等离子点火技术与微油点火技术的比较

等离子点火技术与微油点火技术的比较

文章介绍了现阶段电站锅炉节油点火技术中应用较为广泛的等离子点火技术和微油点火技术的系统结构、工作原理及应用情况,并对它们在应用中存在的优缺点进行了比较,给电厂在机组新建和机组改造过程中对点火系统的选取提供一些参考。

标签：节油技术等离子点火微油点火

0 引言

当今世界能源资源日益紧张, 国内外均积极开展电站燃煤锅炉节油技术的研究,我国也先后开发了“节省燃用油、燃油锅炉改烧煤、推广劣质煤燃烧技术、以煤代油”等技术。这些技术的应用对电站节油起到了明显的作用,但燃煤机组节油降耗仍具有很大的空间。等离子点火技术的突破性进展以及微油点火技术的出现,使我国的电站节油技术又迈向了新阶段。在短短几年时间内,等离子点火技术和微油点火技术已成为现代大型机组锅炉点火和稳燃过程中的主流节油技术。

1 等离子点火技术

1.1 等离子点火系统构成等离子点火系统主要有以下几部分构成:等离子发生器;等离子燃烧器;电源柜及供电系统;辅助系统(包括冷却水系统、压缩空气系统,图像火检系统);控制系统以及风粉系统等。

1.2 等离子点火系统工作原理

1.2.1 等离子发生器工作原理等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。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压击穿能力。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,进入燃烧器点燃煤粉。

1.2.2 等离子燃烧器煤粉点火原理直流电流在一定介质气压的条件下引弧,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T>4000K的梯度极大的局部高温火核,煤粉颗粒通过该等离子“火核”时,迅速释放出挥发物、再造挥发份,并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,达到点火并加速煤粉燃烧的目的。等离子体内含有大量的化学活性粒子,如原子(C、H、O)、离子(O2-、H+、OH-)和电子等,它们可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧。

2 微油点火技术

2.1 微油點火系统构成微油点火系统主要以下几部分构成:强化燃烧气化小

油枪;煤粉燃烧器及浓缩装置;辅助系统(包括油系统、压缩空气系统、助燃风系统);检测与控制系统以及制粉系统等。

2.2 微油点火工作原理

2.2.1 气化小油枪点火工作原理微油点火是利用压缩空气的高速射流将燃油直接击碎,雾化成超细油滴并燃烧,同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热、扩容、后期加热,在极短的时间内完成油滴的蒸发气化,使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料,从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强,其传播速度超过声速,火焰呈完全透明状,中心温度高达1500～2000℃,可作为高温火核在煤粉燃烧器内直接点燃煤粉,从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃中以煤代油的目的。

2.2.2 燃烧器直接点燃煤粉工作原理微油气化油枪燃烧形成的高温火焰,使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎,并释放出大量的挥发分迅速着火燃烧,然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉,实现煤粉的分级燃烧,燃烧能量逐级放大,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大大减少煤粉燃烧所需的引燃能量,并满足锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。

3 应用情况

等离子点火技术及微油点火技术都是煤粉锅炉点火及稳燃过程中以煤代油的有效措施。近年来等离子点火技术在全国电厂中得到广泛推广,目前已经在超过300台电站锅炉上得到成功应用,囊括了不同煤种、不同制粉系统、不同炉型和燃烧方式,从50～1000MW不同容量范围的燃煤机组。如:国电泰州电厂1000MW机组、华能玉环电厂600MW机组、华电襄樊电厂300MW机组均采用了等离子点火技术。

微油点火技术也广泛应用于新建燃用烟煤和贫煤的电厂中, 如广东红海湾发电有限公司2号锅炉600MW机组、华能沁北电厂二期工程2×600MW机组、内蒙古国华准格尔发电有限责任公司三期扩建工程2×330MW机组均采用了微油点火技术。

4 等离子点火与微油点火的优缺点比较

等离子点火技术的优点:①可实现电厂的完全无燃油运行,节油率100%,提高电厂运行的经济性;②可完全简化了燃油系统,提高电厂运行的安全性;③避免了燃油点火期间无法采用电除尘器而造成的冒黑烟的问题,降低了有害物质的排放量,提高了环保效益。

等离子点火技术的缺点:①一次性投资大,系统设备较为复杂;②由于受发生器功率的限制,等离子点火技术无法点燃挥发份低的劣质煤,针对一些燃煤煤质不好的电厂,需要另外调用优质煤或是加油助燃;③等离子发生器的阴阳极寿命短,更换工作量大,费用高。

微油点火技术的优点:①一次性投资少,系统结构简单,维护操作方便,燃烧器及其附属设备易改造;②油枪出力易调节,对煤质变化适应能力强;③节油效果显著,节油率可达95%以上。

微油点火技术的缺点:①微油点火技术是最近几年新出现的技术,与等离子点火技术相比,在大型机组上运行经验少,尚未有在1000MW机组上运行的案例;②在点火和稳燃的过程中仍需要少量燃油。

5 结论

随着经济社会发展对原油的消耗的增大,石油资源更加短缺,油价上涨,为了降低电厂运行成本,燃煤电厂选用等离子点火或是微油点火等节油点火技术是势在必行。等离子点火技术与微油点火技术在应用上各有优劣,电厂在选择采用时必须综合考虑电厂自身的实际情况,对于进厂煤种不确定,原来已经有轻油系统的机组,选择微油点火技术比较经济可靠。对于有可靠煤源,煤质稳定,而且是烟煤等挥发份较高易于燃烧的煤种的机组,可以选用等离子点火技术。随着等离子点火技术和微油点火技术水平的不断发展和日趋成熟,这两种技术的应用前景更为广阔。