等離子無油點(diǎn)火技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)用

1、精選等離子無油點(diǎn)火技術(shù)在流化床鍋爐運(yùn)用的前景foreground of Plasma Igniting Technology for Application inCFB Boilers【摘要】本文主要針對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)在循環(huán)流化床鍋爐的實(shí)際應(yīng)用和工藝考慮問題提出 一些技術(shù)分析，以便對(duì)有關(guān)情況作更進(jìn)一步的探討和研究。Abstract：this paper is included of the technical analysis about the practicalapplication for plasma igniting in CFB boilers and its related pr

2、ocess policy. The basictarget is lead the experts to its future deeply research and discover.【關(guān)鍵詞】CFB等離子點(diǎn)火 問題 技術(shù)應(yīng)用 結(jié)構(gòu)工藝Key words: CFB plasma igniting problems technicalapplication structure process 0引言國(guó)電電力科環(huán)集團(tuán)所屬的*電力技術(shù)股份有限公司是國(guó)內(nèi)唯一具有多項(xiàng)成 熟自主技術(shù)的等離子點(diǎn)火應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)公司， 具有一流的專業(yè)人才結(jié)構(gòu)和完善 的產(chǎn)、學(xué)、研一體化管理模式。 在當(dāng)今能源和經(jīng)濟(jì)危機(jī)的雙重市

3、場(chǎng)推動(dòng)的前提下， 公司非常注意對(duì)CFB機(jī)組的專項(xiàng)技術(shù)儲(chǔ)備，目前更加大了對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng) 用方面的研發(fā)工作，基于二十多年來對(duì)循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用技術(shù)的全面深入研究，我們的CFB專家隊(duì)伍已取得非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并形成了很多的獨(dú)到見解和專項(xiàng)技術(shù)， 已被CFB領(lǐng)域廣泛認(rèn)可。我們?cè)?35MW、300MW循環(huán)流化床點(diǎn)火風(fēng)道制造和設(shè)計(jì) 項(xiàng)目以及所有類型和容量的CFB機(jī)組的技術(shù)改造、基建調(diào)試、運(yùn)行優(yōu)化、節(jié)能 降耗和脫硫工藝改進(jìn)等諸多項(xiàng)目上取得了相當(dāng)多的業(yè)績(jī)和成功案例， 理論上也構(gòu) 成了自有的基礎(chǔ)體系。今后一段時(shí)間內(nèi)，我們將在等離子點(diǎn)火技術(shù)的CFB應(yīng)用 方面投入大量的的人力和財(cái)力資源， 力求從工業(yè)示范、 實(shí)驗(yàn)研

4、究、 性能優(yōu)化和工 藝結(jié)構(gòu)優(yōu)化等內(nèi)容上獲得進(jìn)一步的進(jìn)展，做到技術(shù)務(wù)實(shí)求新，工作認(rèn)真細(xì)致。1 CFB鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)難度淺析目前來看，對(duì)于等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐的工程項(xiàng)目來說， 最 影響技術(shù)成敗的幾個(gè)方面的關(guān)鍵點(diǎn)如下。1.1采用燃煤來替代燃油的基本品質(zhì)要求近年來隨著能源危機(jī)和經(jīng)濟(jì)危機(jī)雙重壓力的影響， 國(guó)際油價(jià)的波動(dòng)很大， 且 預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)仍然會(huì)持續(xù)走高， 國(guó)內(nèi)柴油價(jià)格將不會(huì)低于每噸6000元的基本底線。這就迫使很多大中型火力發(fā)電廠在市場(chǎng)推動(dòng)的作用下，主 動(dòng)采用無油點(diǎn)火技術(shù)以降低啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃的燃油消耗。 作為純粹的無油點(diǎn)火 技術(shù)來講，國(guó)務(wù)院和國(guó)家發(fā)改

5、委的有關(guān)文件已明確新建機(jī)組和大型節(jié)能型機(jī)組技 改必須無條件地接受無油或微油點(diǎn)火技術(shù)，精選為此，燃煤的基本品質(zhì)問題就成為主 導(dǎo)條件之一被提出來。流化床鍋爐燃用劣質(zhì)煤和其他有足夠熱值的氣、 液態(tài)廢物燃料也是其廣泛發(fā) 展的基本支撐點(diǎn)之一，因而使得CFB鍋爐等離子無油或微油點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用到實(shí) 際的工程總需要考慮專門引進(jìn)一些較優(yōu)質(zhì)煤種來實(shí)現(xiàn)燃煤對(duì)燃油的替代過程。根據(jù)目前的成功經(jīng)驗(yàn)和成熟范例的情況， 為保證相當(dāng)高的成功率， 要求達(dá)到 起碼的CFB啟動(dòng)燃煤品質(zhì)如下：干燥無灰基揮發(fā)份Vdaf30%或空干基揮發(fā)分Vad23%;收到基低位發(fā)熱 量18MJ/kg;燃煤全水分w7%收到基灰分w20%哈氏可磨系數(shù)48。1

6、.2煤粉制備系統(tǒng)的基本要求制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)充分考慮煤粉的研磨細(xì)度和制粉均勻性，要求煤粉細(xì)度R90W15%均勻性指數(shù)n1.0。此外，每套制粉系統(tǒng)的安全連續(xù)運(yùn)行小時(shí)數(shù)至少可保證1500小時(shí)以上，能 夠?qū)崿F(xiàn)冷風(fēng)制粉和基本無故障啟停要求， 控制單元能夠?qū)崿F(xiàn)隨鍋爐保護(hù)狀態(tài)的聯(lián) 動(dòng)關(guān)系，具有足夠的信號(hào)聯(lián)絡(luò)通道和簡(jiǎn)易操作的要求。 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的機(jī)械外在 噪音應(yīng)小于100db?？蛇x用制粉系統(tǒng)的基本形式為鋼球磨煤機(jī)或中速碾壓類磨煤 機(jī)，系統(tǒng)方面應(yīng)考慮中間儲(chǔ)倉式或可調(diào)直吹式制粉系統(tǒng)， 盡量采用負(fù)壓體系以防 粉塵污染。1.3煤粉輸送與給粉方式要求基于防爆安全的技術(shù)考慮， 建議煤粉輸送系統(tǒng)盡可能采用高濃度的密相輸送

