煙煤型等離子點(diǎn)火燃燒系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用

  概述
        佳木斯發(fā)電廠裝機(jī)總?cè)萘?9.8萬(wàn)kw,是黑龍江省電力網(wǎng)主力電廠之一，年最大發(fā)電能力為30億kw·h，年最大供熱量為150萬(wàn)GJ。
        鍋爐啟、停及低負(fù)荷助燃用油是火電廠發(fā)電成本的重要部分，為節(jié)油降耗，降低運(yùn)營(yíng)成本，2000年12月，該廠在13#爐采用等離子無(wú)油點(diǎn)火系統(tǒng)。該爐系HG-410/100-YMⅡ型自然循環(huán)Π型布置的固態(tài)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(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉。采用等離子點(diǎn)火裝置后，啟動(dòng)速度快，燃燒穩(wěn)定，火力大，在鍋爐啟、停及低負(fù)荷燃燒過(guò)程中，節(jié)油效果顯著。在鍋爐點(diǎn)火初期即可投入電除塵裝置，避免了用油點(diǎn)火初期不能投入除塵裝置而排放大量煙塵的問(wèn)題。
        該項(xiàng)目總投資為220萬(wàn)元。項(xiàng)目投資回收期為1.8年。
        等離子點(diǎn)火技術(shù)
        1.等離子點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成

圖1 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成

        等離子點(diǎn)火系統(tǒng)主要由以下幾部分組成（圖1）：
        (1)等離子發(fā)生器。產(chǎn)生功率為60-130kw的等離子體，由線圈、陰極和陽(yáng)極組成；
        (2)電源柜及供電系統(tǒng)。將三相380V電源整流成直流，用于產(chǎn)生等離子體。由直流電源柜（含整流變壓器）、冷卻風(fēng)機(jī)、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(fā)生器配套使用點(diǎn)燃煤粉；
        (4)輔助系統(tǒng)。由冷卻水、空氣的供給系統(tǒng)組成；
        (5)控制系統(tǒng)。由89：、：；<、通訊接口和數(shù)據(jù)總線構(gòu)成；
        (6)風(fēng)粉系統(tǒng)。煤粉由新增小粉斗通過(guò)給粉機(jī)、混合器進(jìn)入一次風(fēng)管，由熱風(fēng)送入等離子燃燒器。
        2.等離子發(fā)生器工作原理（圖2）
        直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動(dòng)空氣等離子體，該等離子體在點(diǎn)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(guò)該等離子“火核”時(shí)，迅速釋放出揮發(fā)物、再造揮發(fā)分，并使圖" 等離子發(fā)生器工作原理煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的。
        等離子體內(nèi)含有大量的化學(xué)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(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒，這對(duì)于點(diǎn)燃煤粉（特別是貧煤）強(qiáng)化燃燒有著特別重要的意義。
        等離子發(fā)生器的陰極和陽(yáng)極由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)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(fā)火原理為：在一定輸出電流條件下，當(dāng)陰極前進(jìn)同陽(yáng)極接觸后，系統(tǒng)處在短路狀態(tài)，當(dāng)陰極緩緩離開(kāi)陽(yáng)極時(shí)產(chǎn)生電弧，電弧在線圈磁場(chǎng)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(jìn)入燃燒器點(diǎn)燃煤粉。

        3.技術(shù)特點(diǎn)
        (1)陽(yáng)極與陰極使用抗氧化材料，使等離子體載體可以采用廉價(jià)易得的壓縮空氣，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，降低了運(yùn)行成本；
        (2)精心設(shè)計(jì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)，保證了輸出電功率達(dá)到100kw以上，抗污染能力強(qiáng)，陽(yáng)極使用壽命長(zhǎng)（≥1000h），適合與各種燃燒器配合；
        (3)在燃燒器的設(shè)計(jì)上采用了分級(jí)燃燒、氣膜冷卻及濃淡分離等技術(shù)，使其適應(yīng)煤種范圍寬，對(duì)煤粉細(xì)度無(wú)特殊要求，且出力大、不結(jié)焦、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)；
        (4)風(fēng)粉在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可為燃燒控制提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)；
        (5)供電電源及控制主機(jī)采用了總線式的通訊方式，切換方便，兩臺(tái)單元式鍋爐可采用共用一套供電電源、各自使用獨(dú)立的操作界面的辦法，從而節(jié)省大量的初始投資，提高設(shè)備的利用率。
        節(jié)能效果
        佳木斯發(fā)電廠13#爐改造成等離子燃燒系統(tǒng)后，從2001年1月運(yùn)行到2001年12月，共點(diǎn)火65次，耗煤1300t，耗電46800kw·h；較改造前節(jié)約渣油600t，經(jīng)濟(jì)效益達(dá)99.2萬(wàn)元。加上節(jié)省低負(fù)荷助燃耗油費(fèi)，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)到119萬(wàn)元。