鍋爐等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)改造可行性研究報(bào)告

等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表2－1。表2-1等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)（根據(jù)試驗(yàn)后得出）序號(hào)名稱單位結(jié)果備注1一次風(fēng)管風(fēng)速m/s等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)2一次風(fēng)溫℃等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)3一次風(fēng)量t/h4煤粉量t/h5煤粉濃度kg/kg6噴口風(fēng)速m/s噴口溫度按1000℃7燃燒器阻力Pa含濃縮裝置鍋爐設(shè)備概況2.1鍋爐2X220T／H上海鍋爐廠生產(chǎn)的四角切圓煤粉爐。該鍋爐為單爐膛Π型布置、負(fù)壓燃燒。2.2制粉系統(tǒng)2X220T／H制粉系統(tǒng)為鋼球磨中儲(chǔ)式，鍋爐間有絞龍輸粉。燃用煤質(zhì)1全水分Mt(%)38..05水分Mad5.6灰分Ad14.46揮發(fā)分Vdaf46.122.3燃燒器燃燒器為直流燃燒器，共兩層，每層4臺(tái)。三、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案鍋爐采用的點(diǎn)火系統(tǒng)由等離子發(fā)生器及燃燒器，直流供電系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，冷卻水系統(tǒng)，載體風(fēng)系統(tǒng)，圖像火檢系統(tǒng)等構(gòu)成。3.1等離子發(fā)生器及燃燒器等離子點(diǎn)火燃燒裝置結(jié)構(gòu)由等離子發(fā)生器、一級(jí)燃燒室、二級(jí)燃燒室、周界二次風(fēng)等組成，每只燃燒器裝2只壁溫測(cè)點(diǎn)，共4點(diǎn)，送入DCS系統(tǒng)。等離子發(fā)生器用于產(chǎn)生50—150KW的等離子體電弧來(lái)點(diǎn)燃煤粉，由陰極、陽(yáng)極和線圈等組成。一級(jí)燃燒室：煤粉與高溫等離子電弧發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解，產(chǎn)生大量揮發(fā)份并被點(diǎn)燃，約占煤粉總量的五分之一。二級(jí)燃燒室：揮發(fā)份及煤粉燃燒。周界二次風(fēng)：冷卻二級(jí)燃燒室及補(bǔ)充二級(jí)燃燒室噴出的未燃盡固定碳在爐膛內(nèi)燃燒所需的空氣。撫順望花熱電廠等離子點(diǎn)火單爐改造將2只等離子點(diǎn)火燃燒器分別安裝在下層對(duì)角的2只煤粉主燃燒器上，直接由相應(yīng)的主一次風(fēng)管來(lái)粉。在燃燒器的設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮了如下幾個(gè)問題：A:由于直接改造主燃燒器，應(yīng)保證等離子點(diǎn)火燃燒器出力在高負(fù)荷工況下與原主燃燒器設(shè)計(jì)出力基本一致。從運(yùn)行的調(diào)整、爐膛熱負(fù)荷的分配、防止超溫等方面考慮，可以滿足在高負(fù)荷工況，等離子點(diǎn)火裝置不投運(yùn)的情況下，等離子燃燒器的出力與原燃燒器的出力基本一致。B:保證鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)煤粉能比較容易地被點(diǎn)燃。C:確保燃燒器噴口不結(jié)焦。燃燒器采用多級(jí)燃燒方式，確保煤粉的充分燃燒；燃燒器內(nèi)有氣膜冷卻，預(yù)防結(jié)焦和燒損。表1等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)名稱單位結(jié)果備注一次風(fēng)管風(fēng)速m/s16-22一次風(fēng)溫℃20一次風(fēng)量m3/h煤粉量t/h煤粉濃度kg/kg0.3-0.5噴口風(fēng)速m/s噴口溫度按1100℃燃燒器阻力Pa1000二次風(fēng)管風(fēng)速m/s燃燒器改造示意圖3.2直流供電及控制系統(tǒng)電廠在6000V工作段提供容量為400KVA的AC380V電源，分二路分別送至二臺(tái)隔離變壓器，再接至整流柜，輸出的直流電送至就地等離子發(fā)生器以產(chǎn)生等離子電弧。兩臺(tái)載體冷卻風(fēng)機(jī)，其中一路須取自380VAC保安段。二路冷卻水泵電源。本系統(tǒng)控制主機(jī)可采用PLC控制方式,在控制室內(nèi)加裝觸摸屏，利用觸摸屏對(duì)等離子啟、?；∵M(jìn)行控制，另外，亦可根據(jù)電廠要求，將等離子點(diǎn)火控制系統(tǒng)以硬接線的方式或通訊的方式直接進(jìn)入電廠DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)電源的容量（單臺(tái)機(jī)組）如下：隔離變進(jìn)線電源：380VAC200kVA/每路(共2路，分別取自兩段)整流柜控制電源（UPS）：220VAC10A/每路(共2路)等離子冷卻水泵：380VACkW/每臺(tái)(共2臺(tái)，取自兩段)等離子冷卻風(fēng)機(jī)：380VACkW/每臺(tái)(共2臺(tái)，一路取自保安段)控制電源1（UPS送至火檢柜分配）：220VAC25A/每路(共1路)控制電源2（送至火檢柜分配）：220VAC25A/每路(共1路)3.3冷卻水系統(tǒng)為保護(hù)等離子發(fā)生器本身，需用水冷卻陰、陽(yáng)極及線圈，；冷卻水為除鹽化學(xué)水，系統(tǒng)壓力保持在0.3—0.4MPa之間，水溫＜40℃，單臺(tái)發(fā)生器用水量約8t/h。回水均采用無(wú)壓回水（出口為大氣壓）。