等离子点火技术 Microsoft PowerPoint 演示文稿.ppt
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1、等离子点火技术及应用等离子点火技术及应用赵赵 峰峰华北电力科学研究院西安分公司华北电力科学研究院西安分公司目目 录录n n一、等离子点火技术的基本原理n n二、等离子系统设计与简介n n三、等离子的试投入n n四、等离子的初期着火n n五、等离子使用建议一、等离子点火技术的基本原理一、等离子点火技术的基本原理 所谓等离子体,就电气技术而言,它指的是一所谓等离子体,就电气技术而言,它指的是一种拥有离子、电子和核心粒子的不带电的离子化种拥有离子、电子和核心粒子的不带电的离子化物质。等离子体包括有,几乎相同数量的自由电物质。等离子体包括有,几乎相同数量的自由电子和阳极电子。在一个等离子中,其中的粒子
2、已子和阳极电子。在一个等离子中,其中的粒子已从核心粒子中分离了出来。因此,当一个等离子从核心粒子中分离了出来。因此,当一个等离子包括大量的离子和电子,从而是电的最佳导体,包括大量的离子和电子,从而是电的最佳导体,而且它会受到磁场的影响,当温度高时,电子便而且它会受到磁场的影响,当温度高时,电子便会从核心粒子中分离出来了。会从核心粒子中分离出来了。等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。该点火装置利用直流电流(大于直接点燃煤粉。该点火装置利用直流电流(大于200 A200 A)在介质气压大于)在介质气压大于0.01 MPa0.01 MPa的条件下
3、通过阴的条件下通过阴极和阳极接触引弧,并在强磁场下获得稳定功率极和阳极接触引弧,并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。其连续可调功率范围为的直流空气等离子体。其连续可调功率范围为5050150 kW150 kW,中心温度可达,中心温度可达6 000 6 000。一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后,一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后,使浓相煤粉进入等离子火炬中心区,在约使浓相煤粉进入等离子火炬中心区,在约0.1 s0.1 s内迅速着火,内迅速着火,并为淡相煤粉提供高温热源,使淡相煤粉也迅速着火,最并为淡相煤粉提供高温热源,使淡相煤粉也迅速着火,最终形成稳定的燃烧火炬。燃
4、烧器壁面采用气膜冷却技术,终形成稳定的燃烧火炬。燃烧器壁面采用气膜冷却技术,可冷却燃烧器壁面,防烧损、防结渣,用除盐水对电极及可冷却燃烧器壁面,防烧损、防结渣,用除盐水对电极及线圈进行冷却。线圈进行冷却。等离子引弧装置:阴阳极为银合金,用于产生高温电等离子引弧装置:阴阳极为银合金,用于产生高温电弧。弧。一级燃烧室:浓相煤粉与高温等离子电弧发生强烈的一级燃烧室:浓相煤粉与高温等离子电弧发生强烈的电化学反应,煤粉裂解,产生大量挥发份并被点燃。电化学反应,煤粉裂解,产生大量挥发份并被点燃。二级燃烧室:挥发份及煤粉燃烧。二级燃烧室:挥发份及煤粉燃烧。周界二次风:冷却二级燃烧室及补充二级燃烧室喷出周界二
5、次风:冷却二级燃烧室及补充二级燃烧室喷出的未燃尽固定碳在炉膛内燃烧需要的空气。的未燃尽固定碳在炉膛内燃烧需要的空气。二、等离子系统设计与简介二、等离子系统设计与简介n n等离子点火煤粉燃烧器等离子点火煤粉燃烧器等离子点火煤粉燃烧器等离子点火煤粉燃烧器 一般将下层四支煤粉燃烧器改造为等离子点一般将下层四支煤粉燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器,其侧面装有等离子点火器。在锅火煤粉燃烧器,其侧面装有等离子点火器。在锅炉点火阶段,等离子点火器发出的等离子电弧可炉点火阶段,等离子点火器发出的等离子电弧可将通过燃烧器的煤粉直接点燃,从而实现不用油将通过燃烧器的煤粉直接点燃,从而实现不用油枪引燃而直接点燃煤粉
6、;在锅炉高负荷运行阶段,枪引燃而直接点燃煤粉;在锅炉高负荷运行阶段,此燃烧器可作为普通煤粉燃烧器使用,不会对锅此燃烧器可作为普通煤粉燃烧器使用,不会对锅炉其它性能造成影响。炉其它性能造成影响。图图1 1 等离子点火燃烧器结构示意图等离子点火燃烧器结构示意图图图1 等离子点火燃烧器结构示意图等离子点火燃烧器结构示意图一次风最后一级煤粉热电偶无弯板时的高浓度煤粉位置有弯板时的高浓度煤粉位置中心筒点火区图2 燃烧器弯头内弯板示意图中心筒点火区最后一级煤粉n n 如上图所示,等离子点火煤粉燃烧器的各项如上图所示,等离子点火煤粉燃烧器的各项外形尺寸完全按照锅炉原有的煤粉燃烧器接口尺外形尺寸完全按照锅炉原