7、系統(tǒng)。一般來講其控制濃度應(yīng)為： 中間儲(chǔ)倉系統(tǒng)的粉倉前煤粉輸送管道或鍋爐之 間煤粉轉(zhuǎn)移管道按煤粉濃度為215kg/kg實(shí)現(xiàn)密相輸送; 直吹系統(tǒng)或粉倉下面一 次風(fēng)管則可按照實(shí)際需求，按0.250.5kg/kg煤粉濃度以最短的路徑送入燃燒器。給粉方式按中間儲(chǔ)倉鎖氣式旋轉(zhuǎn)給料機(jī)原理或螺旋式氣封給粉機(jī)原理實(shí)現(xiàn)； 而直吹式系統(tǒng)則考慮負(fù)壓原理的排粉機(jī)出力可調(diào)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)粉量調(diào)節(jié)， 如果密封 狀態(tài)良好也可采取正壓潔凈式一次風(fēng)機(jī)原理來調(diào)節(jié)。煤粉輸送要求克服1020kPa的空間壓力和顆粒群的阻礙作用，這一點(diǎn)上我 們已經(jīng)予以充分的重視， 并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和設(shè)計(jì)方案上予以實(shí)施， 同時(shí)更對(duì)密封方 案做了很可靠的改進(jìn)設(shè)計(jì)。精選

8、1.4床下點(diǎn)火風(fēng)道對(duì)等離子點(diǎn)火燃燒器的要求床下點(diǎn)火風(fēng)道及其后續(xù)風(fēng)道的斷面熱負(fù)荷和容積熱負(fù)荷都是嚴(yán)格限制的，一 般情況 下斷面 熱負(fù)荷 控制 為30004000kW/m2； 而容 積熱 負(fù) 荷控制為230320kW/m3。這樣就要求我們的床下風(fēng)道點(diǎn)火裝置必須在一個(gè)受迫的有限空 間內(nèi)燃燒，對(duì)應(yīng)的火焰形狀和火炬長(zhǎng)度成為關(guān)鍵控制對(duì)象。因此，在設(shè)計(jì)床下點(diǎn)火裝置時(shí)， 必須慎重地對(duì)所對(duì)應(yīng)的燃料量進(jìn)行控制， 有 時(shí)簡(jiǎn)單地對(duì)煤粉量的床下部分根據(jù)熱量加倍似乎不很合適， 必須顧及到火焰充滿 度與燃燒器出力之間的關(guān)系。 此外，盡可能使得火焰的絕對(duì)長(zhǎng)度不超過布風(fēng)板以 下300mm以上路徑；直徑方向的粗細(xì)要占據(jù)50%以下

9、通道截面積且不出現(xiàn)火焰 偏斜。為此， 床下燃燒器的設(shè)計(jì)中必須考慮火焰整形所需的周界二次風(fēng)、環(huán)向多 孔或多孔隙單層或雙層的環(huán)向氣膜二次風(fēng)。另外，與床上CFB煤粉等離子點(diǎn)火燃燒器一樣，流化床的煤粉點(diǎn)火燃燒器 燃盡率必須超過80%，否則很難保證床溫理想控制和防爆燃機(jī)制， 而一般的煤粉 爐點(diǎn)火燃燒器煤粉燃盡率在一次風(fēng)噴口為30%左右即可，剩余的依靠上下各層二 次風(fēng)來分級(jí)燃盡。這樣就要求圍繞CFB煤粉燃燒器噴口火焰附近，至少要形成 局部的富氧環(huán)境。 整流二次風(fēng)同時(shí)具備火焰熱煙氣溫度控制作用， 將點(diǎn)火風(fēng)道的 出口煙氣溫度限制在850C以下，并利用氣墊原理將火焰與壁面隔離開來。煤粉量的限制必須達(dá)到原來油槍出

10、力的一倍重量出力以下。1.5床上點(diǎn)火等離子燃燒器的要求流化床鍋爐的布風(fēng)板以上爐膛區(qū)域充滿830kg/m3濃度的復(fù)雜流場(chǎng)固體粉 塵顆粒，其作用對(duì)流化床本身的流態(tài)化燃燒過程至關(guān)重要， 但對(duì)點(diǎn)火燃燒器的煤 粉火焰或燃油火焰具有消極的影響， 如何克服揚(yáng)塵的火焰阻擋和燃燒弱化效應(yīng)是 實(shí)現(xiàn)可靠點(diǎn)火的關(guān)鍵點(diǎn)。 為此，區(qū)別于床下點(diǎn)火燃燒器的是其外周界二次風(fēng)的設(shè) 計(jì)必須遵從二級(jí)或二級(jí)以上的雙通道或多通道布風(fēng)原則， 同時(shí)要求最外側(cè)的二次 風(fēng)要選擇一次風(fēng)壓或一次風(fēng)壓以上的更高壓周界風(fēng)， “護(hù)送”一次風(fēng)和內(nèi)周界二 次風(fēng)所形成的高燃盡率火焰順暢地進(jìn)入爐內(nèi)空間， 實(shí)現(xiàn)強(qiáng)烈、 穩(wěn)定、受控和連續(xù) 的火焰行程，同時(shí)滿足溫控要求

