等离子点火系统在火电厂的应用.pdf

第 3 o 卷第 1 期 2 0 0 7 年 0 2月 四 川 电 力 技 术 S i e h u a n E l e c t r i c P o we rT e e h n o l o , Vo 1 ． 3 0， No． 1 F e b． 。 2 0 昕 等离子点火系统在火电厂的应用 杨林 。 朱云 。 姜铁军 。 陈建 1 ． 国电达州发电有限公司， 四川 达州 6 3 5 0 2 6 ； 2 ． 国电深能四川华蓥山发电有限公司， 四川 渠县6 3 5 2 1 4 ； 3 ． 四川电力试验研究院， 四川 成都6 1 0 0 7 2 ； 4 ． 国电达州发电有限公司， 四川 达州6 3 5 0 2 6 摘要 分析 了等离子点火燃烧嚣的原理r X t _ 在电厂的实际应用情况， 指 出采用等离子点火燃烧器是电厂节能降耗、 减少投资的有效的良好途径。 关键词 等离子； 燃烧 ； 节能 Ab s 嘲 T h et h e o r y o f p l a s m ai g n i t i o n p u l v t c o a l b u r n e r i s a n 日 l y z e d a s w e l l a 8 i t s a c t u a l a p p li c a t i o n t o p o w e r p l a n t ． I t i spoin t - e d o u t t h a t a d o p t i n g p 】 a s Ⅱ I a i g n i ti o n p u l v e ri z e d c o a l b u r n e r i s a n e ff e c ti v e a n d g o o d w a y t o 8 a v e e n e r g y ， r e d u c e t h e c o n s u m p t i o n a n d c u t d o w n t h e i n v e s m a e n t ． 1 吣p l a s n m；c o mb u s ti o n；e r zr g y s a v i ng 中嗣分类号 T K 2 ． 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 6 9 5 4 2 D 7 0 1 一 D 7 9 0 2 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采 用燃烧重油等， 随着能源的紧张， 油价不断上涨， 发电 燃油愈来愈受到限制。为了减少重油的耗量， 传统的 做法是提高煤粉的磨细度、 提高风粉混合物和二次风 的预热温度、 采用预燃室燃烧器、 选用小油枪点火等 方式， 若要进一步减少燃油到最终不用油， 必须采用 等离子煤粉点火燃烧器， 它具有经济、 环保、 高效、 节 能等几大优点。 1 等离子燃烧器的工作原理 1 ． 1 点火 机理 利用直流电流 2 8 0 3 5 0 A 在介质气压 0 ． 0 1 0 ． 0 3 M P a 的条件下接触引弧， 在强磁场下获得稳定 功率的直流空气等离子体， 在燃烧器的一次燃烧筒中 形成 T 5 0 0 0 K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 1 0 _ 3 s 内 迅速释放出挥发物， 并使煤粉颗粒破裂粉碎， 迅速燃 烧。由于该反应在气相中发生， 混合物组分的粒级发 生变化， 促使煤粉的燃烧速度加快， 加速煤粉的燃烧， 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原子、 原子团、 离子和电子等， 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 2 0 ％一8 0 ％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。 1 ． 2 等离子发生器工作原理 等离子发生器由线圈、 阴极、 阳极组成。它们均 采用水冷方式， 以承受电弧高温冲击。线圈在高温 2 5 0 c 【 情况下具有抗 2 0 0 0 V的直流电压击穿能力， 电源采用全波整流并具有恒流性能。拉弧原理为 设 定输出电流， 当阴极 3 前进同阳极 2 接触后， 整个系 统具有抗短路的能力且电流恒定不变， 当阴极缓缓离 开阳极时， 电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。 一 定压力的空气在电弧的作用下， 被电离为高温等离 子体， 其能量密度高达 1 0 5 ～1 0 6 W／ e ra 2 ， 为点燃不同 的煤种创造了良好的条件。 1 ． 3 燃烧机理 根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤 粉量及风速相匹配的原则设计了多级燃烧器。它的 意义在于应用多级放大的原理， 使系统的风粉浓度、 气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件， 从而 完成一个持续稳定的点火、 燃烧过程。