吉林热电厂200MW机组等离子方案1224.docVIP

吉林热电厂14号炉加装 等离子点火稳燃系统 初步设计方案 烟台龙源电力技术有限公司 2004年12月24日 一、前言 锅炉启动、停炉及低负荷助燃用油是构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启停调峰频繁，使用油量进一步增加。国家计委在《中国能源》白皮书中号召“研究、开发、应用以煤代油的技术和产品是正在执行的长期能源战略的一部分，鼓励全社会开展以煤代油的工作。” 国外等离子无油点火技术的研究开发已有20多年的历史，美国CE、BW和西屋公司都做了不少的工作，前苏联和澳大利亚已初步掌握了等离子体点火技术。但在装置的可靠性、可控性、投资及设备寿命方面还存在着许多问题，尤其在点燃挥发分较低的贫煤更是一筹莫展。迄今国外许多大公司仍对该项课题进行着大量的研究，以期达到直接点燃煤粉的目的。 烟台龙源电力技术有限公司吸取国内外等离子体点火研究工作的经验教训，结合中国的实际情况，通过长时间的努力，开发研制出了DLZ-200型工业性等离子点火装置及其煤粉燃烧器，于2000年2月15日成功实现燃用挥发分为12%贫煤的220t/h锅炉冷态无油点火启动，并于2000年9月通过了国家电力公司鉴定。 2000年11月佳木斯发电厂13号炉（410t/h中储式制粉系统）安装2套等离子点火装置，获得无油点火成功，至今已进行无油启、停锅炉达120多次，并达到低负荷稳燃的目的。2002年5月在国电电力大同第二发电厂1号锅炉（200MW机组）也取得了较好的效果，点火及助燃完全可以实现无油。 2．离离子点火技术基本原理 2.1 等离子点火机理 DLZ-200型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＞5000K的，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10-3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等离子点火系统 等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统，直流供电及控制系统，辅助系统和热工监控系统组成。 2.3等离子发生器及工作原理 采用集开放式磁稳与机械、电磁压缩于一体复合结构的等离子发生器，其功率为50～150kW连续可调.采用双拉伐尔喷管复式阳极，避免煤粉对其污染，其材料为具有高导热、高导电和不易氧化的特殊合金，寿命在1000小时以上； 阴极为高速喷嘴、强化冷却结构，材料由特殊合金与铜质材料组合而成，寿命在50小时以上，且更换方便。阴、阳极的磁稳线圈均为水冷结构。突破了前人所用的等离子发生器电极结构与材料，成功的付诸工程应用。 采用了抗氧化特殊合金的阴、阳极，实现了以空气作为等离子载体，不需专供惰性气体保护电极，既简化了系统，又大幅度的降低了运行费用。 该等离子发生器和各型等离子燃烧器相配合已成功地点燃劣质烟煤、烟煤和褐煤。 图2-2 复合式等离子发生器 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，它们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。其工作原理见图2-1。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)，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。 图2-3 等离子发生器工作原理图 2.4 等离子燃烧器 1）稳定可靠地点燃，确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧；点火过程燃烧器不结渣、不烧坏。 2）不影响主燃烧器的主要性能。 首先是燃烧器出口气流的动量矩基本不变和燃烧器出口流场不变，否则在正常运行中可能引起结渣、超温、燃烧效率下降等问题；第二是燃烧器结构必须简单，阻