電廠等離子點火專業(yè)培訓(xùn)課件

等離子體點火

系統(tǒng)介紹及維護培訓(xùn)交底

煙臺龍源電力技術(shù)股份有限公司煙臺龍源簡介

等離子體點火技術(shù)的成功運用，是鍋爐點火得一次革命。煙臺龍源電力在等離子點火技術(shù)上走在了世界的前列。國家電力公司在其制定的節(jié)油規(guī)劃中明確提出“要加大力度重點抓好等離子點火及穩(wěn)燃技術(shù)的完善和推廣應(yīng)用，這是火電廠實現(xiàn)大幅度節(jié)油的重大技術(shù)措施?！薄盁o油電廠是有一次歷史性的飛躍”。新建機組將原來燃油點火改成等離子體點火，在機組調(diào)試期間不僅可收回成本，而且還可以節(jié)約成本上千萬元的初投資，對于運行電廠，特別是調(diào)節(jié)峰機組，節(jié)油效果也是十分明顯的。此外，還可以克服投油點火不能投電除塵的環(huán)保問題，消除因燃油系統(tǒng)造成不安全隱患安全問題，因而事實證明采用該技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益是相當(dāng)可觀的。煙臺龍源公司通過與設(shè)計部門、鍋爐制造單位和電廠等相關(guān)單位的密切合作，最終將取消火力發(fā)電廠的燃油系統(tǒng)，實現(xiàn)無燃油電廠這一革命性的變革，為世界電力行業(yè)的發(fā)展奉獻新的活力?，F(xiàn)在的煙臺龍源電力不僅是等離子點火領(lǐng)域的佼佼者，其在鍋爐燃燒領(lǐng)域最新研發(fā)的雙尺度燃燒技術(shù)、低Nox技術(shù)已廣泛應(yīng)用，公司已發(fā)展成為鍋爐燃燒領(lǐng)域世界一流企業(yè)。####電廠等離子簡介鍋爐型式：本期工程安裝2臺660MW燃煤汽輪發(fā)電海勒空冷機組，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。燃燒器：采用兼有等離子體點火功能主燃燒器的方案，將最下層（A層）4臺主燃燒器設(shè)計為兼有等離子體點火功能的燃燒器。在鍋爐點火和穩(wěn)燃期間，該燃燒器具有等離子體點火和穩(wěn)燃功能；在鍋爐正常運行時，該燃燒器具有主燃燒器功能。鍋爐制粉系統(tǒng)：采用正壓直吹式冷一次風(fēng)機制粉系統(tǒng)，配6臺中速磨煤機，煤粉細(xì)度R90=19%（設(shè)計煤種）等離子體點火系統(tǒng)的組成

點火系統(tǒng)等離子發(fā)生器等離子燃燒器電源控制柜隔離變壓器控制系統(tǒng)輔助系統(tǒng)載體風(fēng)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)圖像火檢系統(tǒng)冷爐制粉系統(tǒng)一次風(fēng)在線監(jiān)測系統(tǒng)

燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng)

等離子燃燒系統(tǒng)由點火系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩大部分組成見圖一System

系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)部件（圖一）控制部分直流電源柜火焰監(jiān)視器火焰探頭等離子燃燒器載體空氣冷卻水回水冷卻水給水等離子發(fā)生器隔離變壓器控制系統(tǒng)（主要系統(tǒng)部件）等離子發(fā)生器的構(gòu)造及原理一、構(gòu)造：點火器為磁穩(wěn)空氣載體等離子發(fā)生器，它主要由線圈組件（由導(dǎo)電管繞成的線圈、絕緣材料、進出水接頭、導(dǎo)電接頭、殼體）、陰極組件（由陰極頭、外套管、內(nèi)套管、驅(qū)動機構(gòu)、進出水口、導(dǎo)電接頭等構(gòu)成）、陽極組件（由陽極、冷卻水道、壓縮空氣載體風(fēng)通道及殼體等構(gòu)成）組成。二、原理：首先設(shè)定輸出電流，當(dāng)陰極3前進同陽極2接觸后，整個系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變，當(dāng)陰極緩緩離開陽極時，電弧在線圈磁力的作用下拉出噴管外部。一定壓力的空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體，為點燃不同的煤種創(chuàng)造了良好的條件。

