豐城等離子設(shè)計方案

1、江西豐城電廠新建2×660MW機(jī)組等離子點火系統(tǒng)設(shè)計方案豐城發(fā)電廠2×660MW機(jī)組等離子點火系統(tǒng)設(shè)計方案 （第一版）擬稿：校對：審核：批準(zhǔn)： 煙臺龍源電力技術(shù)有限公司 2004年2月 前言長期以來，火力發(fā)電機(jī)組鍋爐的啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃消耗大量的燃料油。據(jù)2000年電力工業(yè)統(tǒng)計資料匯編數(shù)字表明，2000年電力系統(tǒng)燃用燃料油1217.2萬噸。近幾年電力系統(tǒng)采取了一些減少燃油的措施，目前，全國每年電站鍋爐（不包括工業(yè)鍋爐）的點火和穩(wěn)燃用油估計在250萬噸以上，直接費(fèi)用每年超過60億元人民幣。新建的火力發(fā)電機(jī)組在試運(yùn)期間要經(jīng)過鍋爐吹管、整定安全閥、汽機(jī)沖車、機(jī)組并網(wǎng)、電氣試驗、鍋爐

2、洗硅運(yùn)行、機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行等許多階段，此期間由于鍋爐無法投磨或無法完全斷油運(yùn)行，因此要耗費(fèi)大量的燃油。根據(jù)原電力部頒布的試運(yùn)導(dǎo)則中的規(guī)定，600MW機(jī)組試運(yùn)期間燃油消耗的標(biāo)準(zhǔn)定量為9000噸，燃料費(fèi)用十分可觀。煙臺龍源電力技術(shù)有限公司開發(fā)的等離子無油點火及穩(wěn)燃技術(shù)是一項煤粉鍋爐點火及穩(wěn)燃過程中以煤代油的有效措施，對于新建機(jī)組，如果在機(jī)組試運(yùn)初期投入等離子點火系統(tǒng)，將可以大大降低試運(yùn)期間的燃油消耗，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。大唐公司托克托電廠一期工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，由于在1、2號鍋爐上安裝了等離子點火系統(tǒng)，兩臺機(jī)組在試運(yùn)期間的燃油消耗分別只有2800噸和1400噸，大大低于同類

3、型的其它機(jī)組，節(jié)油產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。江西豐城電廠新建工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，為在該工程應(yīng)用等離子點火設(shè)備，達(dá)到同樣的節(jié)油效果，煙臺龍源公司進(jìn)行了進(jìn)一步的開發(fā)試驗，并提出了江西豐城電廠新建工程鍋爐等離子點火系統(tǒng)設(shè)計方案，供各方討論。1 等離子煤粉點火技術(shù)基本原理1.1 等離子煤粉點火機(jī)理 等離子點火裝置利用直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動空氣等離子體，該等離子體在點火燃燒器中形成T>4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子體火核時，在千分之一秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，再造揮發(fā)份 ，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而

4、迅速燃燒。由于反映是在氣固兩相流中進(jìn)行，高溫等離子體使混合物發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化，近而使煤粉的燃燒速度加快，達(dá)到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大的減少了促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。1.2 等離子發(fā)生器工作原理DLZ-200型等離子發(fā)生器為磁穩(wěn)，空氣載體等離子發(fā)生器，它由線圈、陰極、陽極等組成。其中陰極材料采用具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成。陽極亦由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率及抗氧化的金屬材料制成，它們均采用水冷方式冷卻，以承受電弧高溫沖擊。線圈在高溫250情況下具有抗2000V的直流電壓擊穿能力，電源采用全波整流并具有恒流性能。其工作原理見圖1。在冷卻水及壓縮空氣滿足條件后，首先設(shè)定電

5、源(6)的工作輸出電流(300400A)，當(dāng)陰極(2)在直線電機(jī)(5)的推動下，與陽極(1)接觸后，電源(6)按設(shè)定的工作電流工作，當(dāng)輸出電流達(dá)到工作電流后，直線電機(jī)(5)推動陰極(2)向后移動，當(dāng)陰極離開陽極的瞬間，電弧建立起來，當(dāng)陰極達(dá)到規(guī)定的放電間距后，在空氣動力和磁場的作用下，裝置產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧放電，生成等離子體。圖1：等離子發(fā)生器工作原理圖2 機(jī)組設(shè)備概況豐城電廠新建2×660MW工程，鍋爐為上海鍋爐廠SG2102/25.4-MXXX型鍋爐，本鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)型爐。2.1 鍋爐容量和主要參數(shù)