7、有的煤粉燃烧器接口尺寸设计,将原煤粉燃烧器从后部拉出后,可将等寸设计,将原煤粉燃烧器从后部拉出后,可将等离子点火煤粉燃烧器直接推进就位,燃烧器前端离子点火煤粉燃烧器直接推进就位,燃烧器前端与锅炉水冷壁平齐,后端与一次风管道弯头及检与锅炉水冷壁平齐,后端与一次风管道弯头及检修用隔断门通过法兰连接。修用隔断门通过法兰连接。n n 等离子点火器是等离子点火系统的核心部件等离子点火器是等离子点火系统的核心部件之一。它的作用是维持给定功率的电弧,并使之之一。它的作用是维持给定功率的电弧,并使之稳定、可靠。等离子点火器的功率调节范围为稳定、可靠。等离子点火器的功率调节范围为5050150kw150kw,采
8、用直流低压空气等离子电弧,以确,采用直流低压空气等离子电弧,以确保设备及人员的安全。保设备及人员的安全。n n n n如上图所示,它由以下三个主要部件组成:如上图所示,它由以下三个主要部件组成:n n稳弧线圈:稳弧线圈:产生合适的磁场,保证空气等离子电产生合适的磁场,保证空气等离子电弧的形状及稳定性。弧的形状及稳定性。n n阳极:阳极:空气等离子电弧的一极,同时为空气等离空气等离子电弧的一极,同时为空气等离子电弧形成带电粒子的通道。子电弧形成带电粒子的通道。n n电子发射枪:电子发射枪:空气等离子电弧的另一极,它为空空气等离子电弧的另一极,它为空气等离子电弧形成带电粒子的通道,同时也是电气等离
9、子电弧形成带电粒子的通道,同时也是电弧启动、控制电弧功率的具体执行部件。弧启动、控制电弧功率的具体执行部件。冷却水系统 为保护等离子装置本身,需用水冷却阴极、阳极为保护等离子装置本身,需用水冷却阴极、阳极和线圈。为防止冷却水管路内部结垢,冷却水要和线圈。为防止冷却水管路内部结垢,冷却水要求采用除盐化学水,单个燃烧器用水量为求采用除盐化学水,单个燃烧器用水量为8T/H8T/H。现场的冷却水水源一般取自锅炉现场的冷却水水源一般取自锅炉0m0m的除盐水补水的除盐水补水箱,在锅炉固定端箱,在锅炉固定端0m0m安装安装2 2台冷却水泵,冷却水台冷却水泵,冷却水经母管和支管分别送至炉膛各角的等离子点火器,
10、经母管和支管分别送至炉膛各角的等离子点火器,再分三路分别送入线圈和阴、阳极。冷却水支管再分三路分别送入线圈和阴、阳极。冷却水支管上安装有压力表、压力开关和手动调节阀,用于上安装有压力表、压力开关和手动调节阀,用于控制冷却水压力,压力满足信号送回主控室内的控制冷却水压力,压力满足信号送回主控室内的PLCPLC。n n冷却水回水经母管返回除盐水箱。冷却水系统的冷却水回水经母管返回除盐水箱。冷却水系统的所有管道及阀门均选用不锈钢材料,所以不会对所有管道及阀门均选用不锈钢材料,所以不会对锅炉除盐水补水箱的水质造成影响。锅炉除盐水补水箱的水质造成影响。图像火检系统n n为方便观察等离子燃烧器的着火情况,
11、在为方便观察等离子燃烧器的着火情况,在A A层层4 4支支煤粉燃烧器侧面的看火孔上各安装了煤粉燃烧器侧面的看火孔上各安装了1 1支图像火检支图像火检探头,探头传回的图像信号通过四画面分割器传探头,探头传回的图像信号通过四画面分割器传至设在主控室的全炉膛火焰电视上,这样运行人至设在主控室的全炉膛火焰电视上,这样运行人员就可以在主控室观察到员就可以在主控室观察到4 4支等离子点火燃烧器喷支等离子点火燃烧器喷口的燃烧情况。主控室触摸屏上设有切换开关,口的燃烧情况。主控室触摸屏上设有切换开关,运行人员可根据需要在图像火检画面和全炉膛火运行人员可根据需要在图像火检画面和全炉膛火焰画面之间进行切换。焰画面
12、之间进行切换。n n由于现场原有的火检冷却风容量有限,现场增加由于现场原有的火检冷却风容量有限,现场增加了了2 2台台7.5kw7.5kw火检冷却风机为火检冷却风机为4 4支图像火检探头提供支图像火检探头提供冷却风。冷却风。一次风速在线监测系统n n在等离子点火系统运行期间,为方便运行人员进在等离子点火系统运行期间,为方便运行人员进行燃烧调整,在行燃烧调整,在#3#3磨煤机的磨煤机的A A层出口的四根一次层出口的四根一次风管道上各增加了一套风速在监测系统,其测速风管道上各增加了一套风速在监测系统,其测速元件为元件为BS-IIIBS-III型测速管,可在主控室的型测速管,可在主控室的CRTCRT
