电站锅炉等离子点火及稳燃技术的应用.ashx

电站锅炉等离子点火及稳燃技术的应用.ashx
高新技术ＳＣｌＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ｌ器墨圆电站锅炉等离子点火及稳燃技术的应用
滕洪生
（神华包头煤化工有限公司内蒙古包头０１４０１０）
摘要：简单介绍了等离子点火燃烧嚣的工作原理和系统组成，结合谊燃烧嚣在莱电厂的成功应用情况，分别从运行方式，远行控制参数、运行注意事嚼等方面分析了该燃烧器的运行特性，对今后推广斌技术的应用有借薹作用。

关键词：锅炉等离子点火燃烧器节能
中图分类号；ＴＥ０：ＴＭ６２文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－－３７９ｌ（２００８）ｌｏ（ｂ）一ｏ００５一０２电站锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。

目前，等离子点火及稳燃技术已成功应用于近百余台电站煤粉锅炉中，节油效果特别明显。

例如内蒙古托克托发电厂ｌ号机组投产过程中，从首次点火至“ｌ６８ｈ满负荷试运”完成节约燃油达２０００余ｔ。

１等离子点火煤粉燃烧器工作原理
等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。

该点火装置利用直流电流（大于２００Ａ）在介质气压大于０．０１ＭＰａ的条件下通过阴极和阳极接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。

其连续可调功率范围为５０ｋＷ－１５０ｋＷ，中心温度＞５５００℃。

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，在约０．１ｓ内迅速着火，并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。

等离子点火器本体部分见下图。

撮
水日
２系统及设备简介
２．１制粉系统及燃烧器布置
本工程采用四角切圆布置五层煤燃烧器、二层油燃烧器。

制粉系统为５台（额定工况下为４台运行、１台备用）辊式中速磨煤机，其中Ａ磨煤机连接第一层燃烧器，并且在Ａ磨煤机入口安装蒸汽暖风器一台，用于冷炉点火时提高一次风温度，满足制粉的需要。

本工程采用煤质如下。

收到基灰份Ａａｒ：１０．３９％｛干燥无灰墓挥发份Ｖｄａｆ：３７．２２％。

收到基碳Ｃａｒ：５２．２％；收到基低位发热值Ｑｎｅｔ．ａｒ：１９．１５２ＭＪ／ｋｇ。

２．２等离子燃烧系统
等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。

点火系统由等离子燃烧器、等离子发生器、电源控制柜、隔离变
压器、控制系统等组成；辅助系统由压缩
空气系统、冷却水系统、图像火检系统等
组成。

２．３等离子燃烧器结构
等离子燃烧器采用内燃方式，为三级
送粉，由等离子发生器、风粉管、外套管、
喷口、浓淡块、主燃烧器等组成（见下图）。

由于燃烧器的壁面要承受高温，因此加入
了气膜冷却风。

舻?料｝。

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２．４系统控制参数
为保证等离子发生器正常工作，对电源、
压缩空气、冷却水、水质等均有控制要求：负荷
电流２７０Ａ～３７５Ａ，电弧电压２５０Ｖ－４００Ｖ；压缩
空气压力０．１２ＭＰａ～０．３ＭＰａ；冷却水压力Ｏ．
１５～０．４呱衅ａ，水温不大于加℃。

３等离子点火燃烧器系统运行方式
为保证机组的安全及等离子点火系统的
正常运行，在炉膛安全监控系统（ＦＳＳＳ）逻辑中，Ａ磨煤机实现“正常运行模式”和“等离
子运行模式”的切换。