Principle

1、等離子體點火機理等離子體是指被電離的氣體。等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團（OH、H2、O2）、離子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進燃料完全燃燒，除此之外，等離子體對于煤粉的作用，可比通常情況下提高20%～80%的揮發(fā)份，即等離子體有再造揮發(fā)份的效應(yīng)，這對于點燃低揮發(fā)份煤粉強化燃燒有特別的意義正、負(fù)電核數(shù)相等，對內(nèi)為良導(dǎo)體，對外為中性。Principle

原理播放視頻演示等離子體發(fā)生器點火演示視頻技術(shù)介紹等離子發(fā)生器等離子燃燒器一次風(fēng)二次風(fēng)箱二次風(fēng)

煤粉通過溫度高達4000-10000℃、含有大量化學(xué)活性粒子的等離子體火核時，迅速破裂、氣化，并可再造揮發(fā)分，以極低的點火功率被穩(wěn)定點燃。

一級火焰

二級火焰

三級火焰燃燒器原理□原理點火器結(jié)構(gòu)圖等離子點火燃燒器介紹等離子點火燃燒器是借助等離子發(fā)生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大，屬內(nèi)燃型燃燒器，可在爐膛內(nèi)無火焰狀態(tài)下直接點燃煤粉，從而實現(xiàn)鍋爐的無油啟動和無油低負(fù)荷穩(wěn)燃。

等離子發(fā)生器產(chǎn)生穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的中心筒中形成T＞5000K的梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，并在10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發(fā)生了變化，因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等=1/6E油）。除此之外，等離子體有再造揮發(fā)份的效應(yīng)，這對于點燃貧煤強化燃燒有特別的意義。根據(jù)有限的點火功率不可能直接點燃無限的煤粉量的問題，等離子燃燒器采用了多級燃燒結(jié)構(gòu)，如圖3.1所示，煤粉首先在中心筒中點燃，進入中心筒的粉量根據(jù)燃燒器的不同在500～800kg/h之間，這部分煤粉在中心筒中穩(wěn)定燃燒，并在中心筒的出口處形成穩(wěn)定的二級煤粉的點火源，并以次逐級放大。等離子燃燒器的高溫部分采用耐熱鑄鋼，其余和煤粉接觸部位采用高耐磨鑄鋼。和現(xiàn)場管路連接時須正確選用焊條型號。

燃燒器結(jié)構(gòu)圖見下圖等離子點火燃燒器結(jié)構(gòu)圖【目錄】等離子燃燒器安裝參考照片燃燒器及管路四角切圓燃燒鍋爐等離子燃燒器兼主燃燒器：系統(tǒng)簡潔、燃燒器出力與主燃燒器基本相同。根據(jù)鍋爐的實際情況，設(shè)計將最下層4臺煤粉燃燒器改造為兼有等離子點火及穩(wěn)燃功能的等離子燃燒器。在鍋爐點火和穩(wěn)燃期間，該燃燒器具有點火和穩(wěn)燃功能；在鍋爐正常運行時，該燃燒器具有主燃燒器功能，且在出力及燃燒工況與原來保持一致。鍋爐送粉管道規(guī)格φ640，等離子燃燒器按照鍋爐原有的煤粉燃燒器接口尺寸設(shè)計。燃燒器上安裝有等離子點火器，內(nèi)部由多級燃燒室組成。

