等离子点火技术在鲁北电厂的应用

等离子点火技术在鲁北电厂的应用

本文介绍了等离子点火技术的发展过程和基本原理，以及在鲁北电厂实际应用的情况。

标签：等离子点火应用原理

1 等离子点火技术的意义

我国的能源结构是煤多油少，这就决定油价的起伏，制约着发电企业的成本，节约石油就显得十分重要。特别是能源危机的来临，使用清洁、可替代的能源就更为重要。等离子点火技术，就为我们电力企业节约锅炉启动及低负荷助燃油提供了解决办法。事实表明，等离子点火技术在新建机组上，节约效果特别明显。有资料显示：内蒙古托克托电厂600MW机组投产中采用了等离子点火，从首次点火到1号机组“168满负荷试运”完成，节约燃油达2000t以上。

2 等离子点火技术的发展过程

2000年12月，等离子点火技术在佳木斯发电厂100MW中储式制粉系统燃用烟煤的锅炉中，成功的实现了冷态点火，是我国等离子点火技术在工程上的首次应用。2001年3月以来，等离子点火技术有了明显的发展。首先将直流主燃烧器改造为等离子燃烧器，然后将该技术应用于直吹式双进双出磨煤机制粉系统锅炉的旋流燃烧器上。随着技术发展，该技术逐渐应用于200MW、300MW及600MW.2003年，等离子点火技术实现首台褐煤600MW机组的点火，拓展了等离子点火技术煤种适应范围。2006年，等离子点火技术成功应用于玉环电厂1000MW机组，是目前我国最大火电机组应用此技术的典范。

3 等离子点火技术原理

等离子点火装置是利用直流电流在0.004MPa~

0.03MPa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，该等离子体在专门设计的燃烧器中心燃烧筒中形成温度T 大于4000K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，受到高温作用，在1*10-3s内迅速释放出挥发物，并破裂粉碎而再造挥发分，迅速燃烧。

4 鲁北电厂等离子点火系统的组成

鲁北电厂等离子点火系统由等离子发生器、点火燃烧器及其输粉系统，直流电源柜及控制系统，辅助系统和热工监视系统组成。

以鲁北电厂安装的DLZ-MA-300-B等离子体发生器为例，等离子体发生器在电源、冷却水和介质气等条件具备的情况下产生高温等离子体。电源系统提供保证等离子体稳定运行的恒定电流，最大功率可达200KW。

鲁北电厂等离子点火装置的辅助系统由冷却水和空气的供给系统组成。

空气系统通过介质气管路提供用于电离产生等离子体的洁净稳定的工作气体；冷却水管路对阴阳极进行冷却，冷却水进回水压差的大小直接影响阴阳极乃至整个发生器的使用寿命。空气系统的来源：鲁北电厂等离子压缩空气由仪用压缩空气出口母管的管道分别送到等离子体发生器附近。然后每根压缩空气管道分成两路，分别提供发生器所需的一、二级介质气。两路压缩空气管道上均设有压力表（浮子流量计）和压力开关。压力开关把压力满足信号送回电源柜。空气系统同时设计有备用吹扫管路，吹扫空气取自图像火检探头冷却风机出口母管，用于保证在锅炉高负荷运行、等离子体发生器停用时对发生器内部进行吹扫，使其

不受煤粉污染。等离子体发生器运行时，等离子体发生器运行时，弧柱温度一般在5000K到30000K范围，因此对于形成电弧的阴极和阳极必须通过水冷的方式来进行冷却，否则很快就会烧毁。冷却水系统的来源：鲁北电厂等离子冷却水取自锅炉侧闭式冷却水，单独配备两台互为备用的冷却水泵，以保证等离子发生器的安全运行，同时需要控制进入等离子发生器的进回水压差不低于0.6MPa，用以保证足够的冷却水量和冷却效果。

控制系统由PLC、CRT、通信接口据总线构成。

直流电源柜(含整流变压)用于将三相380V电源整流成直流电，用于产生电弧。

点火燃烧器用于与等离子发生器配套点燃煤粉。

等离子体系统如下图所示：

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1.二级介质气管路

2.一级介质气管路

3.DLZ-MA-300-B等离子体发生器

4.电源系统

5.进水管路

6.回水管路

4 等离子点火过程

等离子体发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极组成，阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成;阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成。它们均采用水冷方式，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。

点火原理为：首先设定输出电流，当阴极前进与阳极接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。在电弧的作用下，具有0.03MPa左右压力的空气被电离为高温等离子体，其能量密度高达105-106W/cm2，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。

5 鲁北电厂等离子发生器在实际应用中遇到的问题及解决办法

5.1 现象1.发生器启动不成功

5.1.1 原因：①启弧电流设定不当；②载体风流量/压力调整不当；③启动时阴阳极未接触；④阴极和阳极之间被含油的载体风或炉内灰尘污染；⑤发生器漏水；⑥启弧阳极启弧处烧损严重。

5.1.2 解决方法：①启弧电流设定为不小于235A；②对照载体风参数表调整流量/压力至要求的范围；③电机推拉杆故障，更换电机推拉杆；④抽出阴极枪，用干净的砂布打磨阴极头起弧点，直到完全磨掉黑色的油污；卸下过渡阳极，将起弧点附近的油污打磨干净；⑤查处漏水点，更换O形圈；⑥拆下启弧阳极，打磨启弧面，如损坏严重则更换启弧阳极。

5.2 现象2：启动后电压＜380V

5.2.1 原因：①一二级气参数设置不当，电弧落在过渡阳极上；②启弧阳极启弧处烧损严重。

5.2.3 解决方法：①停止运行，调整一二级气到规定范围；②拆下启弧阳极，打磨启弧面，如损坏严重则更换启弧阳极。

5.3 现象3：阳极漏水

5.3.1 原因：密封圈老化失效。

5.3.2 解决方法：更换密封圈。

6 鲁北电厂等离子点火技术实际应用改进