6、： 鍋爐主要參數(shù)：名稱單位BMCRBRL主蒸汽流量t/h21022001.7主蒸汽溫度oC571571主蒸汽壓力MPa(g)25.425.31再熱器進(jìn)口壓力MPa(g) 4.634.37再熱器進(jìn)口溫度oC322316再熱器出口壓力MPa(g) 4.434.19再熱器出口溫度oC569569再熱蒸汽流量t/h1760.91673給水溫度oC2832802.2 鍋爐熱力特性(B-MCR工況)：干煙氣熱損失LG4.66%氫燃燒生成水熱損失LH0.20%燃料中水份引起的熱損失Lmf 0.06 % 空氣中水份熱損失LmA0.09%未燃盡碳熱損失Luc0.74%輻射及對流熱損失LR0.18%未計入熱損失L

7、uA 0.3%計算熱效率 (按ASME PTC4.1計算)計算熱效率(按低位發(fā)熱量)93.77%制造廠裕量Lmm0.35%保證熱效率(按設(shè)計煤種低位發(fā)熱量)BMCR工況 不低于 93.42 % BRL工況 不低于 93.5%燃料消耗量 267.40t/h爐膛容積熱負(fù)荷85.6kW/m3 爐膛斷面熱負(fù)荷4.823MW/m2燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷1.79MW/m2空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度20空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度：一次風(fēng)溫度332二次風(fēng)溫度338省煤器出口過?？諝庀禂?shù)1.2爐膛出口過?？諝庀禂?shù)1.2空氣預(yù)熱器出口煙氣修正前溫度134空氣預(yù)熱器出口煙氣修正后溫度128.32.3煤種項 目單 位設(shè)計煤校核煤1

8、校核煤2校核煤3產(chǎn)地淮南豐城煤黃陵平頂山工收到基低位發(fā)熱值Qnet.arkJ/kg22410186002491021000業(yè)收到基全水份Mt%6.80116.166.50分收到基灰份 Aar%25.3130.0018.6129.00析干燥無灰基揮發(fā)份 Vdaf%34.6022.8438.5930.50空氣干燥基水份Mad%0.571.600.70元收到基碳Car%55.1847.5362.9854.99素收到基氫Har%4.093.054.092.87分收到基氧Oar%6.505.622.44.95析收到基氮Nar%1.321.181.011.19收到基全硫St.ar%0.801.620.98

9、0.50可磨性系數(shù)HGI-63.07860.584.0沖刷磨損指數(shù)Ke-爐內(nèi)氣氛-灰變形溫度 DT1220150012201220灰軟化溫度 ST>145015001260>1450灰熔化溫度 FT>1450>15001300>1450煤灰成分：項 目單 位設(shè)計煤校核煤1 校核煤2校核煤3SiO2%51.2354.9053.6451.09Al2O3%33.9832.1217.1231.67Fe2O3%5.197.095.083.80灰分析CaO%1.450.646.634.95TiO2%1.560.40.481.18K2O%0.931.291.33<1.7N

10、a2O%0.691.100.44<0.4MgO%0.920.461.670.84SO3%1.320.0176.282.67P2O5%0.6580.240.982.4 點火及助燃用油油種：0號輕柴油運(yùn)動粘度(20時)3.08.0厘沱（cst）實際膠質(zhì)70mg/100ml酸度10 mgKOH/100ml硫含量1.0%水份痕跡機(jī)械雜質(zhì)無凝固點0閉口閃點不低于65低位發(fā)熱值Qnet.ar 42000 kJ/kg2.5 燃燒系統(tǒng)本爐采用四角切向布置的擺動燃燒器，熱態(tài)運(yùn)行中，一、二次風(fēng)噴口均可作上下擺動，其中二次風(fēng)噴嘴擺角為±？°，一次風(fēng)噴嘴擺角為±？°。燃燒

11、器與水冷壁采用法蘭連接，？只直流式燃燒器分？層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。油燃燒器的總輸入熱量按？%B-MCR計算。布置有？層油燃燒器，每支油槍的出力為？Kg/h。2.6 制粉系統(tǒng)？鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨煤機(jī)、冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)。一臺爐設(shè)6臺MPS225輥盤式中速磨煤機(jī)，兩臺離心式密封風(fēng)機(jī)，6臺電子稱重式皮帶給煤機(jī)。燃燒設(shè)計煤種時，5臺運(yùn)行，1臺備用。鍋爐設(shè)計煤粉細(xì)度R90=12%。磨煤機(jī)型號： MPS225分離器型式：磨輥加載方式：標(biāo)準(zhǔn)出力（磨100負(fù)荷）： 58 t/h最大計算出力（設(shè)計煤種）： 67.54 t/h最小出力： t/h最大通風(fēng)量（磨1

