原本需要通过点火油抢将雾化状的柴油喷人炉膛引燃煤粉的工作过程，改变为通过微油等离子点火装置用被加热成高温的空气引燃煤粉的工作过程。此项技术的成功应用，2台300MW的机组可以比计划少消耗轻质柴油95%，这同时意味着节省数以千万元计的资金。
2. 等离子点火装置
2．1等离子点火装置的工作原理
长兴二期扩建的2*300MW燃煤发电机组安装8 套烟台龙源电力技术有限公司产品，的型号为DLZ-200型等离子点火装置。等离子的工作原理主要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，等离子体的设计可以达到在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，当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。
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，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，当阴极在直线电机的推动下，与阳极接触后，输出电流达到工作电流时，直线电机推动阴极向后移动，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，在中心燃烧筒中形成局部高温区使煤粉迅速燃烧。
3系统与设备
3．1锅炉主要参数
长兴二期扩建工程2台300MW亚临界燃煤汽轮发电机组，锅炉由北京巴威公司制造，亚临界参数，一次中间再热、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、单汽包、半露天布置、固态排渣煤粉锅炉。过热蒸汽：最大连续蒸发量(MCR)1025t/h。锅炉设计煤种为淮南烟煤，校核煤钟为大同优混煤。锅炉运行时通常采用定压运行方式，也可以采用定-滑-定的方式运行，并参加调峰。
锅炉在燃用设计煤种时，能满足负荷在不大于锅炉的35%B-MCR时，不投油安全稳定运行。
锅炉负荷连续变化率应达到下述要求：
定压运行 不低于5%BMCR/min
滑压运行 不低于3%BMCR/min
阶跃负荷 不低于10%BMCR/min
锅炉的起动时间(从点火到机组带满负荷)，与汽轮机相匹配，一般满足以下要求：
冷态起动 6～8小时
温态起动 3～4小时
热态起动 1.5～2小时
3．2 设备
原锅炉设计的是DRB-XCL旋流煤粉燃烧器，燃烧方式采用前后墙对冲。每台锅炉共20只燃烧器，前后墙各10只，分三层对称布置在锅炉的前后墙，前后墙下二层每层各4只燃烧器，上层前后墙各2只燃烧器。等离子点火燃烧器布置在前墙底层，将原4台燃烧器全部改造为等离子燃烧器，每台炉设4台。等离子点火燃烧器同样将要满足低负荷稳燃的要求，以及不燃油最低稳燃负荷达到水循环最低允许负荷的锅炉设计值。
等离子点火装置是已离子点发生器为主的集成系统，系统中的主要设备由等离子发生器，等离子燃烧器，等离子点火系统电气一次和二次系统，辅助系统由压缩空气系统和冷却水系统的，图像火检监测系统和热控以及一次风风速测量在线监测系统组成。
3．3运行要求
等离子点火启动过程中稳定高效地点燃，是保证点火安全的重要环节。点火过程安全的含义，不仅包括锅炉本身的安全（不爆燃、不二次燃烧、不断弧），也包括等离子燃烧器和等离子发生器本身的安全。同时，等离子燃烧器和等离子发生器本身的安全，又直接影响到锅炉的安全。等离子发生器所需的气、水、电、风的各项参数保持在合理范围内，等离子点火点燃状态的在线监测，是等离子发生器等离子燃烧器保持安全稳定的重要条件。
安全、稳定地点燃，有较高的燃烧效率，不爆燃、不发生二次燃烧，是点火的起码要求。为了达到这一目的，燃烧器的结构合理和辅助系统的配套是最为重要的。在不积粉的条件下，尽可能降低初始一次风量以降低风速；在满足起动曲线的条件下，提高煤粉浓度并要求各管间风粉分配均匀才能进一步提高等离子点火的可靠性以实现安全、高效稳定地点火。这些工作大部分都可结合降低磨煤机的出力来进行。
4．运行分析
4．1运行工况
长兴二期扩建工程的两台机组分别于2005年10月和2006年3月，在锅炉冲管时采用了先启用3-4支点火油，升高锅膛温度和加热空气温度，当一次风温达到150度左右的启磨要求时，启动磨煤机开始制粉，投入等离子点火装置，点火油枪推出，每台锅炉的4套等离子点火装置与一台磨煤机配套运行。由于套等离子点火装置的运行，大大缩短了冲管时锅炉升温生压的时间，缩短了冲管路时间，使等离子点火装置在锅炉特殊工况运行的优势凸显。在机组整套启动的调试期间等离子点火装置系统中电气，等离子发生器，冷却水，风和等离子的火检检测都能正常运行。等离子点火装置在投运初期，仍然存在因炉膛燃烧区环境温度不够高，而产生燃烧不完全的情况，严重时可能导致煤粉在尾部烟道发生二次燃烧，为此在运行时采用加强受热面吹扫，每小时一次，特别是空气预热器的吹扫工作。