11、。外層周界風(fēng)的高壓 “風(fēng)套管” 的內(nèi)部區(qū)域，為火焰形成產(chǎn)生了一個(gè)理想的低 阻力通道， 便于火焰鉆入料層物料當(dāng)中， 有效加熱床料且對(duì)屏式過熱器和屏式再 熱器不構(gòu)成任何顯著不良影響。1.6煤粉倉的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)取舍選擇的要求精選作為煤粉倉的設(shè)計(jì)，必須保證立料腿的高差至少達(dá)到1.5米以上，形成良好氣封。與此同時(shí)， 配套適宜的機(jī)械式或氣封式鎖氣裝置。 還必須考慮啟停階段低 粉位狀態(tài)下的穩(wěn)定性影響以及清空粉倉所需的吹掃過程， 加裝必要的粉位計(jì)， 注 意監(jiān)測(cè)料位和粉倉溫度。粉倉需要有專門的布袋除塵器，保證環(huán)境清潔。對(duì)于大多數(shù)CFB機(jī)組來說，不要求過大的體積和龐雜的附屬環(huán)節(jié)，一般情 況下人力疏松已滿足防堵措施要

12、求。 總體來說，240t/h左右的CFB應(yīng)滿足總煤 粉倉容量為1825m3,兩個(gè)粉倉或集中式的一個(gè)粉倉；450t/h左右的CFB應(yīng)滿足總煤粉倉容量為3845m3,兩個(gè)粉倉或集中式的一個(gè)粉倉；1025t/h左右的CFB應(yīng)滿足總煤粉倉容量為8595m3，四個(gè)粉倉或集中式的兩個(gè)粉倉。粉倉建議為不銹鋼結(jié)構(gòu),內(nèi)襯光滑；也可以為混凝土結(jié)構(gòu)加鋼制內(nèi)襯。1.7對(duì)流態(tài)化過程的影響以及布風(fēng)均勻性的設(shè)計(jì)要求考慮到有可能對(duì)流化均勻性的影響,建議床上部分應(yīng)采取外周界風(fēng)高達(dá)65m/s以上流速的射流控制基礎(chǔ)，幾何計(jì)算角度以穿越料層物料后。而床下部分 則應(yīng)更強(qiáng)調(diào)火焰?zhèn)鞑サ臏囟葓?chǎng)分布影響，如果布風(fēng)面積小于15m2則盡可能采取側(cè)

13、給風(fēng)和預(yù)燃的單點(diǎn)火燃燒器方案，且注意引導(dǎo)段足夠的燃燒份額。1.8鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求對(duì)于鍋爐整體來說， 等離子點(diǎn)火裝置所完成的主要任務(wù)在于鍋爐的啟動(dòng)和低 負(fù)荷穩(wěn)燃，需要我們充分考慮過程因素控制的關(guān)鍵。CFB等離子點(diǎn)火裝置與煤 粉爐類似裝置有較大的不同，要求我們單獨(dú)地依靠煤粉火焰就可以確保個(gè)物料的 較高的燃盡率和穩(wěn)定運(yùn)行。其煤粉火焰的行程或者是要穿越高濃度的粉塵環(huán)境， 或者是在一個(gè)較小空間內(nèi)經(jīng)整形而產(chǎn)生的火焰燃燒， 整個(gè)燃燒器類似于某種熱煙 氣發(fā)生器的裝置，否則很難實(shí)現(xiàn)安全的火焰輸送過程， 這一點(diǎn)與煤粉爐有所不同。 為了達(dá)到這樣的效果，要求我們的CFB等離子燃燒器（可簡(jiǎn)稱CFB-

14、PIB：plasma igniting burner）具有燃燒熱負(fù)荷較寬范圍可控的特點(diǎn)，滿足20%鍋爐熱 負(fù)荷以下的安全適應(yīng)能力。 事實(shí)上， 這一點(diǎn)對(duì)燃油燃燒器也有所要求，但兩者的 燃燒后效應(yīng)是不同的， 需要設(shè)計(jì)時(shí)予以考慮和量化， 這一點(diǎn)正是*電力所擅長(zhǎng)的， 可以在投入設(shè)備之前進(jìn)行各類關(guān)聯(lián)性實(shí)驗(yàn)室研究分析工作， 不斷對(duì)樣件進(jìn)行冷模 和熱態(tài)試燒改進(jìn)工作。設(shè)計(jì)的燃煤火焰需要與料層溫度分布均勻性相適應(yīng)， 熱煙氣貫穿床料過程中 必須不破壞流化，只能促進(jìn)燃燒而不能惡化爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)分布。精選2等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用到流化床鍋爐的優(yōu)勢(shì)分析2.1 CFB等離子煤粉燃燒器燃燒過程各自獨(dú)立、可控區(qū)別于燃油點(diǎn)火方式的是，

15、 煤粉火焰可以很方便地實(shí)現(xiàn)安全的燃燒熱的獨(dú)立 機(jī)械調(diào)整，而燃油燃燒器的出力和火焰相互之間在切換油槍時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的波 動(dòng)，各個(gè)燃燒器不能獨(dú)立地得到單個(gè)穩(wěn)定控制， 油泵的不良工作狀態(tài)和油壓調(diào)節(jié) 波動(dòng)使整體的油燃燒器都會(huì)發(fā)生異變，很難保證全過程的穩(wěn)定控制。煤粉燃燒器各自的獨(dú)立性很好， 只受對(duì)應(yīng)給粉機(jī)調(diào)節(jié)特性和燃燒器自身性能 的影響，相互之間基本沒有干擾。 只要點(diǎn)火成功， 完全可以根據(jù)自己的配風(fēng)要求 和過程熱負(fù)荷限制，確定一個(gè)準(zhǔn)確的給粉量，啟動(dòng)或穩(wěn)燃過程最需要這一點(diǎn)。2.2徹底消除了煤、油混燒帶來的問題采用煤粉點(diǎn)火方案后， 脫硫裝置、石灰石系統(tǒng)、 靜電除塵器和布袋除塵器都 不再受到投油過程的禁用限制，