在“正常运行模式”时，第一层燃烧器实现主燃烧器功能，在“等离子
运行模式”时，对Ａ磨煤机的部分起动条件进
行屏蔽，第一层燃烧器实现点火燃烧器功能。

３．１冷态等离子点火运行方式
①锅炉上水到点火水位，风烟系统启动，
炉膛吹扫程序完成。

②锅炉点火，投入一层对角油燃烧器，
３０ｒａｉｎ后，准备投入等离子燃烧器。

③全面检查等离子燃烧器的各子系统，确
认压缩空气、冷却风、冷却水等各项参数正
常，等离子发生器具备起动条件。

④将等离子发生器给定电流设置为３００Ａ
起弧，稳定５ｍｉｎ后，根据煤种将等离子发生器功率控制在８０ｋＷ－１２０ｋＷ范围内。

③启动一次风机、密封风机，投入等离子
暖风器，准备启动Ａ磨煤机运行。

置Ａ磨煤机
在“等离子运行模式”运行，Ａ磨煤机起动条
件满足，启动Ａ磨煤机检查运行正常。

起动捞
渣机、碎渣机运行。

⑥就地观察等离子燃烧器的燃烧情况，调
整一次风量、周界风门开度，确定合理的一次
风速及风门开度。

⑦等离子燃烧器燃烧稳定后，逐步减少油
燃烧器，直至完全断油运行，并投入电除尘器
运行。

③Ａ制粉系统出力达７０％，投入上层煤粉
燃烧器。

⑨汽机冲转、定速、并网后逐渐增加燃料
量。

⑩运行负荷超过锅炉最低稳燃负荷时，置
Ａ磨煤机在“正常运行模式”，逐步停用四角等离子发生器，锅炉转入正常运行。

３．２等离子助燃运行方式
锅炉在所带负荷降到３０％额定负荷附近
时，将“正常运行模式”工作的等离子燃烧器逐支投入等离子发生器。

当四角等离子燃烧
器都投入等离子发生器后，根据需要，置Ｃ磨煤机在“正常运行模式”或。

等离子运行模式”运行。

４等离子点火燃烧器运行注意事项
①等离子点火燃烧器投入运行的初期，要
注意观察火焰的燃烧情况、电源功率的波动
情况，做好事故预想，发现异常，及时处理。

②等离子点火燃烧器投入运行的初期，为
控制温升，上部二次风门要适当开大，注意观察烟温，防止再热器系统超温。

③在锅炉起动的过程中，控制好升温升压
率，对锅炉的膨胀加强检查、记录。

④在等离子点火燃烧器投入后，要加强对
磨煤机入口风压、风量、磨煤机加载力等参数的监视和调整，既要防止堵磨异常出现又要防止磨煤机剧烈震动。

⑤等离子燃烧器投入后，还需投入其他主
燃烧器时，应以先投入等离子燃烧器相邻上部
主燃烧器为原则，并实地观察实际燃烧情况，
合理配风组织燃烧。

⑥气膜冷却风控制，冷态一般在等离子燃
烧器投入Ｏｍｉｎ～３０ｍｉｎ内开度尽量小，以提高
初期燃烧效率，随着炉温升高，逐渐开大风门，
（下转７页）
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ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＯＨＮＯＬＯＯＹｌ勰圃圆
表３混凝土抗压强度发展ＢＰ网络训练与预测
龄期７ｄ１４ｄ２８ｄ（预测样本）４２ｄ５６ｄ９０ｄ
编号试验训练误差试验训练误差试验预测误差试验训练误差试验训练误差试验训练误差ＳＣｌ３２．２３３．９５．３３５．４３６．９４．３４２．０４１．５—１．２４５．６４４．８—１．８５２．２４８．５—７．１５２．Ｏ５３．１Ｏ．１６ＳＣ２３１．０３２．５４．８３８．０３６．０—５．３４３．６４１．７—４．２４４．２４５．１２．０４５．６４７．４３．９５２．４５１．９２．．９ＳＣ３４１．４４０．７—１．７４６．０４６．７１．５５５．４５５．７Ｏ．５５８．２５９．３１．９６０．２６１．Ｏ１．３６４．２６３．３—１．４ＳＣ４５２．４５２．２一Ｏ．４５６。

Ｏ５６．５Ｏ．９６０．２６２．８４．４６５．Ｏ６４．９一Ｏ．２６５．４６５．５０．１６８．２６６．０—３．３ＳＣ５３９．６３９．１—１．２４５．６４３．８—４。

Ｏ５０．Ｏ５０．３０．５５２．４５４．２３．５５８．２５７．２—１．７６２．０６２．２０．３
ＳＣ６４３．４４２．９—１．１４８．Ｏ４７．９—０．１５２．０５４．６４．９５８．８５８．６—０．４６２．４６１．４—１．６６８．Ｏ６５．４—３．８ＳＣ７２５．２２７．１６．３２７．６２９．１５．５３４．０３４．ＯＯ．１３９．２３８．２—２．４４０．０４０．２Ｏ．４４２．Ｏ４２．２０．５ＳＣ８３１．６３１．２一１．４３５．Ｏ３４．３—１．９４
１．３４３．３４．７４８．４４９．０１。