4．2 系统改进
根据3#炉等离子点火装置在投运时，需要点火油枪加热一次风，在4#炉的等离子点火装置系统中增加了暖风机，加热启动磨煤机所需要的风温，可以达到不用点火油枪，直接用等离子点火装置点火。在实际应用中，为了保险4#炉启动仍然用了点火油枪，使等离子点火装置从少油进步到微油。
5．经济效益分析
二期扩建的2台机组，安装两套等离子点火装置系统，4#机组增加了一套暖风机，设备、安装、调试合计投资约900万人民币。在国家批准的概算中，两台（2*300MW）燃煤机组在冲管和调试阶段，计划用油分为酸洗冲管6000千吨，整套启动和调试9000吨。而在二期2台机组的酸洗冲管，整套启动和调试的过程中实际用油如下：
3#机组
酸洗用油 105，12吨
冲管用油 135，67吨 用煤412吨
整套启动 328吨
小计 用油568，67吨 用煤4983万吨
4#机组
酸洗用油 27，61吨
冲管 用油82，47吨 用煤5764万吨
整套启动用油 280，33吨
小计 用油390，82吨 用煤491343万吨
按照3#机组启动时的0#柴油的市场价格4000元/吨计算，2台机组合计用油959，49吨，折合人民币38，38万元，合计用煤989686万吨，按照同期煤炭价格折算，折合人民币39，587万元。二期工程两套等离子点火装置系统投资约900万元，调试和整套启动消耗油和煤约折合为80万，根据二期工程的概算，计划用油1.5万吨，节省大约1.3万吨油，相当节省近5千万元的工程建设资金。
长兴电厂二期项目等离子点火装置在浙江乃之华东地区首家成功应用，对企业和整个社会而言，有着巨大的潜在的经济效益和社会效益，这已经远远超过了项目本身，在新建电项目中等离子点火装置成为诸多单位的首选有足够的说服力。 （长兴电厂 常燕）
随着经济的快速发展，能源消耗量的急剧增加，各种能源都成为经济发展关注的焦点。人们对节能的认识有了前所未有的提高，从生活到生产，从设计到制造，节能都被提到重要的议事日程。在电力建设中也是如此，一个大型的火力发电企业，不仅仅要消耗大量的煤，还需要消耗数量可观的轻质柴油，特别是新建设机组从调试到正式交付商业运行的过程中，需要消耗超过万吨以上的轻质柴油。而仅仅是微油等离子点火装置这项新技术的应用，与原设计系统相比较，等离子点火装置取代点火油抢，使之原本需要通过点火油抢将雾化状的柴油喷人炉膛引燃煤粉的工作过程，改变为通过微油等离子点火装置用被加热成高温的空气引燃煤粉的工作过程。此项技术的成功应用，2台300MW的机组可以比计划少消耗轻质柴油95%，这同时意味着节省数以千万元计的资金。
2. 等离子点火装置
2．1等离子点火装置的工作原理
长兴二期扩建的2*300MW燃煤发电机组安装8 套烟台龙源电力技术有限公司产品，的型号为DLZ-200型等离子点火装置。等离子的工作原理主要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，等离子体的设计可以达到在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，当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。
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，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，当阴极在直线电机的推动下，与阳极接触后，输出电流达到工作电流时，直线电机推动阴极向后移动，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，在中心燃烧筒中形成局部高温区使煤粉迅速燃烧。
3系统与设备
3．1锅炉主要参数
长兴二期扩建工程2台300MW亚临界燃煤汽轮发电机组，锅炉由北京巴威公司制造，亚临界参数，一次中间再热、自然循环、前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、单汽包、半露天布置、固态排渣煤粉锅炉。过热蒸汽：最大连续蒸发量(MCR)1025t/h。锅炉设计煤种为淮南烟煤，校核煤钟为大同优混煤。锅炉运行时通常采用定压运行方式，也可以采用定-滑-定的方式运行，并参加调峰。
锅炉在燃用设计煤种时，能满足负荷在不大于锅炉的35%B-MCR时，不投油安全稳定运行。