16、 可以隨時(shí)予以投入， 確保環(huán)保指標(biāo)的全過程達(dá)標(biāo)， 解決了帶油啟動(dòng)的除塵不正常問題。對(duì)于煤油混燒階段的不完全燃燒和結(jié)焦趨勢(shì)加大的情況， 各型鍋爐都非常敏 感，另外還存在著瓦斯氣體積存的麻煩。 取消或減少摻入燃油比例會(huì)使這些困難 得以解決， 至少可以降低由煤油混燒轉(zhuǎn)為純煤工況時(shí)的溫度階躍的可能性， 使床 溫的控制趨于平緩，易于實(shí)現(xiàn)正常850900C床溫運(yùn)行，結(jié)焦的可能性大為降低。 采用油點(diǎn)火啟動(dòng)方式轉(zhuǎn)換切風(fēng)時(shí)，很容易造成12C/min以上溫升率，產(chǎn)生快速高溫結(jié)焦，也消除了油霧化不良時(shí)在風(fēng)道或料層內(nèi)的積存爆燃和局部燒結(jié)現(xiàn)象。2.3啟動(dòng)初始階段對(duì)爐內(nèi)溫度的合理控制從燃燒來講，要求啟動(dòng)過程中燃燒強(qiáng)度和穩(wěn)

17、定狀態(tài)在床料升溫的全過程都達(dá)到很理想的程度，尤其是在300C以下的低溫階段更應(yīng)重視?？梢詫?shí)現(xiàn)在鍋爐未 正式投入燃料以前實(shí)現(xiàn)400750C范圍內(nèi)任何一個(gè)料層溫度的動(dòng)態(tài)恒定過程，便于屏式再熱器、 屏式過熱器和其他工質(zhì)冷卻流量較小時(shí)的受熱面安全，使得鍋爐在很小蒸發(fā)量下的受熱面不至于因?yàn)闇囟鹊囊蛩囟a(chǎn)生超溫爆管、 整體變形和膨 脹異常。這一點(diǎn)，是比較主要的一個(gè)內(nèi)容，對(duì)減緩受熱面變形有極大的好處。事實(shí)上，作為一個(gè)單獨(dú)可以自我保持穩(wěn)定燃燒的環(huán)節(jié)， 燃煤火焰更易于形成 貫穿料層的長(zhǎng)焰區(qū)， 溫度惰性和耐久性更好。 料層溫度在啟動(dòng)和低負(fù)荷下的最高 值不應(yīng)超過精選720E，否則疲勞失效極限為680C730C的高溫

18、段優(yōu)質(zhì)合金鋼實(shí)際 不能夠承受太高的床溫，煤點(diǎn)火技術(shù)正好克服了這一缺憾。2.4煤點(diǎn)火技術(shù)可以幫助機(jī)組實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的安全啟動(dòng)過程設(shè)計(jì)的煤點(diǎn)火基本熱負(fù)荷為12%20%，個(gè)別的鍋爐可以實(shí)現(xiàn)8%的最低煤點(diǎn) 火熱負(fù)荷穩(wěn)定過程，這就形成了非常有利于汽輪機(jī)組的啟動(dòng)條件。在啟動(dòng)時(shí)，首先讓鍋爐以最低的熱負(fù)荷逐漸升溫， 達(dá)到一個(gè)很穩(wěn)定的最低熱 負(fù)荷，這樣就可以在主蒸汽參數(shù)達(dá)到溫度260340C、主蒸汽壓力為0.8 2.0MPa、 主蒸汽流量425t/h時(shí)開始3MW300MW的各容量汽輪發(fā)電機(jī)組的汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、 并網(wǎng)，等到機(jī)組穩(wěn)定轉(zhuǎn)速并接帶基礎(chǔ)負(fù)荷時(shí)，我們可以按照需求逐步增加帶負(fù)荷 能力，一旦各方面條件成熟，即可逐漸升至啟

19、動(dòng)容量CFB煤粉燃燒器的最高負(fù) 荷，并限制床溫在合適的范圍， 隨時(shí)具備正常投煤操作的條件， 比以往對(duì)煤油混 燒的擔(dān)心就徹底消除了，極大提高了平緩的啟動(dòng)過程的掌控能力。2.5煤粉點(diǎn)火燃燒器能節(jié)約大量的燃油由于替代了燃油消耗， 使得流化床鍋爐也能夠?qū)崿F(xiàn)無油或少油點(diǎn)火啟動(dòng)， 這 樣就大量地減少了啟動(dòng)燃料成本的消耗， 帶來可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 為此，可以很便 利地獲得啟動(dòng)收益，構(gòu)成煤粉點(diǎn)火的價(jià)值核心。對(duì)一臺(tái)135MW的床上點(diǎn)火CFB鍋爐、27噸左右的啟動(dòng)耗油來說，其燃油燃料成本約為165000元人民幣；而改用優(yōu)質(zhì)煙煤進(jìn)行點(diǎn)火的話， 約消耗50噸左右的煤粉， 折合大約42000元人民幣， 兩者相對(duì)比產(chǎn)生每次