在建立一级点 火燃烧过程中将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火 炬中心区。 1 0 0 0 0℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合 及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提 高了 8 0 ％， 其点火延迟时间不大于 1 8 。 点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成 败， 燃烧器出力约为 5 0 08 0 0 k g ／ h ， 喷 口温度不低 于 1 2 0 0℃。采用第一级气膜冷却技术避免了煤粉 的贴壁流动及挂焦， 同时又解决了燃烧器的烧蚀问 题。该区称为第一区。 第二区为混合燃烧区， 采用“ 浓点浓” 的原则， 环 - 79 维普资讯 第 3 o 卷第 1 期 2 O 0 7 年o 2 月 四 川 电 力 技 术 S i e h u a n E l e c t r i c P o w e r T e e h n o l o V o 1 ． 3 0． N o． 1 E e b ． ． 2 0 0 7 形浓淡燃烧器将淡粉流贴壁而浓粉掺入主点火燃烧 器燃烧。既利于混合段的点火， 又冷却了混合段的壁 面。 第三区为强化燃烧区， 在一、 二区内挥发份基本 燃尽 ， 采用提前补氧强化燃烧措施提高疏松炭的燃尽 率， 提前补氧以提高该区的热焓并提高喷管的初速以 达到加大火焰长度提高燃尽度的目的， 采用气膜冷却 技术达到了避免结焦的目的。 第四区为燃尽区， 疏松碳的燃尽率， 取决于火焰 的长度。 利用的电弧。 2 ． 5 等离子冷却水系统 等离子电弧形成后， 弧柱温度一般在 5 0 0 0 K到 1 0 0 0 0 K范围， 因此对于形成电弧的等离子发生器的 阴极和阳极必须采用水冷的方式来冷却， 否则很快会 被烧毁。要求冷却水压力不低于 0 ． 3 lVI P a ， 温度不能 高于3 O℃。 2 ． 6 监控系统 通过采用热电偶测量燃烧器壁温、 火检监测燃烧 器燃烧情况， 以利于运行人员判断。 2 等离子点火燃烧系统组成 3 应用实例 2 ． 1 等离子点火燃烧系统 等离子燃烧器借助等离子发生器的电弧来点燃 煤粉的煤粉燃烧器， 它在煤粉进入燃烧器的初始阶段 就用等离子弧将煤粉点燃， 并将火焰在燃烧器内逐级 放大， 属内燃型燃烧器， 可在炉膛内无火焰状态下直 接点燃煤粉 ， 从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷 稳燃 。 2 ． 2 气膜风系统 采用气膜冷却风防止烧损燃烧器， 以燃烧器壁温 控制在 5 0 0 6 0 0℃为宜。 2 ． 3 等离子电气系统 等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子 电弧稳定的直流电源装置。其基本原理是通过三相 全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定 的直流电源。 2 ． 4 等离子空气系统 压缩空气是等离子电弧的介质， 等离子电弧形成 后， 通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电 弧， 需要压缩空气以一定的流速吹出阳极才能形成可 △△简 讯 国电深能四川华蓥山发电有限公司2 3 0 0 M W 工程， 锅炉为东锅 D G 1 0 2 5 ／ 1 8 ． 2一 I I 4型， 亚临界四角 切向燃烧自然循环锅炉， 单炉膛、 露天岛式布置、 一次 中间再热， 燃用烟煤， 制粉系统采用中间贮仓式乏气 送粉系统， 锅炉底层燃烧器采用等离子燃烧器。等离 子点火燃烧器采用烟台龙源电力技术有限公司产品。 通过采用等离子燃烧器， 3 1 号机组从首次吹管到 1 6 8 h 完成共耗油 1 9 7 5 t ， 3 2 号机组从首次吹管到 1 6 8 h 完成共耗油 4 3 0 t 。根据同类工程建设要求 ， 若不采 用等离子点火技术， 从首次吹管到 1 6 8 h 完成一般耗 油 5 0 0 0 t 左右。 因此， 加强运行管理， 采用等离子点火运行和技 术维护费仅是使用重油点火时费用的 1 5 ％ 2 0 ％， 对于新建电厂， 可以节约上千万的初投资和试运行费 用， 仅在整套启动到 1 6 8 h 完成即可收回投资并节约 大量运行费用。同时由于点火时大量减少燃用油品， 电除尘装置可以在点火初期投入， 减少了点火初期排 放大量烟尘对环境的污染。 收稿日期 2 O O 6 1 0 1 o 新型输电权期权交易及其模式研究 引用和结合了国内外已经研究得比较成功的输电权交易模式， 并在此基础上进一步结合输电阻塞管理各 环节中经济性分析， 对原有的模式进行了进一步的优化设计， 提出一种新的电力输电权交易模式， 即电力发电 商与电力用户之间的输电权期权交易模式。以输电阻塞损失期望值均衡为基础， 使电力发电商与电力用户之 间通过输电权期权交易， 公平地承担输电阻塞引起的利益损失风险。同时， 通过交易优化电力市场条件下电网 潮流经济性流动， 降低输电阻塞的发生。输电权期权交易的分析表明 输电权交易具有良好的特性， 能够显著 降低发电商与电力用户的阻塞利益损失风险， 提高社会效益。 维普资讯