12、00負(fù)荷）：kg/s計算通風(fēng)量（BMCR）：kg/s最小通風(fēng)量：kg/s保證出力下磨煤機(jī)軸功率：kW磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速： r/min磨煤機(jī)阻力（包括分離器、煤粉分配箱）磨煤機(jī)最大通風(fēng)阻力（磨100負(fù)荷）： kPa磨煤機(jī)計算通風(fēng)阻力（BMCR）： kPa磨煤機(jī)進(jìn)口靜壓（BMCR）： kPa一次風(fēng)管道尺寸：3 等離子煤粉點火系統(tǒng)的設(shè)計方案3.1 設(shè)計方案說明豐城新建工程中鍋爐的24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，每臺機(jī)組設(shè)有6臺MPS225型磨煤機(jī)，各臺磨煤機(jī)分別為各層的4支燃燒器供煤粉。根據(jù)機(jī)組的上述特點，為達(dá)到最佳的節(jié)油效果同時保證運(yùn)行控制方便的角度出發(fā)，初步設(shè)計的等離子

13、改造方案為：將鍋爐A層的4支煤粉燃燒器改造為等離子點火煤粉燃燒器。在鍋爐點火啟動過程中，等離子點火器產(chǎn)生的等離子電弧可將通過燃燒器的煤粉直接點燃，噴入爐膛的是已被完全點燃的煤粉，這樣機(jī)組在啟動過程中不用投入油槍，僅利用A磨煤機(jī)及等離子點火系統(tǒng)即可完成鍋爐啟動、汽輪機(jī)沖車、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)并帶電負(fù)荷，此時爐膛溫度已達(dá)到較高水平，可以不投或僅投入較少的燃油即可啟動第二臺磨煤機(jī)繼續(xù)升負(fù)荷，使機(jī)組達(dá)到較好的節(jié)油效果。3.2等離子煤粉點火裝置的設(shè)計3.2.1 等離子燃燒器的設(shè)計原則 1）穩(wěn)定可靠地點燃，確保點火過程中不爆燃、不二次燃燒；點火過程燃燒器不結(jié)渣、不燒壞。2）不影響主燃燒器的主要性能。首先是燃燒器出

14、口氣流的動量矩基本不變和燃燒器出口流場不變，否則在正常運(yùn)行中可能引起結(jié)渣、超溫、燃燒效率下降等問題；第二是燃燒器結(jié)構(gòu)必須簡單，阻力不能太大，以滿足各燃燒器之間阻力匹配的要求；第三是燃燒器必須耐燒、耐磨，滿足運(yùn)行檢修維護(hù)的要求。3）燃燒器的出力可以在一定的范圍內(nèi)變動，以滿足啟動曲線的要求，同時滿足作為主燃燒器時出力的要求。從最大限度的節(jié)約燃油的角度考慮，在設(shè)計上該燃燒器希望能滿足在鍋爐冷態(tài)點火時投入，鍋爐升溫升壓速率能滿足電廠運(yùn)行規(guī)程的要求。4）燃燒器的外形主要尺寸及接口尺寸與原燃燒器相同，便于燃燒器的布置和與系統(tǒng)的接口。3.2.2 等離子燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計等離子點火燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖見下圖2（參考

15、類似工程）。等離子燃燒器是能否安全穩(wěn)定地點燃的核心，同時作為主燃燒器又必須滿足主燃燒器的原有性能。該工程將采用最新型的等離子燃燒器。其實際結(jié)構(gòu)，遵循先試驗后工程的原則，將在得到鍋爐廠燃燒器的結(jié)構(gòu)圖、電廠提供試驗煤粉后，通過1：1的熱態(tài)試驗后確定。其主要結(jié)構(gòu)如下：等離子燃燒器由等離子發(fā)生器、中心筒一級燃燒室、內(nèi)套筒二級燃燒室，方形外套筒等部分組成。中心筒一級燃燒室：引入濃縮后的含粉氣流，等離子電弧與煤粉在此發(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)份并被點燃；內(nèi)套筒二級燃燒室：揮發(fā)份及煤粉繼續(xù)燃燒，并將后續(xù)引入的煤粉點燃，實現(xiàn)分級燃燒；上述結(jié)構(gòu)保證了安全穩(wěn)定地點燃，并使燃燒器在25006000