２５０．８５１．６１．５５６．Ｏ５４．７－２．４ＳＣ９４３．２４５．８６．Ｏ４９．８５１．４３．２５９．８５８．２－２．７６１．６６１．２一Ｏ．６６４．８６３．２—２．５６８．０６６．Ｏ一３．ＯＳＣｌ０３２．８３５．Ｏ６．６４２．８３９．５－７．７５０．４４９．４－２．Ｏ５２．５５４．６４．１５４．２５７．２５．５５８．６６０．６３．３『ＳＣＩＩ２７．０２９．２８．１３０．０３１．４４．６３６．Ｏ３５．６—１．１３８．６３８．４—０．４４２．８４０．６—５．２４５．Ｏ４４．７一Ｏ．６ＳＣｌ２２５．４２７．４７．８３２．２３０．３—５．８３７．２３６．０－３．３４０．２４０．０－０．６４１．０４２．Ｏ２．４４４．Ｏ４４．２Ｏ．５
ＳＣｌ３３０．２３２．５７．５３８．８３５．９—７．４４１．６４３．７５．０４８．Ｏ４８．１Ｏ．２５４．Ｏ５０．５－６．６５５．６５４．３—２．４ＳＣｌ４２５．９２８．３９．２２９．２３０．０２．８３５．０３４．７～Ｏ．９３７．６３７．９Ｏ．８３８．６３９．８３．０４２．Ｏ４２．７１．７ＳＣｌ５３２．４３４．３５．８４０．２３８。

７—３．８４６．８４６．８Ｏ．Ｏ５２．Ｏ５１．４一１．１５６．Ｏ５４．５—２．６５８．２６０．Ｏ３．１
ＳＣｌ６２６．５２８．２６．３３２．２３１．７—１．７３６．Ｏ３７．３３．７４１．０４１．４１．１４７．２４４．６—５．５５１．４５１．０—０．７ｌ误差８．１７．７５．０４．１７．１３．８表中误差为最大相对误差，其值为（训练值一实验值）／实验值×１００的绝对值
水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量、用水量变化的人工神经网络模型，很好地预测了混凝土抗压强度随各种因素变化的规律。

需要指出的是，模型是根据较少的榉本训练出的，但所建立的神经网络模型是动态的，随着实测数据的不断积累，可以不断加强网络的学习能力，即它可以在新取得的样本基础上进行自学习，形成更完善、更完整的
评估预测系统，使网络的输出值更加接近
实测值，从而进一步提高预测的精度和模型的
应用范围。

参考文献
［１ｊ闻宝联．城市污水环境下混凝土腐蚀及
耐久性研究［Ｄ］．天津大学博士学位论文，
２００５．
［２】王文成．神经网络及其在汽车工程中的应
用【Ｍ】．北京理工大学出版社，１９９８．
（上接５页）
防止烧损燃烧器，以燃烧器壁温控制在４００℃以下为宜。

⑦当Ａ磨煤机在“等离子运行方式”下运行，４支等离子发生器中的１支发生断弧时，光字牌将发出声光报警，此时运行人员应及时投入断弧等离子发生器上层的油枪，同时检查断弧原因，尽快恢复等离子发生器的运行。

⑧当Ａ磨煤机在“等离子运行方式”下运行，４支等离子发生器中的２支发生断弧时，保护系统将停止磨煤机的运行，此时应仔细检查断弧原因，待问题解决后再继续运行。

⑨当锅炉负荷升至断油负荷以上且等离子发生器在运行状态时，应及时将Ａ磨煤机运行方式切至“正常运行模式”，防止因等离子发生器断弧造成磨煤机跳闸。

【２】王军．等离子点火燃烧装置的工程应用及效５结语益分析［Ｊ】．南京工程学院学报，２００１．
①在采用等离子点火燃烧器后，冷态
起动平均耗油量减少约３０ｔ～４５ｔ，投粉时
间可提前约３ｈ～４ｈ，成功实现少投油，早
投电除尘器，并满足锅炉升温升压的要求。

②在低负荷工况下使用等离子点火技
术助燃，完全可以实现无油助燃，机组的经
济效益和环保效益明显提高。

③本工程所用煤质并不算最好，可见
该系统具有较广的适应性，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
尤为适合，可大大减少运行成本。

参考文献
［１】崔凤誉，张玉周．等离子煤粉点火燃烧器工
业性试验研究及应用［ＪＪ．中国电力，２００１．
电站锅炉等离子点火及稳燃技术的应用
作者：滕洪生
作者单位：神华包头煤化工有限公司,内蒙古包头,014010
刊名：
科技资讯
英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
年，卷(期)：2008，(29)
引用次数：0次
参考文献(2条)
1.崔凤誉.张玉周等离子煤粉点火燃烧器工业性试验研究及应用[期刊论文]-中国电力 2001(2)
2.王军等离子点火燃烧装置的工程应用及效益分析 2001
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等离子点火是一种新型的点火技术，它是利用等离子发生器产生的高温等离子射流使得煤粉热解、气化、燃烧，然后再点燃多级燃烧器中的煤粉
，最终点燃锅炉中煤粉流。