煤粉分離器一次風(fēng)管道等離子燃燒器二次風(fēng)箱六、圖像火檢系統(tǒng)為監(jiān)視等離子點火燃燒器的火焰情況，方便運行人員進行燃燒調(diào)整，在經(jīng)過改造的等離子點火燃燒器上各安裝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探頭，四路視頻信號送至工業(yè)電視系統(tǒng)。等離子圖像火檢探頭冷卻風(fēng)（含等離子發(fā)生器吹掃風(fēng)）取至鍋爐火檢冷卻風(fēng)機母管。等離子圖像火檢畫面可與鍋爐火檢進行自由切換。圖像火檢的安裝及注意事項火檢安裝的好壞直接影響到火焰效果?；饳z探頭安裝位置位于A層燃燒器上部二次風(fēng)箱上，在爐膛架子未拆除之前進行安裝，以便于安裝尺寸定位及火焰中心和火檢視角的效驗。檢查火檢探頭能否檢測到等離子火焰，方法如下：取等離子燃燒器中心線，延長至爐膛內(nèi)，取探頭視角的中心線延長至爐膛內(nèi)，兩條延長線能交會即可（一般為目測）。火檢探頭尾部采用四芯接插件連接，一般取用三芯：電源正極、信號線、電源負(fù)極與信號屏蔽，就地接線時應(yīng)特別注意，防止正負(fù)極短接，導(dǎo)致火檢探頭燒損。接線時，直接連線容易損壞視頻電纜芯，可從航空插頭焊出來3根1.0mm的線，再與綜合視頻電纜連接。火檢調(diào)試時，可借助可見光進行，如手電筒及蠟燭等。等離子載體風(fēng)系統(tǒng)載體風(fēng)是等離子電弧的介質(zhì)，等離子電弧形成后，通過線圈形成的強磁場的作用壓縮成為壓縮電弧，需要載體風(fēng)以一定的流速吹出陽極才能形成可利用的電弧。因此，等離子點火系統(tǒng)的需要配備載體風(fēng)系統(tǒng)，壓縮空氣載體風(fēng)的要求是潔凈的而且是壓力、流速是穩(wěn)定的。等離子點火裝置上發(fā)生器前的載體風(fēng)壓縮空氣管道上設(shè)有壓力表和一個壓力開關(guān)，把壓力滿足信號送回本燃燒器電源柜。載體風(fēng)系統(tǒng)中同時設(shè)計有備用吹掃空氣管路，吹掃空氣取自圖像火檢探頭冷卻風(fēng)機出口母管，用于保證在鍋爐高負(fù)荷運行、等離子點火器停用時點火器不受煤粉污染。