16、kg/h（待確認(rèn)）的出力范圍內(nèi)能穩(wěn)定的燃燒。外套筒：利用高速含粉氣流冷卻二級燃燒室，同時將部分煤粉推入爐膛燃燒；設(shè)燃燒器壁溫監(jiān)視測點，便于隨時對壁溫進(jìn)行調(diào)整，既有利于點火又可防止燃燒器被燒壞。序號名稱單位結(jié)果備注1一次風(fēng)管風(fēng)速m/s18.0-24.0等離子點火器投運(yùn)狀態(tài)2一次風(fēng)溫6370等離子點火器投運(yùn)狀態(tài)3一次風(fēng)量t/h4煤粉量t/h5-8.0根據(jù)試驗結(jié)果可望提高5煤粉濃度kg/kg0.3-0.56噴口風(fēng)速m/s4050噴口溫度按10007燃燒器阻力Pa1000含濃縮裝置等離子點火燃燒器主要設(shè)計參數(shù)如下表。熱電偶一次風(fēng)等離子發(fā)生器插入位置中心筒一級燃燒室內(nèi)套筒二級燃燒室等離子發(fā)生器內(nèi)套筒二級

17、燃燒室外套筒中心筒一級燃燒室一次風(fēng)粉風(fēng)箱周界風(fēng)壁溫?zé)犭娕?圖2 等離子點火燃燒器方案示意圖3.2.3 等離子發(fā)生器的設(shè)計方案采用集開放式磁穩(wěn)與機(jī)械、電磁壓縮于一體復(fù)合結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器，其功率為50150kW連續(xù)可調(diào).采用雙拉伐爾噴管復(fù)式陽極，避免煤粉對其污染，其材料為具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化的特殊合金，壽命在1000小時以上；陰極為高速噴嘴、強(qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)，材料由特殊合金與銅質(zhì)材料組合而成，壽命在50小時以上，且更換方便。在托電一期的實際運(yùn)行壽命可達(dá)80100小時。參見圖3 陰極燒損質(zhì)量與時間的曲線。在控制系統(tǒng)增加了陰極壽命預(yù)測系統(tǒng)，可在陰極失效前報警，便于運(yùn)行、檢修人員及時更換。陰、陽極

18、的磁穩(wěn)線圈均為水冷結(jié)構(gòu)。突破了前人所用的等離子發(fā)生器電極結(jié)構(gòu)與材料，成功的付諸工程應(yīng)用。 圖3陰極燒損質(zhì)量與時間的曲線采用了抗氧化特殊合金的陰、陽極，實現(xiàn)了以空氣作為等離子載體，不需專供惰性氣體保護(hù)電極，既簡化了系統(tǒng)，又大幅度的降低了運(yùn)行費(fèi)用。等離子發(fā)生器作為本公司的定型產(chǎn)品，和各型等離子燃燒器相配合已成功地點燃貧煤、劣質(zhì)煙煤、煙煤和褐煤。已應(yīng)用于盤山發(fā)電廠、托克托一期、大同第二發(fā)電廠、軍糧城電廠等多臺大型機(jī)組，性能可靠，運(yùn)行穩(wěn)定。其外形圖見圖4及附錄。圖4 復(fù)合式等離子發(fā)生器3.3電氣系統(tǒng)設(shè)計由于每臺鍋爐安裝了4套等離子點火裝置，每套裝置需要用戶提供380VAC/200KVA的電源，所以每臺

19、鍋爐在點火階段需要用戶提供4路共計800KVA的電源。電源分別經(jīng)隔離變壓器接至等離子控制柜，輸出的直流電送至就地點火裝置上，運(yùn)行人員通過安裝在主控室立盤上的觸摸CRT進(jìn)行引弧、停弧操作，并可調(diào)整控制柜輸出的直流電壓和電流。應(yīng)考慮現(xiàn)場每臺機(jī)組的低壓配電備用容量，決定是否需要增設(shè)新的點火變壓器為等離子點火系統(tǒng)供電。為節(jié)約電廠的改造成本，每兩臺鍋爐的等離子點火裝置可共用一套等離子電源柜和隔離變壓器，在電源柜出口設(shè)切換設(shè)備，運(yùn)行人員可分別選擇兩臺鍋爐的等離子點火裝置供電進(jìn)行點火。但按此方案改造，共用電源系統(tǒng)的兩臺鍋爐不能同時利用等離子點火設(shè)備進(jìn)行點火。電氣系統(tǒng)設(shè)備的布置及安裝位置選擇的原則：通風(fēng)良好、

