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等离子点火装置在锅炉点火吹管中的运用

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 277次



摘要: 结合目前国内生产的亚临界锅炉燃煤机组,介绍了等离子点火技术在锅炉点火吹管中的应用,并结合其运行中的燃烧调整和控制要点进行阐述,以供新建和已投产燃煤机组冷态点火时参考。

关键词: 燃煤机组、等离子点火装置、锅炉点火吹管、燃烧调整

中图分类号:TK16       文献标识码:B

The application of plasma ignition device in the boiler ignition and steam blowing

Fan Huhu

Xi’an Xingyi Power Generation & Commissioning Co..Ltd,Shan,xi'an,710065

Abstract :.Combining with the current domestic subcritical coal-fired boiler units, this paper introduces the plasma ignition technology in the application of the boiler light up and steam blowing, combined with the combustion adjustment and the control of its operation points are expounded, in order to offer reference for new units and those coal-fired units which have been put into operation in cold ignition.

Key words : coal-fired unitplasma ignition equipment, boiler light up and steam blowing, combustion adjustment


0 前言

随着社会对原油的不断消耗,原油资源越来越稀缺,无论从节能或者环保方面来考虑,燃煤电厂必须选择采用等离子点火或者微油点火等少油或无油点火稳燃技术。对已经建成投运机组,锅炉启动点火和调峰稳燃是火电厂耗油的主要方式,如:200MW机组启动一次平均耗油量为50吨,最高达258吨;30万千瓦机组启动一次平均耗油量146吨,最高达736吨;而且稳燃、助燃耗油量也较大。

因此,控制锅炉燃油消耗已成为各个燃煤电厂的不得不面对的现实

问题。传统的大油枪点火方式已不能适应日益紧张的石油资源供应形势,等离子点火、小油枪点火技术等各种无油或少油点火稳燃节油技术便不断涌现。等离子点火技术不仅节油,又可以在点火期间就投运电除尘器,具有良好的环保效益,已得到广大用户的认可。

1 机组技术参数

新疆嘉润资源控股有限公司动力站2×350MW机组工程一期锅炉由东方锅炉厂有限公司设计制造,型号为DG1205/17.4-Ⅱ22,锅炉为亚临界、自然循环汽包炉,单炉膛、一次中间再热、平衡通风、四角切向燃烧、固态除渣全钢架悬吊结构。锅炉设计采用等离子点火,燃用烟煤。锅炉采

用中速磨煤机直吹式制粉系统。每台

锅炉配5台液压加载中速磨煤机,4

台运行,1台备用,磨煤机型号为

MPS180HP-II。另外,本炉设计在最下层A、B层安装两层等离子点火装置,正常运行时可作为一般燃烧器使用,锅炉在点火初期投入等离子点火装置系统后,直接点燃煤粉,以节约大量点火用油。在低负荷运行阶段可作为锅炉稳燃使用,保证锅炉燃烧稳定,设计煤种见下表1-1。


表1-1  设计煤种、校核煤种分析表

     

检测项目

符号

单位

设计煤

校核煤1

校核煤2

全水分

Mt

%

30.0

34.0

26.0

空气干燥基水分

Mad

%

6.93

11.70

7.07

收到基灰分

Aar

%

3.27

2.99

3.80

干燥无灰基挥发分

Vdaf

%

29.88

30.33

31.00

收到基碳

Car

%

53.83

51.02

56.47

收到基氢

Har

%

2.16

2.26

2.75

收到基氮

Nar

%

0.45

0.40

0.42

收到基氧

Oar

%

9.85

8.90

10.19

收到基高位发热量

Qgr,v,ar

MJ/kg

19.73

18.59

21.00

收到基低位发热量

Qnet,v,ar

MJ/kg

18.60

17.34

19.84


2 工作原理

等离子装置利用直流电流(280~350A)在介质气压0.01~0.03Mpa的条件下接触引弧,并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体,该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000K的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,并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E(E等=1/6E油)。

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(H2、O2)、离子(O2、OH

H)和电子等,可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧,除此之外,等离子体对于煤粉的作用,可比通常情况下提高20%~80%的挥发份,即等离子体有再造挥发份的效应,这对于点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特别的意义。

3 等离子点火时,首台磨煤机投运情况

3.1 等离子点火前准备

     在点火前,为了进一步提高等离子点火稳燃的可靠性,采取了投用等离子暖风器的措施,此现场在B侧热一次风箱上布置有等离子暖风器装置,具体位置见图3-1:

图3-1 等离子暖风器流程示意图

在锅炉冷态点火启动前,为了进一步的提高热一次风温,降低热风源损失,采取了启动单侧一次风机的措施,由于此现场等离子暖风器布置在B热一次风侧,针对此情况,只启动B一次风机,随即调整锅炉总风量至450t/h左右(锅炉30%BMCR总风量为420t/h),这样做的目的也是尽量减少锅炉点火过程中的热源散失,提高初次点火成功的概率。