運行中，適當(dāng)壓力的載體風(fēng)壓及風(fēng)壓的穩(wěn)定性對等離子系統(tǒng)運行的好壞有很大關(guān)系。一般運行中等離子載體風(fēng)壓不應(yīng)低于8kpa。等離子載體風(fēng)系統(tǒng)等離子冷卻水系統(tǒng)為保護等離子點火器，需用水冷卻陰、陽極及線圈。運行時等離子點火器進入口設(shè)有壓力開關(guān)及手動閥門，以保證了等離子點火器的安全。單臺等離子點火器設(shè)備最大用水量8t/h。冷卻水泵控制柜通過硬接線送到DCS，2臺水泵互為備用，可遠(yuǎn)方、就地操作。每臺等離子點火器前配一套冷卻水儀表組件，組件由壓力開關(guān)、壓力表、閥門等組成，以實現(xiàn)對冷卻水壓力的控制。壓力滿足信號經(jīng)電源柜、最終送至DCS。甚等離子運行前一定做好對冷卻水系統(tǒng)的全面檢查，確保供、回母管暢通。否則，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運行，至燒毀點火器及陰陽極，造成重大損失。在冬季，最好不要停等離子冷卻水泵，如停，必須將等離子發(fā)生器內(nèi)的水用壓縮空氣吹掃干凈，防止把線圈凍裂，造成損失。等離子冷卻水系統(tǒng)示意圖冷爐制粉系統(tǒng)采用直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐在安裝等離子點火系統(tǒng)時所要解決的首要問題就是在鍋爐冷態(tài)啟動條件下使磨煤機具備啟動條件，并磨制出合格的煤粉。根據(jù)實際情況，在鍋爐冷態(tài)啟動時利用蒸汽將磨入口熱風(fēng)溫度加熱到制粉需要的溫度。暖風(fēng)器裝設(shè)在熱一次風(fēng)母管上。蒸汽加熱器的汽源取自廠用高壓輔助蒸汽，蒸汽參數(shù)參數(shù)為壓力0.8～1.3MPa（絕壓）、溫度300～350℃。加熱器設(shè)計的進口空氣溫度為20℃，出口可加熱至160℃。注意事項：1、暖風(fēng)器安裝前務(wù)必進行水壓試驗（試驗壓力為工作壓力1.5倍）。2、疏水管路安裝時要保留疏水坡度及膨脹余量。一次風(fēng)在線檢測系統(tǒng)為具備等離子燃燒器前一次風(fēng)速預(yù)調(diào)平以保證等離子點火能安全穩(wěn)定點燃的條件，在等離子燃燒器對應(yīng)的一次風(fēng)管道上裝設(shè)耐磨合金靠背測速管組成一次風(fēng)速在線監(jiān)測裝置，可在主控室DCS畫面上顯示各角一次風(fēng)速。為防止堵塞，測速管上設(shè)有壓縮空氣反吹掃系統(tǒng)，吹掃壓縮空氣取自廠用壓縮空氣（流量0.3m3/min每支測速管，壓力≥0.4Mpa。）。每臺爐一次風(fēng)速在線測量系統(tǒng)由4支靠背式動壓測定管和一臺就地一次風(fēng)速測量柜組成。一次風(fēng)速測量系統(tǒng)中差壓變送器過濾減壓閥集中布置在一次風(fēng)速測量柜中，接入一根φ12儀用吹掃壓縮空氣作為母管進行分配，壓縮空氣吹掃為自動吹掃（防止堵塞，控制邏輯在DCS實現(xiàn)）。一次風(fēng)速測量柜布置在鍋爐13.7米運轉(zhuǎn)層。一次風(fēng)速測量差壓值轉(zhuǎn)化為風(fēng)速直接在DCS上顯示。燃燒器壁溫檢測系統(tǒng)為了確保等離子燃燒器的安全運行，在燃燒器的相應(yīng)位置安裝了監(jiān)視壁面溫度的熱電偶。熱電偶的安裝位置是根據(jù)數(shù)臺等離子燃燒器的工業(yè)應(yīng)用情況和燃燒器工作狀態(tài)下的溫度場確定的。安裝位置如下圖所示。熱電偶的型號主要為K分度或鎧裝熱電偶。等離子運行時，有關(guān)人員應(yīng)時刻關(guān)注DCS畫面上顯示的壁溫值。通過合適的調(diào)整來控制壁溫在合理范圍之內(nèi)，如提高一次風(fēng)速、開大二次風(fēng)開度、降低點火器功率等。一個燃燒器安裝兩個壁溫檢測點，即燃燒器前端壁溫（噴口處）和燃燒器后端壁溫（中心筒壁溫）。壁溫值大于400℃，該壁溫值發(fā)出報警信號，超過600℃該角等離子斷弧。運行人員在點火初期注意觀察壁溫變化情況，避免因超溫造成燃燒器燒毀、等離子斷弧。等離子點火運行及維護注意事項1、冷爐點火，等離子投入初期盡可能提高燃盡率，防止爆燃及尾部二次燃燒。點火過程中，空預(yù)器的吹灰裝置必須投入。如飛灰可燃物含量偏高，因盡快采取措施（調(diào)整一、二次風(fēng)速、磨煤機出力、煤粉細(xì)度、各一次風(fēng)管間的流量分配、點火功率以至更換煤種等），盡可能改善燃燒情況，要防止風(fēng)煤配比不當(dāng)，一、二次風(fēng)量過小，使可燃物進入尾部受熱面內(nèi)沉積；或者一、二次風(fēng)量過大，使帶入煙道以至風(fēng)道的可燃物過多。2、鍋爐冷態(tài)啟動初期，等離子燃燒器的一次風(fēng)速保持在20m/s—24m/s為宜，熱態(tài)或低負(fù)荷穩(wěn)燃時，一次風(fēng)速保持26—32m/s為宜。3、鍋爐停爐時要等爐膛煙溫降到50度以下后方可停風(fēng)機，否則可能會燒毀等離子火檢探頭。4、冬季等離子停用時，要用壓縮空氣把線圈里面的水沖干凈，防止把線圈凍裂。5、調(diào)整等離子燃燒器燃燒的原則為：既要保證著火穩(wěn)定，減少不完全燃燒損失，提高燃盡率，又要隨爐溫和風(fēng)溫的升高盡可能開大氣膜或周界冷卻風(fēng)，提高一次風(fēng)速，控制燃燒器壁溫測點不超溫，燃燒器不結(jié)焦，在滿足升溫、升壓曲線的前題下，應(yīng)盡早投入其他等離子燃燒器，盡快提高爐膛溫度，有利于提高燃燒效率。6、陰極、陽極的檢修與維護。陰極、陽極是發(fā)生器的主要部件，且都是導(dǎo)電元件，直接影響等離子的穩(wěn)定性，所以對陰、陽極的維護十分重要。a）陰極的拆卸：首先，切斷要拆卸角的就地柜遠(yuǎn)控電源，依次關(guān)閉冷卻水進水、回水閥門，壓調(diào)至0.4kpa以下，松開后蓋禁錮螺釘、打開后蓋，卸掉電纜、松開進、回水接頭卸掉進回水管，拿下電鎖，向上推開電機掛鉤，緩慢的向后拖出陰極。更換后，注意密封墊的安裝。b）陽極的拆卸：關(guān)閉冷卻水，壓縮空氣載體風(fēng)閥，把點火器從燃燒器中搖出或拉出，用扳手松開固定陽極6個螺絲，取下陽極，新陽極上裝之前，應(yīng)把陽極支架與陽極的接觸處用砂紙打磨干凈，六個螺絲要對角上，陽極安裝完后一定要檢查接口處是否漏水。確定沒有漏水的地方，把點火器推動或搖到原位。c）穩(wěn)弧線圈的維護：新發(fā)生器在系統(tǒng)通上水后，應(yīng)檢查線圈的回水管是否有回水，如果回水管長時間沒有回水，應(yīng)檢查原因，不要拉弧，因本裝置電流較大，如沒有冷卻水冷卻，線圈很快將會被燒壞。2線圈在冬天要注意防凍。不工作時，用壓縮空氣載體風(fēng)吹凈等離子發(fā)生器中的剩水。詳細(xì)見專題陰、陽極更換。

