煙臺龍源等離子點火技術(shù)研究報告

2011年5月

煤粉鍋爐等離子體

點火及穩(wěn)燃技術(shù)目錄1.公司簡介2.等離子體點火技術(shù)原理3.等離子體點火技術(shù)工程應(yīng)用4.相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐5.無燃油燃煤電廠6.效益分析節(jié)能環(huán)保

控制系統(tǒng)工程服務(wù)可再生能源北京上海深圳沈陽武漢成都西安呼和浩特哈爾濱烏魯木齊蘭州鄭州濟南中國國電國電科環(huán)總裝機容量95310MWe煙臺龍源其他13個公司總資產(chǎn)RMB5224億13個分公司公司簡介

國家科技進步二等獎中國電力科技技術(shù)一等獎公司簡介2008

年“煤粉鍋爐等離子點火及穩(wěn)燃技術(shù)”獲得世界產(chǎn)權(quán)組織中國知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的“中國專利金獎”公司簡介等離子體點火技術(shù)原理技術(shù)原理8等離子體是物質(zhì)除了固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的第四種形態(tài)。它對外呈中性，內(nèi)部有很多活躍的陰、陽離子。它的溫度可以高達4000K以上

。當載體空氣通過電弧時就產(chǎn)生了等離子體。技術(shù)原理9

啟動階段：穩(wěn)定、高效的點火系統(tǒng)保證鍋爐啟動過程。正常運行階段：保持原來的燃燒器正常工作。低負荷運行階段：可在較低負荷下穩(wěn)定鍋爐的燃燒技術(shù)原理10直流電源控制柜圖像火檢探頭火檢監(jiān)控電視控制系統(tǒng)冷卻水壓縮空氣200kVA一次風(fēng)和煤粉等離子體點火技術(shù)的工程應(yīng)用工程應(yīng)用12截止目前煤粉鍋爐等離子體點火技術(shù)已在國內(nèi)560臺機組上成功應(yīng)用，裝機容量超過2.4億千瓦。采用等離子體點火技術(shù)的1000MW機組有25臺，600MW機組227臺，300MW機組214臺，200MW及以下機組94臺。工程應(yīng)用13冷爐制粉系統(tǒng)燃燒器的布置控制系統(tǒng)電氣系統(tǒng)載體風(fēng)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)工程應(yīng)用14中儲式制粉系統(tǒng)：使用粉倉中的煤粉或者鄰爐來粉直吹式制粉系統(tǒng)：使用冷風(fēng)蒸汽加熱器工程應(yīng)用15原制粉系統(tǒng)熱一次風(fēng)蒸汽冷凝水磨煤機冷風(fēng)蒸汽加熱器配有冷風(fēng)蒸汽加熱器的制粉系統(tǒng)一次風(fēng)管煤粉分離器&分配器中儲式制粉系統(tǒng)：使用粉倉中的煤粉或者鄰爐來粉直吹式制粉系統(tǒng)：使用冷風(fēng)蒸汽加熱器工程應(yīng)用16工程應(yīng)用17磨煤機&分離器二次風(fēng)箱等離子體燃燒器一次風(fēng)管等離子體燃燒器二次風(fēng)箱磨煤機&分離器一次風(fēng)管工程應(yīng)用18工程應(yīng)用19工程應(yīng)用20PLC直流電源控制柜觸控式屏幕DCS風(fēng)機控制柜水泵控制柜燃燒器壁溫獨立控制系統(tǒng)可以與DCS連接，成為DCS系統(tǒng)的一部分工程應(yīng)用21

1.在FSSS中設(shè)計A磨煤機“正常運行”與“等離子運行”兩種運行模式，并可相互切換，實現(xiàn)磨煤機FSSS邏輯切換功能2.“正常運行模式”運行時，A磨煤機維持原有的FSSS邏輯3.“等離子運行模式”運行時：A磨FSSS啟動條件中增加4臺等離子發(fā)生器運行正常任一只等離子發(fā)生器斷弧，聯(lián)鎖關(guān)該燃燒器對應(yīng)的磨出口門任意2只等離子裝置工作故障，聯(lián)鎖停A磨煤機4.A磨煤機跳閘，聯(lián)鎖等離子發(fā)生器跳閘5.鍋爐MFT時，等離子發(fā)生器跳閘，并禁啟工程應(yīng)用22工程應(yīng)用23相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐型