20、環(huán)境溫度不超過40、環(huán)境潔凈、無漏水、無粉塵污染、與等離子燃燒器距離較近、便利設(shè)備運(yùn)輸及安裝。具體電源取向及電源柜、隔離變壓器的布置應(yīng)由電力設(shè)計院根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計確定。單臺等離子點火電源控制裝置性能參數(shù)見下表：序 號名 稱單 位參 數(shù)1電源及控制裝置額定電源電壓V380 -510最大輸入功率KVA200最大輸出直流電壓（DC）V375最大輸出直流電流（DC）A400正常工作電壓范圍（DC）V250360正常工作電流范圍（DC）A290320適用頻率范圍Hz4565運(yùn)行環(huán)境溫度0-40防護(hù)等級IP20隔離變壓器絕緣等級F級2電功率最低輸出功率KW50最大輸出功率KW150額定輸出功率KW8511

21、0另外，電廠需要為2臺冷卻水泵（380VAC/22kw×2）和2臺火檢冷卻風(fēng)機(jī)（380VAC/7.5kw×2）提供電源。等離子電氣一次系統(tǒng)見附圖。3.4 磨煤機(jī)冷爐制粉方案設(shè)計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煤粉的來源問題。本方案采用本爐制粉，其系統(tǒng)簡單、運(yùn)行方便，關(guān)鍵是解決制粉用熱風(fēng)的來源問題。熱風(fēng)的來源可采取鄰爐來風(fēng)或另設(shè)旁路以電加熱或蒸汽為熱源自制熱風(fēng)，保證鍋爐冷態(tài)啟動時，磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)干燥出力的要求。根據(jù)江西豐城電廠新建機(jī)組的實際情況，同時借鑒相關(guān)的成功經(jīng)驗，本設(shè)計中采用在A磨煤機(jī)入口熱風(fēng)管道加裝蒸汽加熱器的方案。加熱器

22、系統(tǒng)示意圖如下圖所示。蒸汽加熱器的汽源參數(shù)及布置等具體方案需與各方協(xié)商確定。圖5：蒸汽加熱器系統(tǒng)示意圖3.5 控制系統(tǒng)與FSSS、DCS接口設(shè)計3.5.1 等離子點火系統(tǒng)的控制方案方案一: 另設(shè)觸摸屏方式等離子控制系統(tǒng)適應(yīng)性較寬，能自成獨立的系統(tǒng)， 控制主機(jī)選用Simens S7300系列可編程控制器。人機(jī)界面選用日本Digital公司的液晶顯示觸摸屏，型號為GP-2500。工程師工作站可以選用任一型號PC機(jī)，工程師可以在工作站上對整個系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，調(diào)整。運(yùn)行人員可以在觸摸屏上對整個等離子點火煤粉燃燒器及系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和啟弧、?；　⒐β收{(diào)節(jié)、參數(shù)設(shè)置等操作。等離子點火系統(tǒng)中的冷卻水泵、火檢冷卻風(fēng)

23、機(jī)的控制也在此觸摸屏上完成。方案一只要把觸摸屏(10英寸,增強(qiáng)色16位)安裝在集控室便于操作的立盤上，控制系統(tǒng)安裝在800×600的安裝板上，安裝板固定在立盤后面。與鍋爐DCS的接口僅包含少量的DI/DO點，清單如下：l DCS輸出信號：MFT信號A磨煤機(jī)跳閘信號l 等離子點火系統(tǒng)輸出信號：等離子點火器運(yùn)行信號共4點等離子點火系統(tǒng)故障報警信號送光字牌其中大唐盤山和托克托基建工程以及多數(shù)改造工程均采用此方案。方案一的優(yōu)點是整套系統(tǒng)簡單，可靠。方案二: DCS操作方式等離子操作控制可納入DCS系統(tǒng)，成為DCS控制系統(tǒng)的一部分。把等離子的控制做到DCS畫面上，可以方便運(yùn)行人員操作，便于管理