电站锅炉在启动和低负荷稳燃过程中，消耗大量燃油。

采用这种等离子点火技术是降低电站锅炉点火和低负荷运行成本的有效方法。

等离子发生器和燃烧器是等离子点火系统主要设备，其可靠性直接关系到该技术的应用。

在等离子点火技术的研究过程中，等离子发生器以其过程机制复杂、尺寸空间小的特点成为等离子点火技术研究的重点。

燃烧器以其燃烧过程的复杂、温度高的特点成为等离子点火技术研究的另一个重点。

本文对等离子发生器和燃烧器的设计过程进行了研究。

首先介绍了与等离子点火技术相关的基础理论，然后对等离子发生器和燃烧器的各部件进行了设计分析，最后设计并加工了等离子发生器和燃烧器并进行了相关的实验。

在等
离子发生器的设计过程中，尝试了转移弧技术。

在燃烧器的设计中，引进了在燃气轮机叶片保护领域使用的冲击、逆流气膜冷却技术。

最终的实验结果说明了这两种技术的可行性。

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10.学位论文王新光百叶窗等离子燃烧器的性能与应用研究2006
我国能源结构中油资源短缺，大量依靠进口，耗资巨大，因而，石油已成为影响我国经济安全的重要战略物资。

节约和替代燃料油已成为保证国家能源和经济安全的重要措施。

对火力发电厂来说，燃油主要用于锅炉的点火启动和低负荷稳燃，所以开发高效、清洁、低耗的新型无油点火燃烧器是燃煤发电厂节油的有效途径之一。

目前，应用广泛的是以等离子点火技术为核心的等离子燃烧器，该燃烧器利用温度高于5000K的高温等离子体作为点火源，在燃烧器的中心燃烧筒中产生局部高温等离子火核区，当煤粉颗粒通过等离子火核区时，受到高温作用，在短时间内释放出大量挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到锅炉的无油点火启动和低负荷稳燃的目的。

本文在少油点火技术和低负荷稳燃技术基础上，针对等离子燃烧器在实际应用中的关键问题，即如何能够设计一种高效低阻的煤粉浓缩装置，进行理论和试验研究，提出了环式百叶窗浓淡装置。

采用数值模拟理论分析、试验台试验与工业试验应用相结合的方法，对安装有环式百叶窗的等离子燃烧器的性能进行研究。

首先建立了等离子燃烧器数学模型，采用数值
模拟软件对环式百叶窗煤粉浓缩器进行了气固两相数值模拟研究，分析了不同风速、煤粉浓度等工况下，百叶窗浓缩装置对阻力损失、浓淡风比和煤粉浓缩率的影响。

根据这些数值模拟结果，对不同叶片角度、不同叶片间距、环行叶片后部是否加渐扩口等结构进行参数优化数值计算，得到百叶窗浓缩装置最佳的结构参数。

根据数值模拟结果，在试验台上进行了试验件的点火试验，根据试验情况得到最佳着火工况，为等离子燃烧器应用后的调试提供了试验依据。

其次根据数值模拟结果和试验台热态点火试验情况，开发出一种安装了环式百叶窗的等离子燃烧器，应用于华能某电厂无油点火系统改造。

在改造过程中，针对该厂的锅炉特点，进行了必要的系统配套设计，完成锅炉燃烧器系统的整体改造。

根据数值模拟和试验台试验结果，确定了等离子点火的最佳工况，为锅炉点火启动的调试提供了必要的理论和试验依据，在大修后的启动中实现了无油点火，为电厂节省了大量的燃
油。

最后对华能某电厂大修后锅炉环式百叶窗等离子无油点火启动过程进行了分析。

启动过程数据表明，等离子点火系统安装后，冷炉无油点火启动时锅炉的温升及升压等启动曲线同设计曲线基本吻合，在参数允许值范围内，能够满足锅炉正常启动的要求。

在锅炉额定负荷下，进行了等离子燃烧器改造后的锅炉燃烧性能的对比试验，通过比较性试验，证明环式百叶窗等离子燃烧器在锅炉高负荷时对煤粉的燃烧效率也是很高的。

通过以上的试验，表明环式百叶窗等离子点火燃烧器不仅可以作为锅炉启炉点火燃烧器和稳燃燃烧器，还可以作为锅炉的主燃烧器使用。

本文链接：/Periodical_kjzx200829004.aspx 下载时间：2010年3月26日。