20、約123000元人民幣的收益。針對(duì)其他的床下點(diǎn)火的一臺(tái)135MW的床下點(diǎn)火CFB鍋爐、15噸左右的啟動(dòng)耗油來說，其燃油燃料成本約 為100000元人民幣；而改用優(yōu)質(zhì)煙煤進(jìn)行點(diǎn)火的話，約消耗30噸左右的煤粉， 折合大約24000元人民幣，兩者相對(duì)比產(chǎn)生每次約75000元人民幣的收益。2.6對(duì)于摻入煤泥等劣質(zhì)煤的流化床的穩(wěn)燃貢獻(xiàn)隨著煤價(jià)的上漲， 電廠逐步意識(shí)到劣質(zhì)煤摻燒的重要性。 但這些泥煤等劣質(zhì) 煤的混入，使點(diǎn)火投煤的床溫要求提高， 甚至于后期低負(fù)荷下還要進(jìn)行助燃操作。 而煤粉啟動(dòng)燃燒器所提供的煤粉火焰，具有優(yōu)于燃油火焰的穩(wěn)定性和擴(kuò)散能力， 覆蓋的物料范圍較為廣泛，易于產(chǎn)生流暢的加熱環(huán)境。這樣對(duì)

21、于劣質(zhì)煤穩(wěn)燃具有 不可比擬的穩(wěn)燃和啟動(dòng)優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵時(shí)刻可以充當(dāng)主燃燒力的一部分， 填充劣質(zhì)煤 失穩(wěn)的缺憾部分。精選2.7解決了大型流化床鍋爐不易進(jìn)行壓火操作的不足相對(duì)于中小鍋爐來講， 大型循環(huán)流化床鍋爐蓄熱能力相對(duì)不足， 不宜進(jìn)行壓 火操作和過于迅速的熱恢復(fù)啟動(dòng)。而CFB煤粉啟動(dòng)燃燒器具有類似于熱煙氣發(fā) 生器的功能， 能夠很方便地隨時(shí)予以啟動(dòng)點(diǎn)火， 也不要求過于繁瑣的點(diǎn)火狀態(tài)和 正常運(yùn)行狀態(tài)的切換， 溫度和配風(fēng)的變動(dòng)性降低到最低程度， 實(shí)現(xiàn)了故障狀態(tài)下 安全可靠的點(diǎn)火操作，可以快速啟動(dòng)。解決了壓火的難題與瓦斯防爆的困難。3CFB等離子點(diǎn)火技術(shù)基本特點(diǎn)的分析與建議3.1煤粉火炬的局部控制因素考慮鑒

22、于煤粉火焰相對(duì)比較發(fā)散， 聚攏能力略遜色于燃油火焰， 這就要求我們?cè)O(shè) 法通過環(huán)形風(fēng)、 氣膜風(fēng)、 高壓周界風(fēng)來控制火焰形狀和長(zhǎng)短關(guān)系。 熱煙氣發(fā)生器 性質(zhì)的燃燒器本身， 就要非常注重容器內(nèi)容積熱負(fù)荷的限制， 斷面熱負(fù)荷也要適 應(yīng)于特定的燃燒強(qiáng)度和穩(wěn)燃要求。 燃燒器設(shè)計(jì)是不能簡(jiǎn)單地根據(jù)燃油出力放大一 倍來考慮煤粉量，更多地應(yīng)考慮不同粉量所形成的火焰長(zhǎng)度、寬度和整形狀態(tài)， 避免對(duì)爐內(nèi)屏式受熱面和點(diǎn)火風(fēng)道的傷害，也要照顧到火焰的整體覆蓋程度。床上燃燒器的火焰， 通過高壓環(huán)形風(fēng)形成的物料內(nèi)空間環(huán)狀風(fēng)通道， 可以安 全可靠地送入密相區(qū)正常燃燒， 并達(dá)到相當(dāng)高的燃盡率。 為保持較好的穩(wěn)燃狀態(tài)， 擴(kuò)容式的煤粉

23、燃燒器預(yù)燃段會(huì)采用耐火保護(hù)層的概念或氣膜風(fēng)保護(hù)的形式，這是 一個(gè)全新的設(shè)計(jì)理念，一些高科技手段將加以應(yīng)用。床下受限空間的燃燒主要針對(duì)如何排灰、 限制火炬長(zhǎng)度、 保證射流寬度和絕 對(duì)保證80%以上燃盡率幾個(gè)方面， 同時(shí)也對(duì)原來的點(diǎn)火風(fēng)道加以適當(dāng)技改， 至少 應(yīng)增加足夠數(shù)量和風(fēng)速的高壓環(huán)形風(fēng)設(shè)計(jì)。對(duì)于給粉的防回火設(shè)計(jì)和順暢落粉的工藝考慮主要依靠專門結(jié)構(gòu)及其氣力 密封來實(shí)現(xiàn)， 我們要正視高壓背景環(huán)境對(duì)給粉及火焰輸送過程的特殊性要求， 沒 有充分的設(shè)計(jì)模擬和試燒工作證明， 就堅(jiān)決不能投入工業(yè)應(yīng)用。 此外，根據(jù)實(shí)際 需求，還可以在*自己的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬粉塵雨幕對(duì)火焰的干擾破壞性影響， 切實(shí) 體現(xiàn)火炬模擬的

24、充分性，使我們的技術(shù)始終處于絕對(duì)的領(lǐng)先和很高的可靠性。3.2制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案循環(huán)流化床鍋爐燃用燃料粒徑較大，不設(shè)有相應(yīng)的一次風(fēng)粉系統(tǒng)，因此， 不能滿足等離子點(diǎn)火燃燒器燃用煤粉的需求。 為此需要建設(shè)一套制粉、 送粉系統(tǒng)。一次風(fēng)粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則是：精選1）、在保證安全的前提下，盡量降低初投資；2）、盡量利用現(xiàn)有的設(shè)備和系統(tǒng)；3）、能夠做到一套制粉系統(tǒng)，多臺(tái)鍋爐使用。 一次風(fēng)粉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以有如下三種方案：如電廠同時(shí)有煤粉鍋爐，而且煤粉鍋爐的煤質(zhì)非常好，符合流化床鍋爐等離子點(diǎn)火的要求。那么可以采用如下方案：1、循環(huán)流化床鍋爐安裝12個(gè)小型粉倉，粉倉下安裝給粉機(jī)。2、等離子點(diǎn)火燃燒器安裝在原床上或床