號煤種範圍備註DLZ-功率（kW）長度（mm）200-Ⅰ-230Var＞22%Mar≤15%Aar≤35%MA：雙（多）級進載體空氣DA：雙陽極OA：載體Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200……MA-200-Ⅰ-230Var＞18%Mar≤15%Aar≤45%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200……300-Ⅰ-230Var＞15%、Mar≤25%、Aar≤30%

或Var＞15%、Mar≤40%、Aar≤17%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200DA-300無線圈，用于多晶矽工程OA-*300-Ⅰ-230Var＞9%Mar≤15%Aar≤40%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200*該發(fā)生器為煙臺龍源最新研制，所列資料為實驗室資料相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐鍋爐冷態(tài)啟動曲線鍋爐溫態(tài)啟動曲線相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐等離子啟動相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐理論上，在投用等離子體發(fā)生器穩(wěn)燃的情況下，鍋爐可以在任何負荷下穩(wěn)定燃燒。一般機組的最低穩(wěn)燃負荷為35%BMCR，繼續(xù)降低負荷還會出現(xiàn)水動力問題和蒸汽溫度過低的問題。

等離子體點火系統(tǒng)對解決上述問題都更有優(yōu)勢。內(nèi)蒙古某2×330MW機組，2008年～2010年，#1、2機組滑參數(shù)停機共計13次，汽輪機中壓內(nèi)缸高點金屬壁溫通常降至300℃以下，2009年4月21日#1機組滑停，缸溫最低降至274℃，給檢修預(yù)留了充足時間。天津某600MW機組，2003年采用等離子體點火裝置進行機組滑停試驗，汽輪機調(diào)節(jié)級金屬壁溫降至261℃。相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐改進之前改進之后以前陰極設(shè)計壽命50小時，實際工程累計使用壽命一般為20-100小時；使用壽命不均等，原因不詳；使用前無法檢驗預(yù)知。對材料成分和制造工藝進行許多改進；產(chǎn)品隨機抽樣壽命達到297～306小時的實驗室水平；實際工程中，產(chǎn)品的保證壽命達到100小時。相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐改進之前改進之后陽極的平均使用壽命在200-500小時左右；陽極易污染，造成啟弧困難。開發(fā)了L2C4陽極，穩(wěn)定性、可靠性大幅度提高，點火能力增強；實驗室累計壽命可達1000小時，正常使用條件下保證500小時；更換作業(yè)簡單，基本不需要維護。相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐點火能力提高I、II代系統(tǒng)III代系統(tǒng)煤質(zhì)適應(yīng)范圍較好煙煤和褐煤煙煤、褐煤、貧煤煤粉燃盡率70%～90%90%以上相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐名稱No.3boilerNo.4Boiler設(shè)計效率94.10％94.10％保證效率93.00％93.00％試驗煤種準格爾煤準格爾煤試驗時間2002.06.21.2002.12.18.第一次測試93.95％94.55％第二次測試94.04％94.59％平均值94.00％94.57％表1：大唐盤山600MW機組3、4號鍋爐熱效率試驗比較摘自《大唐盤山發(fā)電廠3、4號鍋爐性能試驗報告》相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐項目工況1工況2工況3投入磨煤機ABCDEFABCDEFABCDEF保證值93.50％93.50％93.50％測試時間2006.04.02.2006.04.04.2006.04.04.現(xiàn)場測試效率93.86％94.38％94.06％修正后鍋爐效率

93.73％94.22％93.88％摘自《華能汕頭發(fā)電廠3號鍋爐性能試驗報告》BMCR工況，NOx排放平均值300mg/m3，低於保證值400mg/m3。表2：華能汕頭3號600MW機組鍋爐效率測試結(jié)果比較相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐摘自《康平發(fā)電廠1、2號鍋爐性能試驗報告》表3：遼寧康平電廠600MW機組性能測試結(jié)果比較測試項目1號鍋爐2號鍋爐實測值保證值實測值保證值鍋爐熱效率93.63%92.7%93.85%92.7%NOx排放值355.23mg/Nm3400mg/Nm3360.82mg/Nm3400mg/Nm3等離子體發(fā)生器停運時鍋爐最低穩(wěn)燃負荷566.16t/h30%B-MCR（570t/h）567.3630%B-MCR（570t/h）美國《多燃燒器鍋爐爐膛防外爆／內(nèi)爆標準》NFPA85：

“除非每個主燃燒器都裝有火焰監(jiān)視器，否則禁止使用第三類特殊點火器。”我國《電站煤粉鍋爐爐膛防爆規(guī)程DL/T435—2004》,3.2.5C：

