煙煤型等離子點火燃燒系統在電廠中的應用

  概述
        佳木斯發電廠裝機總容量49.8萬kw,是黑龍江省電力網主力電廠之一，年最大發電能力為30億kw·h，年最大供熱量為150萬GJ。
        鍋爐啟、停及低負荷助燃用油是火電廠發電成本的重要部分，為節油降耗，降低運營成本，2000年12月，該廠在13#爐采用等離子無油點火系統。該爐系HG-410/100-YMⅡ型自然循環Π型布置的固態排渣煤粉鍋爐，燃用煙煤，采用四角布置直流燃燒切圓燃燒，配備中間儲倉式制粉系統，熱風送粉。采用等離子點火裝置后，啟動速度快，燃燒穩定，火力大，在鍋爐啟、停及低負荷燃燒過程中，節油效果顯著。在鍋爐點火初期即可投入電除塵裝置，避免了用油點火初期不能投入除塵裝置而排放大量煙塵的問題。
        該項目總投資為220萬元。項目投資回收期為1.8年。
        等離子點火技術
        1.等離子點火系統構成

圖1 等離子點火系統構成

        等離子點火系統主要由以下幾部分組成（圖1）：
        (1)等離子發生器。產生功率為60-130kw的等離子體，由線圈、陰極和陽極組成；
        (2)電源柜及供電系統。將三相380V電源整流成直流，用于產生等離子體。由直流電源柜（含整流變壓器）、冷卻風機、功率組件、直流控制器、直流平波電抗器組成；
        (3)燃燒器。與等離子發生器配套使用點燃煤粉；
        (4)輔助系統。由冷卻水、空氣的供給系統組成；
        (5)控制系統。由89：、：；<、通訊接口和數據總線構成；
        (6)風粉系統。煤粉由新增小粉斗通過給粉機、混合器進入一次風管，由熱風送入等離子燃燒器。
        2.等離子發生器工作原理（圖2）
        直流電流在一定介質氣壓的條件下引弧，并在強磁場控制下獲得穩定功率的定向流動空氣等離子體，該等離子體在點火燃燒器中形成t＞4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子“火核”時，迅速釋放出揮發物、再造揮發分，并使圖" 等離子發生器工作原理煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，達到點火并加速煤粉燃燒的目的。
        等離子體內含有大量的化學活性粒子，如原子(C、H、O）、離子(O-2、H+、OH-）和電子等。它們可加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒，這對于點燃煤粉（特別是貧煤）強化燃燒有著特別重要的意義。
        等離子發生器的陰極和陽極由高導電率、高導熱率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高溫電弧沖擊；線圈在高溫情況下具有抗直流高壓擊穿能力；電源采用全波整流并具有恒流性能。其發火原理為：在一定輸出電流條件下，當陰極前進同陽極接觸后，系統處在短路狀態，當陰極緩緩離開陽極時產生電弧，電弧在線圈磁場的作用下被拉出噴管外部。壓縮空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體，進入燃燒器點燃煤粉。

        3.技術特點
        (1)陽極與陰極使用抗氧化材料，使等離子體載體可以采用廉價易得的壓縮空氣，大大簡化了系統，降低了運行成本；
        (2)精心設計的復合結構，保證了輸出電功率達到100kw以上，抗污染能力強，陽極使用壽命長（≥1000h），適合與各種燃燒器配合；
        (3)在燃燒器的設計上采用了分級燃燒、氣膜冷卻及濃淡分離等技術，使其適應煤種范圍寬，對煤粉細度無特殊要求，且出力大、不結焦、耐磨損、使用壽命長；
        (4)風粉在線監測系統，可為燃燒控制提供準確的數據；
        (5)供電電源及控制主機采用了總線式的通訊方式，切換方便，兩臺單元式鍋爐可采用共用一套供電電源、各自使用獨立的操作界面的辦法，從而節省大量的初始投資，提高設備的利用率。
        節能效果
        佳木斯發電廠13#爐改造成等離子燃燒系統后，從2001年1月運行到2001年12月，共點火65次，耗煤1300t，耗電46800kw·h；較改造前節約渣油600t，經濟效益達99.2萬元。加上節省低負荷助燃耗油費，直接經濟效益可達到119萬元。