24、。元寶山電廠即采用這種方案，但在控制柜保留了觸摸屏，以便調(diào)試。等離子控制系統(tǒng)和DCS的連接方式有兩種，一種采用硬接線的連接方式，該方式安全可靠，但需要增加DCS的硬件模塊，具體I/O清單見下表。其中軍糧誠，平?jīng)觯氵\(yùn)等電廠等離子改造選用該方案。另一種連接為軟通訊方式和DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該通訊方式可支持MODIBUS協(xié)議，PROFIBUS協(xié)議或TCP/IP協(xié)議等。其中佳木斯電廠同上海新華DCS，巨化電廠同和利時DCS，元寶山電廠同INFO 90 DCS等均采用通訊方式和DCS進(jìn)行聯(lián)系，且整套控制系統(tǒng)完整，運(yùn)行安全可靠。DCS增加的硬件I/O清單DO啟動#1冷卻水泵啟動#2冷卻水泵啟動#1火檢風(fēng)

25、機(jī)啟動#2火檢風(fēng)機(jī)停止#1冷卻水泵停止#2冷卻水泵停止#1火檢風(fēng)機(jī)停止#2火檢風(fēng)機(jī)備用#1冷卻水泵備用#2冷卻水泵備用#1火檢風(fēng)機(jī)備用#2火檢風(fēng)機(jī)MFT跳閘(至PLC) 斷弧報警 （熱工信號）A磨 跳閘(至PLC)B磨 跳閘(至PLC)DI#1冷卻水泵運(yùn)行#2冷卻水泵運(yùn)行#1火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行#2火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行#1水泵遙控/就地#2水泵遙控/就地#1風(fēng)機(jī)遙控/就地#2風(fēng)機(jī)遙控/就地 冷卻水泵出口壓力低冷卻風(fēng)機(jī)出口壓力低 備用 備用以下為單只等離子燃燒器通訊點，根據(jù)改造燃燒器數(shù)量乘4。DI#1通訊正常（PLC來)#1水流量滿足(PLC來)#1整流器正常(PLC來)#1斷弧報警(PLC來)#1遙控/就地(

26、PLC來)#1風(fēng)壓滿足(PLC來)#1啟弧成功(PLC來)備用AI#1角設(shè)定電流(PLC來)#1角實際電流(PLC來)#1角設(shè)定電流(PLC來)#1一次風(fēng)速（PLC來）#1-1壁溫?zé)犭娕迹↘）#1-2壁溫?zé)犭娕迹↘）DO#1啟動(至PLC)#1角停止(至PLC)#1角電流增(至PLC)#1角電流減(至PLC)3.5.2 鍋爐FSSS邏輯修改鍋爐進(jìn)行等離子點火系統(tǒng)改造后，需對原FSSS系統(tǒng)進(jìn)行部分邏輯修改，以滿足鍋爐利用等離子點火系統(tǒng)啟動的要求。結(jié)合新建機(jī)組特點，同時參考其它直吹式制粉鍋爐的改造經(jīng)驗，初步建議對FSSS邏輯進(jìn)行如下修改：l 在FSSS中設(shè)計A磨煤機(jī)“正常運(yùn)行模式”與“等離子運(yùn)行模

27、式”兩種運(yùn)行模式，并可相互切換，從而實現(xiàn)磨煤機(jī)FSSS邏輯切換功能；l “正常運(yùn)行模式”運(yùn)行時，A磨煤機(jī)維持原有的FSSS邏輯；l 由S7-300送4個接點信號給鍋爐DCS系統(tǒng)，分別代表4臺等離子點火器運(yùn)行正常，“等離子運(yùn)行模式”運(yùn)行時，A磨煤機(jī)FSSS啟動條件中增加4臺等離子點火器運(yùn)行正常的條件，同時略去點火能量滿足的條件；l 在主控室光字牌上增加“等離子點火裝置故障”信號，任一角等離子點火裝置異常時，S7-300送信號至光字牌發(fā)聲光報警；l 任一角等離子點火裝置異常時，DCS自動投入斷弧燃燒器對應(yīng)的油槍；l 當(dāng)A磨在“等離子運(yùn)行模式”下運(yùn)行時，任意兩角等離子裝置工作故障，聯(lián)鎖停A磨煤機(jī)，此

