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410t/h锅炉应用等离子点火系统可行性研究
发布时间：2013-10-11 08:55 来源：未知
一、前言
根据国家经贸委权威统计，我国人均石油资源量只有世界平均水平的18%，我国已探明的石油可开采量为57亿吨，现已开采33亿吨，按照目前的开采速度只能再采十几年。按目前的石油需求态势，预计到2005年和20 1 0年我国石油需求量将达到2.5亿吨和3亿吨，因此，我们必须高度重视油气资源的集约经营。国家经贸委已将电力、石油、石化、钢铁、化工和建材行业作为节油的重点行业，其中电力行业为重中之重，“十五”期间要求电力系统压缩燃料用油540万吨。
等离子无油点火技术的开发和研究在国外已有十多年的历史。九十年代初期，我国一些院校在预燃室技术基础上研究等离子无油点火技术，但由于引弧等关键技术不过关而未成功。烟台龙源电力技术有限公司在借鉴国外成功技术及总结国内失败原因的基础上，于1997年开始研究适合中国国情的等离子点火装置。1998年8月25日在试验室制造出第一台样机并引弧成功，在常温送粉的情况下，成功点燃了挥发份为11%的淄博贫煤。1999年6月开始在烟台发电厂#1炉安装等离子点火装置进行试验。2000年2月15日成功实现机组无油点火启动。2000年9月29日通过了国家电力公司专家组鉴定，专家一致认为该技术已达到“世界领先水平”。
2000年12月，佳木斯发电厂13号炉(410t／h中储式制粉系统)1号、3号角安装等离子无油点火装置进行试验，获得成功，完成锅炉无油点火冷态启动。2002年3月30日等离子点火系统在天津大唐盘山发电有限责任公司新建600MW机组点火成功，实现了第一次应用于中速磨直吹式制粉系统。2002年5月10日大同第二发电厂首次实现200MW机组大修后无油点火启动并完成各项试验．完全实现了冷热态启动及低负荷助燃不用一滴油．共节油300余吨。为推广等离子无油点火技术，解决节能降耗问题，根据巨化热电厂410 t／h锅炉的具体结构形式，在1#、3#角（或2#、4#角）下一次喷燃器处改用等离子无油点火技术。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂�，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
二，等离子点火技术基本原理
1、等离子点火机理
等离子点火装置利用直流电流在一定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体火核时，在千分之一秒内迅速释放出挥发物，再造挥发分，并使煤粉颗粒破列粉碎，从而迅速燃烧。由于反映是在气固两相流中进行，高温等离子体使混合物发生了一系列物理化学变化，近而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大的减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
2、等离子点火系统构成
该系统主要以下几部分组成：
(1)等离子发生器一产生电功率为50～150KW的空气等离子体，原理见图1；
(2)特种电源及等离子发生器供电系统一一用于将三相380V电源整流成直流电用于产生等离子体；
(3)点火燃烧器一用于与等离子发生器配套使用以燃烧煤粉；
(4)控制系统一由PLC、CRT、通讯接口和数据总线构成；
(5)辅助系统一由冷却水、空气的供给系统组成；
三、机组设备概况
浙江巨化集团热电厂410t／h锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的燃煤锅炉。燃烧系统采用四角切圆燃烧方式，两层油，四层煤，制粉系统为钢球磨中储式送粉系统。
锅炉主要技术规范：
主蒸汽流量 410t／h
主蒸汽压力 13.7 MPa
主蒸汽温度 540℃
再热蒸汽流量 344 t/h
再热蒸汽温度 313／540℃
再热蒸汽压力 2.53/2.36 MPa
给水温度 245℃锅炉的设计燃料特性：
点火用油为o#轻柴油，发热值取QDW=41450KJ／Kg
四、等离子点火系统的设计方案
1、点火装置的设计方案
巨化集团热电厂410t／h锅炉采用等离子点火系统
(1)等离子点火结构示意
根据浙江巨化集团热电厂410t／h锅炉的实际情况，将下层四台主燃烧器其中的对角两台改造为等离子点火燃烧器。此方案系统简单，布置容易。在启炉和稳燃过程中完全可以全部采用等离子点火系统，从而代替油枪节省价格昂贵的油资源。等离子点火燃烧原理见图3。
等离子载体为稳压、洁净、干燥的空气；空气经母管分别送至就地点火发生器内，点火发生器内安装压力表和压力开关用来控制压缩空气压力：压力满足信号送回主控室控制系统。压缩空气压力不小于0.2MPa，单台流量为150Nm3／h。为保证空气质量，总管上可安装一台油水过滤器。
(3)冷却水系统
为�；さ壤胱幼爸帽旧�，需用水冷却点火器。单台点火器用水量为1 0T／H，出入口压差不小于0 .25MPa。冷却水采用除盐化学水，水温<40℃，经母管分别送至就地点火器，就地安装压力表、压力开关和手动调节阀，压力满足信号送回主控室控制系统。
(4)电气系统
①用户提供AC380V、250KVA（两路）电源分别经隔离变压器接至直流电源柜，输出的直流电送至就地点火装置上；运行人员通过触摸CRT调整控制柜输出的直流电压和电流；等离子装置电源信号、冷却水流量及压力满足信号、压缩空气压力正常信号均由就地送至控制柜再由数据总线送到PLC处理，由CRT显示。
②点火发生器与控制柜之间连接有信号电缆和动力电缆，信号电缆为屏蔽电缆应与动力电缆隔离。
③单独提供AC220V、1KVA电源给CRT和PLC。
(5)图像火检系统
采用图像火检系统监视等离子点火燃烧器的火焰。两套点火燃烧器分别安装两套高清晰度图像火检探头，其视频信号送至集控室内四画面分割器，经处理后再送至工业电视，工业电视可同时监视两套等离子点火燃烧器的火焰。
五、经济效益分析
l、直接经济效益
●410T/H锅炉燃油耗费计算：该炉用油为0#轻柴油，以年耗油量为105吨计，燃油价格：0.30万元／吨
每年燃油耗费：105吨×0.3万元／吨=31.5万元=315000元
●410T／H锅炉等离子点火装置耗费计算：
(1)煤量耗费
1 05吨柴油发热值：41450KJ／Kg×10 5×1000=4.3523×l09k,j
1 05吨柴油相当的煤量：4.3523×l 09k,j／2.1847×l04 kJ/kg=1.992×105kg≈200吨
采用等离子燃煤耗费：260元/t×200t=52000元
(2)运用等离子电量耗费：
105吨燃油以每支油枪出力1200Kg／h计，耗时：
(105t×1000kg/t)／1200kg／h=87.5小时
等离子点火器正常运行功率为100kw，87.5小时耗电为：87.5×100=8750kwh
厂用电以0.2元/kwh计，运用等离子耗电费用：
0.20元／kwh×8750kwh=1750元
(3)调试阶段等离子阴极耗费
87.5小时×5元／小时=438元
●运用等离子点火运行整个费用为：
52000元+1750元+438元=54188元
●54188元／315000元=0.172=17.2%
采用等离子点火系统后，运行成本仅仅是燃油成本的17 .2%
●投运后年产生的直接经济效益（以年耗油1 0 5吨计）：
315000元-54188元=26万元
2、间接经济效益
锅炉在点火或稳燃投油期间，电除尘器无法正常投入，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来严重的污染，同时烟气中的粉尘会对锅炉引风机叶片造成严重磨损，这些均给电厂带来间接的经济损失。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
投入等离子点火系统后，电除尘器可以在锅炉启动及低负荷运行期间正常投入，大大减少粉尘的排放，避免了环境污染，给电厂带来显著的社会效益和经济效益。