25、下油槍處，一次風(fēng)來自原鍋爐的一次風(fēng)機(jī)。3、煤粉從煤粉爐的粉倉下面，通過氣力輸送系統(tǒng)輸送到流化床鍋爐的粉倉 中。該氣力輸送系統(tǒng)示意圖如下：i.iJin上討山t -J.*財(cái)片啊.恍加l“m,話I.上- *悴時(shí)砌ItJbM也何罪4鮭如電廠沒有煤粉爐或煤粉爐的煤質(zhì)較差， 不適合循環(huán)流化床鍋爐等離子點(diǎn) 火的需要，那么需要單獨(dú)建設(shè)一套制粉系統(tǒng)，然后將制成的煤粉通過氣力輸送系 統(tǒng)送到流化床鍋爐的就地粉倉中。為降低投資，可以一套制粉系統(tǒng)對(duì)應(yīng)多臺(tái)鍋爐。流化床鍋爐的粉倉、給粉機(jī)、一次風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案同方案一。該制粉系統(tǒng)屬于成熟技術(shù)， 磨煤機(jī)可以采用鋼球磨或者中速磨， 根據(jù)鍋爐 容量的不同，可以選擇不同出力的磨煤機(jī)

26、，其初投資從十幾萬元到幾十萬元不等。*公司熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)安裝了一套中速磨制粉系統(tǒng)，可供電廠參考。如下圖:全套設(shè)備示奩圖DIAGRAM OF THE COMPLETE SET精選-3比*孔ME*j區(qū)舟Bl f謎if駅.-Ifaun.電*JHrs. TfawJMtara u-ja-in1JATWi|J UfaA 拇pT-.uK*tr4 ur. rL25%的煙煤類型燃煤 具有非常好的商業(yè)運(yùn)用業(yè)績(jī)， 成功率極高。 最近在俄羅斯成功點(diǎn)燃揮發(fā)分相對(duì)較 低的哈巴煤(Vdaf=20.5%)、且配套錘擊磨煤機(jī)的哈巴地區(qū)某電站鍋爐，最具說 服力的是這臺(tái)鍋爐的歷史， 該爐曾經(jīng)在俄羅斯等離子專家們努力了近三十年后無 法采

27、用等離子成功點(diǎn)火后放棄的原型爐， 該業(yè)績(jī)爐膛1耳匸3匸21精選已被俄羅斯很多家報(bào)紙和電視臺(tái) 報(bào)道，并給予非常高的評(píng)價(jià)。目前在韓國(guó)已有五臺(tái)600MW以上機(jī)組成功業(yè)績(jī)， 臺(tái)灣和平電力已有兩臺(tái)660MW機(jī)組的建設(shè)業(yè)績(jī)，歐共體、能源部和東西亞很多 國(guó)家已經(jīng)十分關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)， 并以開始正式的意向性接觸， 不久將陸續(xù)在這些地 域獲得合同。該技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)， 一是可以煤替代燃油， 年節(jié)約數(shù)百萬噸的火力發(fā)電耗 油；二是運(yùn)行成本低，僅為燃油運(yùn)行成本的1020%;三是輔助系統(tǒng)安全，避免 了因燃油而造成的時(shí)有發(fā)生的火災(zāi)和人身傷亡事故； 四是避免了有油點(diǎn)火不能投 電除塵器而造成的冒黑煙等環(huán)保問題； 五是簡(jiǎn)化了電站燃

28、料系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)電站鍋爐 單一燃料運(yùn)行。等離子體點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鍋爐技術(shù)性能的理解和經(jīng)驗(yàn)， 沒有 良好的市場(chǎng)聲譽(yù)和強(qiáng)大的技術(shù)儲(chǔ)備沒有辦法實(shí)現(xiàn)成功的商業(yè)應(yīng)用， 而循環(huán)流化床 技術(shù)正是我們二十三年來最充分的積累，*公司有多人從事過多年的CFB運(yùn)行 與檢修，并有相當(dāng)權(quán)威性的專家們主導(dǎo)這方面的專業(yè)學(xué)術(shù)研究和運(yùn)用， 已完成六 臺(tái)自主改進(jìn)型135MW/300MWCFB點(diǎn)火風(fēng)道及系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造，在技術(shù)上引用了 最先進(jìn)的理念。此外已在某電廠一臺(tái)135MWCFB機(jī)組上開始了等離子點(diǎn)火的技 術(shù)合作，產(chǎn)品不久完成安裝投入使用。一九九八年， 由原中國(guó)國(guó)家電力公司立項(xiàng)重點(diǎn)攻關(guān)， 在國(guó)家科技部、 國(guó)家經(jīng) 貿(mào)委、國(guó)

29、家發(fā)展改革委員會(huì)等單位的大力支持下， 項(xiàng)目承擔(dān)單位國(guó)電科技環(huán)保集 團(tuán)公司*電力技術(shù)有限公司在充分總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)關(guān)鍵技術(shù)難題做了大量的工作， 攻克了多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)， 申請(qǐng)了十幾項(xiàng)專利 (其中國(guó)際專利一項(xiàng)) ， 形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DLZ200型等離子點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)， 并使該技術(shù)達(dá) 到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用水平。2000年9月28日，原中國(guó)國(guó)家電力公司針對(duì)該技術(shù)召開鑒定及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交 流會(huì)，與會(huì)專家鑒定結(jié)論認(rèn)為：“該成果解決了多項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵問題， 達(dá)到了世界 領(lǐng)先水平”。2001年，等離子點(diǎn)火裝置被中國(guó)國(guó)家五部委確認(rèn)為“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn) 品”，為了進(jìn)一步積極慎重地推廣等離子點(diǎn)火，2002年7月，中