28、邏輯在FSSS中由4個等離子點火器運(yùn)行信號判別；l 當(dāng)A磨在“等離子運(yùn)行模式”運(yùn)行時，A磨煤機(jī)跳閘，聯(lián)鎖等離子點火器跳閘；l 鍋爐MFT時，等離子點火器應(yīng)跳閘，并禁啟；l A磨煤機(jī)運(yùn)行時，A層燃燒器的火焰保護(hù)仍采用鍋爐原有的火檢裝置，爐膛滅火保護(hù)邏輯不變。3.6 等離子煤粉點火輔助系統(tǒng)設(shè)計3.6.1輔助系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容輔助系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容包括四部分：1) 壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計2) 冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計3) 圖像火檢監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計4) 一次風(fēng)風(fēng)速測量在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計3.6.2壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計等離子發(fā)生器采用穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子載體。根據(jù)電廠壓縮空氣系統(tǒng)的配置情況，可利用電廠的雜用壓縮空氣系

29、統(tǒng)為等離子發(fā)生器供氣。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計的主要參數(shù)如下：Ø 最低氣壓：0.1Mpa（調(diào)節(jié)閥后0.05Mpa）；Ø 最高氣壓：0.4Mpa；Ø 空氣壓力調(diào)節(jié)范圍：0.01 0.02MpaØ 消耗量（單臺等離子發(fā)生器）：150Nm3/hØ 含油量：小于10mg/m3（空氣）在等離子點火器停止工作以后，為節(jié)約壓縮空氣，將停止為等離子點火器供壓縮空氣，此時為冷卻點火器并達(dá)到密封的效果，將由圖像火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)為等離子點火器供冷卻風(fēng)。參見附圖。另外，等離子壓縮空氣系統(tǒng)也可以用高壓離心風(fēng)機(jī)代替，具體方案可以另行商定。3.6.3冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計為保護(hù)等離子裝置本

30、身，需用水冷卻陰、陽極和線圈。單個燃燒器用水量為10t/h，其中線圈用水采用無壓回水（出口為大氣壓）；出入口壓差不小于0.2Mpa。冷卻水采用除鹽化學(xué)水，經(jīng)母管分別送至就地點火發(fā)生器內(nèi)，再分三路分別送入線圈和陰、陽極，就地安裝壓力表、壓力開關(guān)和手動閥，壓力滿足信號送回主控PLC。冷卻水系統(tǒng)設(shè)計的基本參數(shù)如下：Ø 最小壓力：0.20MpaØ 正常壓力：0.3MpaØ 最大壓力：0.5MpaØ 最大流量：10t/hØ 等離子發(fā)生器冷卻水差壓0.20.3MpaØ 水質(zhì)要求： 除鹽水，溫度40冷卻水水源取自鍋爐除鹽水補(bǔ)水箱，回水返回除鹽水箱。

31、冷卻水系統(tǒng)的所有管材、閥門、泵殼、葉輪均選用不銹鋼，不會對水箱的水質(zhì)造成影響。參見附圖。在鍋爐固定端0m安裝2臺冷卻水泵，冷卻水泵設(shè)備規(guī)范如下:流量：40 m3揚(yáng)程：80 m電機(jī)功率：22 kw3.6.4圖像火檢監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計為監(jiān)視等離子點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A層4支燃燒器上各安裝1套圖像火檢裝置。具體方案為在燃燒器的側(cè)面位置開孔安裝探頭，具體位置待定，單角組成示意參見圖6。探頭套管的前端內(nèi)部安裝有CCD攝像機(jī)，其視頻信號送至集控室內(nèi)的4畫面分割器，經(jīng)處理后送到全爐膛火焰電視，運(yùn)行人員可在點火初期同時監(jiān)視4個等離子點火裝置的火焰，并可以隨時切換至全爐膛火焰。圖6 圖

32、象火焰監(jiān)視系統(tǒng)組成如果現(xiàn)場原有的火檢冷卻風(fēng)容量有限，需要增加2臺火檢冷卻風(fēng)機(jī)為4支圖像火檢探頭提供冷卻風(fēng)。冷卻風(fēng)管道系統(tǒng)圖參見附圖。冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)備規(guī)范：型號：LLX-I-550/2500 總風(fēng)量：2500 NM3/h 出口風(fēng)壓：5500Pa 電功率：7.5KW 3.6.5一次風(fēng)風(fēng)速測量系統(tǒng)的設(shè)計說明為便于等離子煤粉燃燒器煤粉濃度、速度的控制，在進(jìn)行改造的磨煤機(jī)出口四根一次風(fēng)管上各安裝一套風(fēng)速在線監(jiān)測裝置，用于在線監(jiān)測磨出口一次風(fēng)速，方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整。一次風(fēng)速系統(tǒng)設(shè)計見圖7。由靠背管產(chǎn)生差壓信號，通過取壓管將壓力信號傳入差壓變送器，為防止取壓管堵粉，接入壓縮空氣吹掃，由2個三通電磁閥進(jìn)行吹