冷卻水采用單獨(dú)的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，由冷卻水泵、冷卻器（安裝于冷卻水箱回水入口，水源取自現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)水，換熱面積約30m2；如未設(shè)水箱該冷卻器可取消）及閥門、管路組成，冷卻水泵一用一備，運(yùn)行泵跳，備用泵自啟，冷卻水壓低，備用泵自啟。冷卻水箱、水泵安裝于鍋爐零米兩爐之間。（如廠用閉式水可以的話，可考慮取消冷卻水箱）等離子點(diǎn)火器前來(lái)水管路加裝手動(dòng)閥門、壓力表和壓力開關(guān)；水壓低信號(hào)送至整流柜。冷卻水泵設(shè)備規(guī)范: 型號(hào)： 流量： 50m3 揚(yáng)程： 80m 電機(jī)功率：22kw3.4載體冷卻風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)儀用壓縮空氣母管壓力0.4~0.8MPa，在等離子壓縮空氣每層母管上安裝進(jìn)口減壓閥組，對(duì)儀用壓縮空氣進(jìn)行減壓和進(jìn)一步穩(wěn)定壓力。等離子發(fā)生器前有載體風(fēng)儀表組件，組件上安裝手動(dòng)閥、壓力表和壓力開關(guān)用來(lái)控制載體風(fēng)壓力，經(jīng)過儀表組件后，進(jìn)入等離子發(fā)生器的壓縮空氣壓力為5~10kPa，壓力滿足信號(hào)送到控制系統(tǒng)，單臺(tái)發(fā)生器壓縮空氣流量為60Nm3/h。單臺(tái)爐等離子發(fā)生器總載體風(fēng)量為120Nm3/h。在每層等離子壓縮空氣母管上設(shè)氣動(dòng)閥門，在每臺(tái)等離子發(fā)生器儀表組件前裝氣動(dòng)閥門，等離子發(fā)生器停止工作后，可在DSC中操作切換到火檢冷卻風(fēng)進(jìn)行吹掃和冷卻，不再消耗儀用壓縮空氣。冷卻風(fēng)壓力為4kPa，單臺(tái)發(fā)生器冷卻風(fēng)耗量為50m3/h，單臺(tái)爐等離子發(fā)生器總冷卻風(fēng)量為100m3/h。3.5圖像火檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為監(jiān)視等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰情況，方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整，在經(jīng)過改造的等離子點(diǎn)火燃燒器上各安裝1套圖像火檢裝置。具體方案為在燃燒器后端面的窺視孔位置安裝一支圖像火檢探頭，探頭套管沿外旋流二次風(fēng)風(fēng)室一直向前延伸到燃燒器前端面。探頭套管的前端內(nèi)部安裝有CCD攝像機(jī)，其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)四畫面分割器，經(jīng)處理后送到工業(yè)電視，運(yùn)行人員可在點(diǎn)火初期同時(shí)監(jiān)視兩個(gè)等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰，并可以隨時(shí)切換至全爐膛火焰。圖像火檢探頭的冷卻風(fēng)取自儀用壓縮空氣。四、經(jīng)濟(jì)效益分析4.1．預(yù)期達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)4、1、1安全可靠：新建機(jī)組實(shí)施等離子點(diǎn)火穩(wěn)燃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將最大限度地利用機(jī)組的原設(shè)計(jì)已有資源，盡可能減少對(duì)原配套設(shè)備（主要是鍋爐）和系統(tǒng)的改變，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少投資、方便運(yùn)行維護(hù)，減少對(duì)原設(shè)計(jì)的干擾。對(duì)鍋爐本體只需將下層2只燃燒器改為等離子燃燒器，并配以相應(yīng)的輔助系統(tǒng)和控制系統(tǒng)即可完成改造。由于采取了一系列技術(shù)措施，根據(jù)已投產(chǎn)的多臺(tái)機(jī)組的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，該改造安全可靠，也不會(huì)影響主燃燒器的基本性能。工程投資（單爐）：等離子體設(shè)備投資120萬(wàn)元工程建設(shè)投資40萬(wàn)元合計(jì)160萬(wàn)元4、1、2經(jīng)濟(jì)效益2X220T／H鍋爐，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)?zāi)挈c(diǎn)火及穩(wěn)燃期間燃用油約700噸，綜合價(jià)位按0.5萬(wàn)元/T，折合人民幣350萬(wàn)元。安裝等離子體點(diǎn)火設(shè)備的投資及建設(shè)投資約為320萬(wàn)元，等離子體設(shè)備使用的電力和燃煤費(fèi)用為80萬(wàn)，等離子體設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用與燃油系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用基本持平，因此設(shè)備安裝的頭一年半中，節(jié)省的燃用燃油費(fèi)用與安裝等離子體設(shè)備的總投資的費(fèi)用基本持平，第二年開始，按照節(jié)油80%計(jì)算，可節(jié)省燃油費(fèi)用240萬(wàn)元，等離子體設(shè)備的維護(hù)及使用費(fèi)用約為80萬(wàn)元，因此全年可以節(jié)約200萬(wàn)元以上。項(xiàng)目的投資回報(bào)期為1.5年左右。4、1、3環(huán)保效益按照常規(guī)燃油的點(diǎn)火方式，，此期間鍋爐純燒油或油煤混燒，為避免未燃盡的油滴粘污電極，鍋爐電除塵器無(wú)法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