30、國(guó)國(guó)家電力公 司組織專家組對(duì)全國(guó)等離子點(diǎn)火的推廣情況進(jìn)行調(diào)研， 組織編寫電站鍋爐等離 子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用指南 。隨后，等離子點(diǎn)火裝置產(chǎn)業(yè)化示范工程被中國(guó)國(guó)家環(huán)保 總局確認(rèn)為國(guó)家重點(diǎn)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)（A類），2003年該項(xiàng)目榮獲“中國(guó)電力 科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)”,2004年榮獲“國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)” 。自2000年取得技術(shù)鑒定以來，該技術(shù)在商業(yè)應(yīng)用中得到較快發(fā)展，已形成 較完善的系列產(chǎn)品,具有廣泛的適用性.截至2008年12月，*電力技術(shù)股份有限 公司等離子煤粉點(diǎn)火裝置已經(jīng)完成或正在實(shí)施的大型電站煤粉鍋爐已超過470余臺(tái)， 其中機(jī)組容量從50MW精選至1000MW機(jī)組，已節(jié)約燃油費(fèi)用67億多元人 民幣

31、。這些機(jī)組燃用的煤種包括貧煤、煙煤、褐煤；制粉方式既有中間貯倉式， 也有直吹式，而以直吹式為多；磨煤機(jī)有鋼球磨、中速磨、風(fēng)扇磨、雙進(jìn)雙出磨 等；燃燒方式既有四角切圓燃燒，又有墻式燃燒；有直流燃燒器，亦有旋流燃燒 器?；竞w了國(guó)內(nèi)外大型電站鍋爐的各種不同燃燒方式、 不同制粉方式的各種 爐型。這其中除少數(shù)電廠是技術(shù)改造外， 絕大多數(shù)是基建機(jī)組。 應(yīng)用實(shí)踐證明該 技術(shù)點(diǎn)火穩(wěn)燃靈活可靠。在大型基建機(jī)組上的成功應(yīng)用，不僅使每臺(tái)機(jī)組節(jié)約了幾千噸的調(diào)試用油， 同時(shí)還簡(jiǎn)化了燃油系統(tǒng)， 減少了貯油罐的容量， 降低了油槍出力， 減少了建設(shè)油 系統(tǒng)的占地，節(jié)省了基建初投資。 目前擁有內(nèi)蒙古東勝電廠等三座無燃油示范

32、電 廠的成功業(yè)績(jī)。這些年以來,大多數(shù)已運(yùn)用*等離子技術(shù)的3001000MW火電燃 煤主力機(jī)組在基建調(diào)試期都實(shí)現(xiàn)了無油啟動(dòng)和點(diǎn)火， 應(yīng)用效果很好。 該技術(shù)已進(jìn) 行了大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，且得到了市場(chǎng)廣泛的認(rèn)可，其可靠性、穩(wěn)定性、安全性 和適應(yīng)性都在實(shí)際應(yīng)用中得到了證實(shí)。等離子點(diǎn)火原理及說明可參考有關(guān)附件說明。4.2循環(huán)流化床鍋爐對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)運(yùn)用的技術(shù)特點(diǎn)4.2.1循環(huán)流化床鍋爐的燃燒特點(diǎn)循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)最大特點(diǎn)是通過物料循環(huán)系統(tǒng)在爐內(nèi)循環(huán)反復(fù)燃燒和低溫燃燒，循環(huán)流化床的床溫一般控制在850-900C左右。循環(huán)流化床燃燒時(shí)大量的固體顆粒被煙氣帶出爐膛， 在爐膛出口處的分離器將固體顆粒分離下

33、來并經(jīng)過反料器送回爐床內(nèi)再燃燒， 如此反復(fù)循環(huán)， 就形成了循環(huán)流化床。 由于 循環(huán)燃燒使燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間大大增加， 直至燃盡， 流態(tài)化的燃燒是以 高擾動(dòng)、固體粒子強(qiáng)烈混合以及沒有固定床面和物料循環(huán)系統(tǒng)為其特征， 被煙氣 攜帶床料經(jīng)氣固分離器后， 返回床內(nèi)繼續(xù)燃燒。 物料的這種多次循環(huán)和爐膛內(nèi)固 體粒子劇烈碰撞混合，提高了燃燒效率和鍋爐的燃燒效率。床內(nèi)惰性熱物料在任何時(shí)候都占全部床內(nèi)固體物料的97-98，床內(nèi)的含碳量只占1.5%3%,床內(nèi)98%以上惰性熱物料的巨大熱容量以及流態(tài)化燃 燒過程，使得燃燒熱強(qiáng)度增大，其爐膛截面熱強(qiáng)度可達(dá)2.88MW/m2（300MW機(jī)W型煤粉爐為4.71MW/

34、m2）,爐膛容積熱強(qiáng)度可達(dá)0.821.7MW/m2,爐 內(nèi)水冷壁傳熱系數(shù)是煤粉爐的數(shù)倍。4.2.2針對(duì)CFB等離子點(diǎn)火的技術(shù)運(yùn)用考慮等離子煤粉點(diǎn)火燃燒器是等離子點(diǎn)火裝置的重要組成部分， 其性能必須滿足 通過等離精選子電弧直接點(diǎn)燃煤粉的需要， 同時(shí)又受到機(jī)組原設(shè)計(jì)的限制， 需要統(tǒng)籌 考慮等離子燃燒器的布置位置、 點(diǎn)火和穩(wěn)燃的能力、 出力的大小、 以及作為燃燒 器單獨(dú)使用時(shí)的性能要求等。設(shè)計(jì)CFB等離子燃燒器的原則如下。a在保證燃燒器可靠點(diǎn)燃、高效燃燒、不發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象的前提下，最大限度 地保持原設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特性，避免對(duì)鍋爐物料流化和爐內(nèi)溫度場(chǎng)產(chǎn)生較大的影響。b能夠在循環(huán)流化床正式投煤點(diǎn)火以前可以充當(dāng)