電源及控制系統(tǒng)等離子發(fā)生器電源系統(tǒng)是用來產(chǎn)生維持等離子電弧穩(wěn)定的直流電源裝置。其基本原理是通過三相全控橋式晶閘管整流電路將三相交流電源變?yōu)榉€(wěn)定的直流電源。其由隔離變壓器和電源控制柜兩大部分組成。電源柜內(nèi)主要有由六組大功率晶閘管組成的三相全控整流橋、大功率直流調(diào)速器、直流電抗器、交流接觸器、控制PLC等。等離子電源分配柜、隔離變、整流柜必須嚴(yán)防雨淋、水澆。2、電源控制柜電源柜為前后開門結(jié)構(gòu)。前門上方安裝有三塊表從左到右分別為系統(tǒng)實際電壓表、系統(tǒng)實際電流表、系統(tǒng)給定電流表，下方為排氣孔。電源柜(LYZKG400)技術(shù)參數(shù)如下：額定輸入電壓(1)：380VAC額定輸入電流：250A額定頻率： 50-60HZ額定直流輸出電壓： 320V額定直流輸出電流： 320A額定直流電流下的功耗： 100W1、隔離變壓器額定電壓：0.38/0.38KV額定電流：304/304A額定頻率：50HZ相數(shù)：三相聯(lián)結(jié)組標(biāo)號：D,yn11接線方式：Δ/Y冷卻風(fēng)式：AN絕緣等級：F隔離變壓器的主要作用是隔離。一次繞阻接成三角形，使3次諧波能夠通過，減少高次諧波的影響；二次繞組接成星型，可得到零線，避免等離子發(fā)生器帶電。經(jīng)濟與環(huán)保效益□經(jīng)濟效益10～20%100%燃油點火運行成本等離子點火運行成本點火啟動運行成本比較

以發(fā)出同樣的熱值為原則，考慮燃油和燃煤燃盡率的影響，考慮主要成本煤粉、電費、維護費、電極等，使用等離子點火裝置的運行成本僅為使用燃油點火運行成本的10%～20％。

國華臺山電廠600MW機組3，4，5號鍋爐調(diào)試期間實現(xiàn)無油。華能太倉電廠600MW機組3，4號鍋爐調(diào)試期間實現(xiàn)無油。全國采用等離子點火和穩(wěn)然技術(shù)在調(diào)試期間實現(xiàn)無油的鍋爐已經(jīng)超過200臺。