33、掃和正常測量切換。在壓縮空氣總管設(shè)置調(diào)節(jié)閥調(diào)整和穩(wěn)定壓縮空氣壓力。整個系統(tǒng)的控制通過安裝于主控室的PLC完成，顯示和控制通過10.4”觸摸屏完成。圖7 一次風(fēng)速系統(tǒng)設(shè)計圖4 運(yùn)行方式說明4.1運(yùn)行方式選擇的原則1) 運(yùn)行方式的選擇要以保證鍋爐的安全為首要出發(fā)點。2) 對應(yīng)大型直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐，運(yùn)用等離子煤粉點火技術(shù)不強(qiáng)求實現(xiàn)完全無油啟動，而以省油為目的。因此油系統(tǒng)不應(yīng)完全取消，可考慮簡化油系統(tǒng)，并可以降低油槍出力。4.2運(yùn)行方式說明鍋爐的燃燒系統(tǒng)在進(jìn)行了等離子點火裝置及制粉系統(tǒng)的改造后，已具備了冷態(tài)直接點燃煤粉、實現(xiàn)無油點火啟動的能力，但由于江西豐城電廠新建的磨煤機(jī)為？型，該磨煤機(jī)不能空載運(yùn)

34、行，長期運(yùn)行的最小出力為？t/h。在鍋爐冷態(tài)啟動之初，這樣大的煤粉量點燃噴入爐膛，是否會造成鍋爐的升溫升壓速率過快、汽包壁溫差過大、水冷壁受熱不均、鍋爐整體膨脹不能保證等問題，需要計算。如果磨煤機(jī)最低出力不能滿足鍋爐的升溫升壓速率，為保證整個機(jī)組安全啟動，借鑒類似應(yīng)用等離子點火裝置啟動的經(jīng)驗，點火初期我們建議首先利用油燃燒器進(jìn)行鍋爐點火，投入油槍后將鍋爐汽包壓力升至0.4Mpa左右，同時關(guān)閉鍋爐空氣門、凝汽器建立真空、旁路系統(tǒng)投入，此時啟動等離子點火裝置及A制粉系統(tǒng)，控制磨煤機(jī)出力在2025 t/h，將保證鍋爐的升溫升壓速率安全范圍內(nèi)。另外，在實際啟動中，可以采取適當(dāng)提高鍋爐上水溫度、點火后適

35、當(dāng)增加鍋爐通風(fēng)量、加強(qiáng)燃燒調(diào)整、控制較高的汽包水位等技術(shù)措施，使鍋爐升溫、升壓速率的控制在規(guī)程規(guī)定的范圍，從而保證鍋爐水冷壁受熱均勻、鍋爐整體膨脹速率要求。此后，機(jī)組可利用等離子點火燃燒器完成汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)等工作，此期間油槍可部分或全部退出運(yùn)行，鍋爐不再消耗燃油。5 經(jīng)濟(jì)效益分析5.1直接經(jīng)濟(jì)效益新建工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組在試運(yùn)期間要經(jīng)過鍋爐吹管、整定安全閥、汽機(jī)沖車、機(jī)組并網(wǎng)、電氣試驗、鍋爐洗硅運(yùn)行、機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行等許多階段，此期間由于鍋爐無法投磨或無法完全斷油運(yùn)行，因此要耗費(fèi)大量的燃油。根據(jù)電力部最新頒布的試運(yùn)導(dǎo)則中的規(guī)定，600MW機(jī)組試運(yùn)期間燃油消耗的標(biāo)準(zhǔn)定量為9000噸。如果在機(jī)組試運(yùn)初期投入等離子煤粉點火系統(tǒng)，將可以使整個試運(yùn)期間的燃油消耗控制在2000噸以內(nèi)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。江西豐城電廠一臺機(jī)組按常規(guī)方法試運(yùn)所需燃油耗費(fèi)計算：燃油消耗：9000噸燃油價格：0.3萬元/噸 燃油耗費(fèi)：0.3×9000 = 2700（萬元）