35、獨(dú)立的燃燒支持系統(tǒng)， 幫助 機(jī)組輕松地完成鍋爐、汽輪機(jī)和整個(gè)熱力系統(tǒng)的暖機(jī)、沖轉(zhuǎn)、定速、并網(wǎng)和接帶 基本負(fù)荷的全部過程。c此外，為確保鍋爐耐火澆注料的舒適膨脹和控制幾本負(fù)荷參數(shù)，建議等離 子點(diǎn)火煤粉射流所具備的燃燒熱功率不超過鍋爐最大熱負(fù)荷的23%。d燃燒器進(jìn)行改造時(shí)，僅需將原設(shè)計(jì)油槍的位置布置為等離子煤粉燃燒器， 燃燒器輸出熱功率不變最大給煤出力應(yīng)為原來油燃燒器油量的兩倍左右， 使用煤 量通過給粉機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)控制。c需要定制一個(gè)中間粉倉，用于來粉的良好控制和儲(chǔ)備，該粉倉可以共用。也可以根據(jù)場(chǎng)地情況，采用正壓的或負(fù)壓的直吹式給粉調(diào)節(jié)一次風(fēng)系統(tǒng)。d煤粉的來源可以采用自制粉、 就近輸粉、 外購等方

36、式， 僅需要一個(gè)造價(jià)不 超過幾十萬元的制粉及輸粉系統(tǒng)即可， 多臺(tái)廠內(nèi)機(jī)組則只需要公用一個(gè)制粉系統(tǒng) 和多路輸粉系統(tǒng)。e充分考慮爐內(nèi)復(fù)雜的湍流固體顆粒對(duì)煤粉火焰的破壞性影響， 燃燒器屬于 專用的具有預(yù)燃室、 強(qiáng)流導(dǎo)向風(fēng)和預(yù)混段功能的多級(jí)自穩(wěn)燃直流燃燒器， 燃燼率 不小于85%。f煤粉細(xì)度R9o30%熱值18000kJ/kg、灰分w25%是對(duì)煤粉質(zhì)量的基本要求，煤矸石電廠、燃用普通燃煤和其他燃用劣質(zhì)煤的CFB機(jī)組需要訂購這樣的煤種。g一般情況下，對(duì)于具有床上點(diǎn)火油槍的CFB鍋爐，不建議更改床下點(diǎn)火風(fēng) 道，僅需要對(duì)床上點(diǎn)火燃燒器進(jìn)行等離子改造即可， 可以簡(jiǎn)化由于粉塵所帶來的 排灰問題和火炬引導(dǎo)困難；

37、而對(duì)于僅有床下點(diǎn)火風(fēng)道的等離子改造必須加裝排灰 管和火炬引導(dǎo)二次風(fēng)環(huán)或噴嘴組， 此時(shí)也建議將床上下二次風(fēng)口作為等離子煤粉 點(diǎn)火燃燒器改進(jìn)點(diǎn)，在點(diǎn)火后可正常地采用雙二次風(fēng)概念供風(fēng)。4.3煤質(zhì)是否滿足等離子點(diǎn)火要求的可行性分析 鍋爐燃料的燃燒特性是等離子煤粉點(diǎn)火裝置設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，通過等離子 發(fā)生器的合理布置、 等離子燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 合理分配內(nèi)燃式燃燒器內(nèi)的熱負(fù) 荷，在保證點(diǎn)火的前提下， 實(shí)現(xiàn)防止結(jié)焦和提高燃燒效率是等離子精選煤粉點(diǎn)火裝置 設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮的因素。通常循環(huán)流化床鍋爐燃用煤種煤質(zhì)較差，大多屬于灰分較大、揮發(fā)份較低 的煤質(zhì)，而且煤的發(fā)熱量很低，屬于較難著火的煤，直接用這種煤來進(jìn)行點(diǎn)火，

38、 往往會(huì)產(chǎn)生如下問題：1、煤粉發(fā)熱量低，投入熱量少，不能滿足鍋爐啟動(dòng)要求；2、煤粉的燃盡率低，造成底料中積聚了大量熱量，可能導(dǎo)致結(jié)焦等問題；3、煤中灰分多，點(diǎn)火過程中產(chǎn)生的爐渣增加了底料量，可能導(dǎo)致局部流化 不暢。4、煤質(zhì)灰分大，較難被磨制成粉，所以將不得不加大磨煤機(jī)的出力和送粉 系統(tǒng)的容量。精選由于啟動(dòng)過程僅需要少量的燃煤，建議采購神木神府煤、大同煙煤、印尼 煙煤等類似易燃煤種，如燃用神府，那么煤中的灰分僅占10%左右，按每次點(diǎn)火燃用煤粉60100噸來計(jì)算，那么每次點(diǎn)火產(chǎn)生的灰渣的總量為610噸，按煤 粉鍋爐的計(jì)算方法，其中90%是飛灰，貝吐曾加的大渣僅為6001000kg,不會(huì)對(duì) 鍋爐的底料構(gòu)成大的影響。4.4等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等離子點(diǎn)火輔助系統(tǒng)主要包括：等離子載體風(fēng)系統(tǒng)、圖像火檢系統(tǒng)、冷卻水 系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和其他的煤粉鍋爐的設(shè)計(jì)要求完全 相同。設(shè)計(jì)方案是成熟的。一套等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示：4.4.1等離子載體風(fēng)系統(tǒng)等離子載體為穩(wěn)壓、潔