锅炉负荷连续变化率应达到下述要求：
定压运行 不低于5%BMCR/min
滑压运行 不低于3%BMCR/min
阶跃负荷 不低于10%BMCR/min
锅炉的起动时间(从点火到机组带满负荷)，与汽轮机相匹配，一般满足以下要求：
冷态起动 6～8小时
温态起动 3～4小时
热态起动 1.5～2小时
3．2 设备
原锅炉设计的是DRB-XCL旋流煤粉燃烧器，燃烧方式采用前后墙对冲。每台锅炉共20只燃烧器，前后墙各10只，分三层对称布置在锅炉的前后墙，前后墙下二层每层各4只燃烧器，上层前后墙各2只燃烧器。等离子点火燃烧器布置在前墙底层，将原4台燃烧器全部改造为等离子燃烧器，每台炉设4台。等离子点火燃烧器同样将要满足低负荷稳燃的要求，以及不燃油最低稳燃负荷达到水循环最低允许负荷的锅炉设计值。
等离子点火装置是已离子点发生器为主的集成系统，系统中的主要设备由等离子发生器，等离子燃烧器，等离子点火系统电气一次和二次系统，辅助系统由压缩空气系统和冷却水系统的，图像火检监测系统和热控以及一次风风速测量在线监测系统组成。
3．3运行要求
等离子点火启动过程中稳定高效地点燃，是保证点火安全的重要环节。点火过程安全的含义，不仅包括锅炉本身的安全（不爆燃、不二次燃烧、不断弧），也包括等离子燃烧器和等离子发生器本身的安全。同时，等离子燃烧器和等离子发生器本身的安全，又直接影响到锅炉的安全。等离子发生器所需的气、水、电、风的各项参数保持在合理范围内，等离子点火点燃状态的在线监测，是等离子发生器等离子燃烧器保持安全稳定的重要条件。
安全、稳定地点燃，有较高的燃烧效率，不爆燃、不发生二次燃烧，是点火的起码要求。为了达到这一目的，燃烧器的结构合理和辅助系统的配套是最为重要的。在不积粉的条件下，尽可能降低初始一次风量以降低风速；在满足起动曲线的条件下，提高煤粉浓度并要求各管间风粉分配均匀才能进一步提高等离子点火的可靠性以实现安全、高效稳定地点火。这些工作大部分都可结合降低磨煤机的出力来进行。
4．运行分析
4．1运行工况
长兴二期扩建工程的两台机组分别于2005年10月和2006年3月，在锅炉冲管时采用了先启用3-4支点火油，升高锅膛温度和加热空气温度，当一次风温达到150度左右的启磨要求时，启动磨煤机开始制粉，投入等离子点火装置，点火油枪推出，每台锅炉的4套等离子点火装置与一台磨煤机配套运行。由于套等离子点火装置的运行，大大缩短了冲管时锅炉升温生压的时间，缩短了冲管路时间，使等离子点火装置在锅炉特殊工况运行的优势凸显。在机组整套启动的调试期间等离子点火装置系统中电气，等离子发生器，冷却水，风和等离子的火检检测都能正常运行。等离子点火装置在投运初期，仍然存在因炉膛燃烧区环境温度不够高，而产生燃烧不完全的情况，严重时可能导致煤粉在尾部烟道发生二次燃烧，为此在运行时采用加强受热面吹扫，每小时一次，特别是空气预热器的吹扫工作。
4．2 系统改进
根据3#炉等离子点火装置在投运时，需要点火油枪加热一次风，在4#炉的等离子点火装置系统中增加了暖风机，加热启动磨煤机所需要的风温，可以达到不用点火油枪，直接用等离子点火装置点火。在实际应用中，为了保险4#炉启动仍然用了点火油枪，使等离子点火装置从少油进步到微油。
5．经济效益分析
二期扩建的2台机组，安装两套等离子点火装置系统，4#机组增加了一套暖风机，设备、安装、调试合计投资约900万人民币。在国家批准的概算中，两台（2*300MW）燃煤机组在冲管和调试阶段，计划用油分为酸洗冲管6000千吨，整套启动和调试9000吨。而在二期2台机组的酸洗冲管，整套启动和调试的过程中实际用油如下：
3#机组
酸洗用油 105，12吨
冲管用油 135，67吨 用煤412吨
整套启动 328吨
小计 用油568，67吨 用煤4983万吨
4#机组
酸洗用油 27，61吨
冲管 用油82，47吨 用煤5764万吨
整套启动用油 280，33吨
小计 用油390，82吨 用煤491343万吨
按照3#机组启动时的0#柴油的市场价格4000元/吨计算，2台机组合计用油959，49吨，折合人民币38，38万元，合计用煤989686万吨，按照同期煤炭价格折算，折合人民币39，587万元。二期工程两套等离子点火装置系统投资约900万元，调试和整套启动消耗油和煤约折合为80万，根据二期工程的概算，计划用油1.5万吨，节省大约1.3万吨油，相当节省近5千万元的工程建设资金。
长兴电厂二期项目等离子点火装置在浙江乃之华东地区首家成功应用，对企业和整个社会而言，有着巨大的潜在的经济效益和社会效益，这已经远远超过了项目本身，在新建电项目中等离子点火装置成为诸多单位的首选有足够的说服力。 （长兴电厂 常燕）
浙公网安备33055202000047号