13、上实时上实时显示各角的一次风速。显示各角的一次风速。n n为防止测速管堵塞,在系统中加装了压缩空气反为防止测速管堵塞,在系统中加装了压缩空气反吹扫系统,当发现测速管堵塞时可手动进行吹扫,吹扫系统,当发现测速管堵塞时可手动进行吹扫,也可以设置为周期性自动吹扫。也可以设置为周期性自动吹扫。冷炉制粉系统 采用直吹式制粉系统的锅炉在安装等离子点采用直吹式制粉系统的锅炉在安装等离子点火系统时所要解决的首要问题就是锅炉启动时煤火系统时所要解决的首要问题就是锅炉启动时煤粉的来源问题。在本设计方案中通过在粉的来源问题。在本设计方案中通过在A A磨煤机磨煤机入口热风道上增加蒸汽加热器,将磨煤机入口风入口热风道上
14、增加蒸汽加热器,将磨煤机入口风温加热至启磨温度(本设计中为温加热至启磨温度(本设计中为170170),从而使),从而使A A磨煤机具备了在锅炉冷态启动初期即可投入运磨煤机具备了在锅炉冷态启动初期即可投入运行的能力。行的能力。蒸汽加热器布置在主联络风道至蒸汽加热器布置在主联络风道至A A磨第一道热磨第一道热风门之间,汽源取自厂用辅助蒸汽联箱,设计的风门之间,汽源取自厂用辅助蒸汽联箱,设计的为蒸汽参数为蒸汽参数320320、1.2MPa1.2MPa。与等离子点火系统相关的锅炉FSSS逻辑修改n n在在FSSSFSSS中设计中设计A A磨煤机磨煤机“正常运行模式正常运行模式”与与“等离子运行模等离子
15、运行模式式”两种运行模式,并可相互切换,从而实现磨煤机两种运行模式,并可相互切换,从而实现磨煤机FSSSFSSS逻逻辑切换功能;辑切换功能;n n“正常运行模式正常运行模式”运行时,运行时,#3#3磨煤机维持原有的磨煤机维持原有的FSSSFSSS逻辑;逻辑;n n“等离子运行模式等离子运行模式”运行时,运行时,#3#3磨煤机磨煤机FSSSFSSS启动条件中增加启动条件中增加由等离子装置可编程控制器由等离子装置可编程控制器S7-300S7-300送来的等离子发生器工作送来的等离子发生器工作正常信号,同时略去点火能量满足的条件;正常信号,同时略去点火能量满足的条件;n n在主控室光子牌上增加在主控
16、室光子牌上增加“等离子点火装置故障等离子点火装置故障”信号,任一信号,任一角等离子点火装置异常时,角等离子点火装置异常时,S7-300S7-300送信号至光字牌发声光报送信号至光字牌发声光报警;警;n n由由S7-300S7-300送送4 4个接点信号给锅炉个接点信号给锅炉DCSDCS系统,分别代表系统,分别代表4 4个角的个角的等离子点火器断弧,当等离子点火器断弧,当A A磨在磨在“等离子运行模式等离子运行模式”下运行时,下运行时,任意两角等离子装置工作故障时,保护停任意两角等离子装置工作故障时,保护停A A磨煤机;磨煤机;n n“等离子运行模式等离子运行模式”#3#3磨运行时,磨运行时,#
17、3#3磨煤机停运,则等离子磨煤机停运,则等离子点火器跳闸;点火器跳闸;n n锅炉锅炉MFTMFT时,等离子点火器跳闸,并禁启。时,等离子点火器跳闸,并禁启。三、等离子的试投入三、等离子的试投入n n前期调试工作:前期调试工作:等离子点火系统设备安装完毕,进行暖风器等离子点火系统设备安装完毕,进行暖风器蒸汽管道吹扫、压缩空气管道吹扫、火检冷却风蒸汽管道吹扫、压缩空气管道吹扫、火检冷却风管道吹扫、冷却水管道冲洗,同时进行了热工信管道吹扫、冷却水管道冲洗,同时进行了热工信号传动及各项联锁保护试验。上述调试工作完成号传动及各项联锁保护试验。上述调试工作完成后,进行了各角等离子点火器的冷态拉弧试验。后,
18、进行了各角等离子点火器的冷态拉弧试验。磨煤机出口一次风管风速磨煤机出口一次风管风速20m/s20m/s左右,将磨煤左右,将磨煤机出力调整到机出力调整到2325t/h 2325t/h,保持磨煤机出口风温,保持磨煤机出口风温7373左右,燃烧器喷口大约在左右,燃烧器喷口大约在1.5min1.5min后开始稳定后开始稳定燃烧。点火初期要化验飞灰含炭量,等离子初期燃烧。点火初期要化验飞灰含炭量,等离子初期投入阶段飞灰含碳量在投入阶段飞灰含碳量在13%13%左右证明燃烧良好。左右证明燃烧良好。等离子点火器的调整试验 锅炉点火吹管初期,为保证锅炉及等离子系统安全、锅炉点火吹管初期,为保证锅炉及等离子系统安
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