在启动B一次风机前,为节约启动点火时间,已经对等离子暖风器系统进行暖管疏水,一次风机启动后,暖管已经结束,正式投入等离子暖风器,全开等离子暖风器入口电动门及手动门,在投入暖风器期间,应始终维持辅助蒸汽压力0.8Mpa,温度在250℃以上,投入暖风器大约一小时后,磨入口热一次风温可由初期的20℃提高到120℃,此时,可考虑等离子拉弧,准备投煤点火,由运行人员在DCS上对等离子发生器设定230 A 电流启弧,等离子拉弧成功后,稳定5min, 将投入等离子煤粉燃烧器对应的一次风风速预先调至16~18 m /s 之间, 磨入口风量维持在55t/h~65t/h ,A磨出口粉管对应周界风门调整至10%—15%,同时相应地调整二次风,具体二次小风门开度见表3-1。

表3-1   点火前DCS输入各层二次小风门开度

小风门开度

OFA2

5%

5%

5%

5%

OFA1

5%

5%

5%

5%

EE

5%

5%

5%

5%

E

5%

5%

5%

5%

DE

5%

5%

5%

5%

D

10%

10%

10%

10%

CD

10%

10%

10%

10%

C

10%

10%

10%

10%

BC

10%

10%

10%

10%

B

20%

20%

20%

20%

AB

35%

35%

35%

35%

A

10%

10%

10%

10%

AA

35%

35%

35%

35%

启动给煤机, 进行磨煤机布煤,布煤90s结束后降A磨煤机磨辊,开始进行冷态点火,快速增加给煤机转速,调整煤粉浓度,尽量使给煤量与磨入口风量比例保持在0.36kg/kg~ 0.52kg/kg,并通过等离子火焰电视观察等离子煤粉燃烧器的着火状况,直至火焰明亮,燃烧稳定。经过一次风速调整、煤粉浓度调整以及相应的二次风风速调整试验, 总结出: 在锅炉初期冷炉点火进行烘炉时,当一次风速调整至18~22m/s、磨入口风量维持在55t/h~70t/h、给煤机给煤量达到18t/h~25t/h时,既可保证等离子煤粉燃烧器燃烧稳定、火焰明亮,又可减少不完全燃烧热损失,同时还可保证锅炉不至于升温升压太快。

3.2吹管

锅炉升至要求压力后进行蒸汽吹扫,此时A层四个等离子煤粉点火燃烧器同时投运,根据锅炉升温升压逐渐将给煤量增至24t/h,以保证正常吹管次数。在吹扫未正式开始前,排烟温度已经可以达到120 ℃以上,此时可以将电除尘器电场投入运行。在吹管期间,因为临吹门开启过程中汽包水位变化较大,因此,将汽包水位高高、汽包水位低低主保护解除,但其余MFT主保护全部投入运行,这就有效地保证了锅炉安全运行。在整个蒸汽吹扫过程中,锅炉燃烧稳定,而且保证了一小时能够降压吹扫3次。由于从锅炉开始升温升压到吹管过程持续时间大约3天,在此期间,要重点关注等离子发生器阴极头失效而导致的燃烧不稳甚至灭火,因此,在第一阶段吹管结束后,锅炉停炉冷却期间,安排等离子厂家对所有等离子阴极头进行了检查,根据等离子说明书以及厂家的确认,等离子阴极头的使用时间设计使用寿命50 h。

直吹式制粉系统锅炉应用等离子点火的首要问题是锅炉启动时磨煤机的干燥出力问题。在磨煤机暖磨初期,当磨煤机入口风量维持50~65t/h、空预器入口一次风温25℃时,磨煤机入口一次风温最高能达到100~120℃,投煤后10分钟左右后磨煤机出口温度会很快下降至60~66℃,因此,投煤初期,采用了全关冷一次风调门的方法来提高磨入口一次风温,在后期再根据情况逐渐开冷一次风调门。另外,由于暖风器蒸汽来源于厂用辅汽联箱,汽源是启动锅炉,为了维持入磨一次风温,目前采取的措施主要有全开等离子暖风器入口阀门、暖管充分后关闭疏水、全关磨入口一次风冷风门外,并尽量减少辅汽至其它用户数量,从而尽早使磨煤机入口一次风温达到120 ℃。

从现场系统设置来看,如果磨煤机入口冷风调整门不严,会对磨煤机入口温度有很大的影响,其影响主要体现在初期点火前对磨入口一次风温的影响,因此,采取关闭A磨入口一次风冷风门,只开A磨入口热风门的方法来提高进磨温度,这对提高磨煤机入口温度有很大的帮助。

如果煤质燃烧较好,在A磨煤机运行2~3 h 后,空气预热器后一次风温即可达到140 ℃,此时可根据情况安排运行人员逐渐点动关闭等离子暖风器电动门,待空气预热器后一次风温达到160 ℃,即可退出等离子暖风器运行。

4 结语

等离子冷炉无油点火对于提高燃煤电厂的经济效益可谓十分显著,推广等离子点火技术在电站锅炉的应用,对降低机组发电油耗具有显著的作用,符合国家节能减排政策。等离子点火技术在电站锅炉的应用上,应从方案设计、调试、参数控制、维护保养等方面综合考虑,充分发挥等离子点火技术的节油、稳燃作用、以取得良好地经济效益。

参考文献

[1] DLZ-200型等离子点火装置使用及维护说明书(烟台龙源电力技术股份有限公司)

[2] 新疆嘉润资源控股有限公司动力站2×350MW机组锅炉说明书

[3] 沈金花,等离子技术在600MW 超临界锅炉中的应用[J],应用科技;2013年03期

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