“每個燃燒器煤粉噴口應(yīng)配有點火器。如果某些不單獨運行的燃燒器煤粉噴口，其相鄰運行的燃燒器煤粉噴口能提供可靠的點火源時，可不設(shè)點火器?！?/p>

相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐相關(guān)技術(shù)問題及運行實踐保護的正常投入煤粉穩(wěn)定高效的點燃圖像火檢監(jiān)視裝置斷弧工況的措施壁溫測量系統(tǒng)在線裝置投入升負荷速率的控制無燃油燃煤電廠無燃油燃煤電廠傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電廠都設(shè)計有燃油點火系統(tǒng)，安裝了等離子體點火系統(tǒng)后可以實現(xiàn)無燃油運行，即主要采用等離子體點火系統(tǒng)實現(xiàn)鍋爐的點火和穩(wěn)燃，原設(shè)計的燃油點火系統(tǒng)作為等離子體點火系統(tǒng)的備用和補充。無燃油燃煤電廠則是取消了燃油點火系統(tǒng)，完全采用等離子體點火系統(tǒng)實現(xiàn)鍋爐點火和穩(wěn)燃。由于沒有燃油系統(tǒng)作為備用，對等離子體點火系統(tǒng)的設(shè)備性能、系統(tǒng)配置方案和運行維護管理都提出了更高的要求。在國電集團企業(yè)標準《無燃油燃煤發(fā)電廠等離子體點火及穩(wěn)燃系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試與運行導(dǎo)則》中規(guī)定：無燃油燃煤發(fā)電廠是指：采用等離子體點火及穩(wěn)燃系統(tǒng)，不設(shè)燃油系統(tǒng)的燃煤電廠。無燃油燃煤電廠無燃油燃煤電廠項目符號單位設(shè)計煤種校核煤種實際煤種收到基低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg194401750016200～17000干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf%34.337.224～31收到基灰分Aar%12.713.299～17收到基碳Car%53.648.538～41.2收到基氫Har%3.32.941.4～3.92全水分Mt,ar%19.822.926～28哈氏可磨系數(shù)HGI%828484國電內(nèi)蒙古東勝熱電廠2×330MW空冷供熱機組分別于2008年1月24日和6月28日投產(chǎn)發(fā)電。無燃油燃煤電廠三年來累計啟動27次，低負荷穩(wěn)燃67次（負荷低于120MW）；滑參數(shù)停機13次；機組跳閘、鍋爐滅火后恢復(fù)3次。年度機組機組啟動次數(shù)累計時間（小時）低負荷穩(wěn)燃次數(shù)累計時間（小時）2008年#14281144#22147282009年#15351768#242821842010年#1535624#2749520合計2718967268總計457（小時）無燃油燃煤電廠1、2號機組分別于2008年12月10日、2009年8月15日通過了“168小時”試運行，投入商業(yè)運行。無燃油燃煤電廠名

稱符號單位設(shè)計煤種校核煤種1校核煤種2元素分析收到基碳份Car%39.4941.8537.06收到基氫份Har%2.762.862.21收到基氧份Oar%7.83118.348.43收到基氮份Nar%0.820.721.09收到基硫份Sar%0.911.230.73工業(yè)分析收到基灰份%34.9730.1036.82收到基水份Mt%13.2214.9013.66空氣干燥基水份Mad%4.85.8610.90干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf%43.7444.7445.36收到基低位發(fā)熱量Qnet.arkJ/kg153001614014110哈氏可磨系數(shù)HGI/7574入廠煤中經(jīng)常出現(xiàn)灰分高于55%，發(fā)熱量10MJ/kg左右的劣質(zhì)煤，有時還需要摻燒一部分褐煤。無燃油燃煤電廠康平電廠兩臺機組正式投產(chǎn)至2010年底已連續(xù)運行16個月在此期間，1號爐正常啟停14次，非計劃啟停2次2號爐正常啟停13次，非計劃啟停2次。等離子體點火設(shè)備均能夠正常投入，點火效果良好，保證了康平電廠的安全運行。無燃油燃煤電廠國電內(nèi)蒙古東勝電廠國網(wǎng)能源阜康電廠寧夏發(fā)電集團六盤山電廠吉林龍華延吉電廠吉林江南電廠陜西德源府谷能源有限公司新疆哈密大南湖電廠天津北塘熱電廠……截至2011年3月，國內(nèi)已建