（强烈推荐）锅炉等离子点火稳燃系统改造可行性研究报告

等离子点火稳燃系统

可行性方案

一、前言

锅炉启动、停炉及低负荷助燃用油是构成电厂发电成本的重要组成部分。随着电力市场的开放，峰谷差加大使得机组启停调峰频繁，使用油量进一步增加。国家计委在《中国能源》白皮书中号召“研究、开发、应用以煤代油的技术和产品是正在执行的长期能源战略的一部分，鼓励全社会开展以煤代油的工作。”

国外等离子无油点火技术的研究开发已有20多年的历史，美国CE、B&W和西屋公司都做了不少的工作，前苏联和澳大利亚已初步掌握了等离子体点火技术。但在装置的可靠性、可控性、投资及设备寿命方面还存在着许多问题，尤其在点燃挥发分较低的贫煤更是一筹莫展。迄今国外许多大公司仍对该项课题进行着大量的研究，以期达到直接点燃煤粉的目的。

2．离离子点火技术基本原理 2.1 等离子点火机理

DLZ-200型等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.01～0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T＞5000K的，温度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，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。

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（OH、H2、O2）、离子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和电子等，可加速热化学

转换，促进燃料完全燃烧。 2.2等离子点火系统

等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统，直流供电及控制系统，辅助系统和热工监控系统组成。 2.3等离子发生器及工作原理

采用集开放式磁稳与机械、电磁压缩于一体复合结构的等离子发生器，其功率为50～150kW连续可调.采用双拉伐尔喷管复式阳极，避免煤粉对其污染，其材料为具有高导热、高导电和不易氧化的特殊合金，寿命在500小时以上；

阴极为高速喷嘴、强化冷却结构，材料由特殊合金与铜质材料组合而成，寿命在50小时以上，且更换方便。阴、阳极的磁稳线圈均为水冷结构。突破了前人所用的等离子发生器电极结构与材料，成功的付诸工程应用。

采用了抗氧化特殊合金的阴、阳极，实现了以空气作为等离子载体，不需专供惰性气体保护电极，既简化了系统，又大幅度的降低了运行费用。

该等离子发生器和各型等离子燃烧器相配合已成功地点燃劣质烟煤、烟煤和褐煤。

DLZ-200型等离子发生器为磁稳，空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极材料采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。阳极亦由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式冷却，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。在冷却水及压缩空气满足条件后，首先设定电源(6)的工作输出电流(300～400A)，当阴极(2)在直线电机(5)的推动下，与阳极(1)接触后，电源(6)按设定的工作电流工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机(5)推动阴极(2)向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定

的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电，生成等离子体。

(1)阳极(4)可更换阴极头(3)线圈(5)直线电机(2)阴极(8)进水口(9)出水口(7)压缩空气进口等离子体电弧放电腔(6)电源 图2-1 等离子发生器工作原理图 2.4 等离子燃烧器 1）稳定可靠地点燃，确保点火过程中不爆燃、不二次燃烧；点火过程燃烧器不结渣、不烧坏。

2）不影响主燃烧器的主要性能。

首先是燃烧器出口气流的动量矩基本不变和燃烧器出口流场不变，否则在正常运行中可能引起结渣、超温、燃烧效率下降等问题；第二是燃烧器结构必须简单，阻力不能太大，以满足各燃烧器之间阻力匹配的要求；第三是燃烧器必须耐烧、耐磨，满足运行检修维护的要求。

3）燃烧器的出力可以在一定的范围内变动，以满足启动曲线的要求，同时满足作为主燃烧器时出力的要求。从最大限度的节约燃油的角度考虑，在设计上该燃烧器希望能满足在锅炉冷态点火时投入，锅炉升温升压速率能满足电厂运行规程的要求。

4）燃烧器的外形主要尺寸与原燃烧器相同，便于燃烧器的布置和与系

统的接口。

该型燃烧器应用于丰城电厂等多台切向燃烧锅炉，壁温一般可以稳定地控制在6000C以下，最高不超过8000C，可以保证燃烧器的安全；投入运行后原主燃烧器的性能基本得到保证，未发现超温、结渣、燃烧不良等现象。

等离子点火燃烧器主要设计参数如表2－1。

表2-1 等离子点火燃烧器主要设计参数（根据试验后得出）

序号 1 2 3 4 5 6 7 名称 一次风管风速 一次风温 一次风量 煤粉量 煤粉浓度 喷口风速 燃烧器阻力 单位 ms ℃ th th kgkg ms Pa 结果 备注 等离子点火器投运状态 等离子点火器投运状态 喷口温度按1000℃ 含浓缩装置

二、 锅炉设备概况

2.1 锅炉

2X220TH上海锅炉厂生产的四角切圆煤粉炉。该锅炉为单炉膛Π型布置、负压燃烧。 2.2 制粉系统

2X220TH制粉系统为钢球磨中储式，锅炉间有绞龙输粉。 燃用煤质 1 全水分 Mt(%) 38..05

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