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。
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