等離子點火與微油點火的應用

1、等離子點火與微油點火的應用一、等離子點火與微油點火的工作原理1、等離子的點火原理是：利用直流電流在等離子載體空氣中接觸引弧，并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設計的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T5000K的，溫度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，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應是在氣相中進行，使混合物組分的粒級和成分發(fā)生變化，有助于加速煤粉的燃燒，大大地減少點燃煤粉所需要的引燃能量。這樣就可以用很低的能量點燃部分煤粉。然后，以內(nèi)燃，逐級放大的方式，將整個燃燒器點燃，實現(xiàn)用等離子弧直接點火的目

2、的。2、氣化微油點火燃燒器的工作原理是：先利用壓縮空氣的高速射流將燃料油直接擊碎，霧化成超細油滴進行燃燒，同時用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進行初期加熱，擴容，后期加熱，在極短的時間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性極強、其傳播速度極快超過聲速、火焰呈完全透明狀（根部為藍色，中間及尾部為透明白色），火焰中心溫度高達15002000。微油氣化油槍燃燒形成的高溫火焰，使進入一次室的濃相煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)份迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內(nèi)與稀相煤粉混合并點燃稀相煤粉，實現(xiàn)了煤粉的

3、分級燃燒，燃燒能量逐級放大，達到點火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需引燃能量。滿足了鍋爐啟、停及低負荷穩(wěn)燃的需求。二、等離子點火與微油點火的系統(tǒng)組成1、等離子點火系統(tǒng)主要有：等離子體點火燃燒器、等離子體發(fā)生器、等離子體電源及控制系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、風粉在線檢測系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)以及火焰檢測等系統(tǒng)構成。等離子燃燒器改造一般布置在下層原主燃燒器位置，將該下層燃燒器一部或全部改造為等離子燃燒器，600MW以下的鍋爐，一般每臺爐設26臺等離子燃燒器，800MW以上鍋爐一般設8臺等離子燃燒器。2、氣化微油點火燃燒器一般安裝在最下層的一層或二層主燃燒器位置，安裝數(shù)量與等離子基本相

4、同。系統(tǒng)構成：由燃油系統(tǒng)、送粉系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等部分組成。燃油系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、高壓風系統(tǒng)及氣化小油槍等組成?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)機組控制系統(tǒng)不同而采取不同方式，主要有就地手動控制與遠程保護、PLC控制與FSSS聯(lián)合保護、DCS控制與BMS（或FSSS）保護等幾種。 輔助系統(tǒng)包括一次風速在線監(jiān)測、燃燒器壁溫監(jiān)測、圖象火焰監(jiān)測、二次風等系統(tǒng)構成。三、煤種適應性1、從實際使用情況看，等離子對煤質(zhì)穩(wěn)定性的要求較高，主要是因為不同的煤質(zhì)穩(wěn)定點燃所需的點火能量不同，等離子技術的點火輸入功率一般為110kW左右（約10kg油的發(fā)熱量），容量增加時電氣設備也要相應增加，較為困難，因此輸入功率的提

5、高受到一定的限制。等離子點火技術對于Aar 35的煙煤，可以做到無油點火；對于Aar3545的煙煤，可以做到節(jié)油點火；對于，Var 19的煙煤等離子點火已經(jīng)較難適應。對于Mt25，Aar30的褐煤，可以實現(xiàn)無油點火，對于Mt28，Aar14的褐煤,可以實現(xiàn)節(jié)油點火。對于Mt=4042%的褐煤，目前點火困難，需用大油槍伴燒。對于貧煤，等離子點火技術僅在50MW機組上有運行業(yè)績。對于無煙煤，國內(nèi)等離子點火尚無業(yè)績。2、氣化小油槍點火技術實際是借鑒了等離子點火的系統(tǒng)工程技術，只是將等離子發(fā)生器換為了氣化油槍，同時又可適當調(diào)節(jié)和增加功率。因此，對于煤種的適應性好于等離子點火技術。它可以適應于所有煙煤，

6、但是對于Var 19的煙煤小油槍的出力將提高到150kg/h以上。對于貧煤和無煙煤，小油槍要完全借鑒等離子點火的技術就有較大困難。因為等離子弧不消耗氧氣，小油槍點火必須消耗氧氣。對于煙煤，小油槍所需油量較小，煤油搶風的問題不突出，對于貧煤和無煙煤，小油槍的油量需要達到150300kg/h，煤油搶風造成無法將煤粉引燃的問題非常突出。為了解決煤油搶風的問題，目前通常的措施，是對小油槍配風。這又帶來流速遠高于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，無法點燃的問題。同時燃燒器的阻力也上升到系統(tǒng)難于滿足要求的地步，以至于煤粉也難于送入燃燒器。四、冷爐點火冷爐點火方式有多種選擇：先點燃大油槍，待爐內(nèi)溫度升高，熱風溫度可以滿足制粉系

7、統(tǒng)制粉后投入等離子或氣化小油槍點火，再撤出大油槍；利用鄰爐熱風制粉或在磨煤機入口加裝暖風器的方式，滿足點火初期制粉的需要，直接用等離子或氣化小油槍點火啟動； 等離子和氣化小油槍標準化設計都配有冷爐制粉系統(tǒng)，主要是在進行改造的燃燒器對應磨煤機的入口安裝暖風器，暖風器的設計既要保證在冷爐階段的制粉出力的要求，又不能對管道阻力造成較大影響，一些工程設計中安裝旁路以減小通風阻力。通過降低點火初期的磨煤機出力和采用管道煤粉濃縮技術保證煤粉穩(wěn)定的點燃，減小初期機組啟動熱負荷。冷爐點火階段，兩種點火方式均能滿足鍋爐冷態(tài)啟動曲線的要求，但對于超臨界機組，有的電廠由于擔心存在過熱器氧化皮脫落的問題，剛開始點火時

8、升溫速率較高（在規(guī)程要求之內(nèi)），可能會造成氧化皮的脫落。為避免此種情況的發(fā)生冷爐點火時先投大油槍暖爐后再用等離子或小油槍的點火方式，這一問題的關鍵，是降低初始功率。有些氣化微油點火設計單位認為，啟動階段與常規(guī)油槍相比，熱負荷較為集中，會造成鍋爐膨脹不均，因此，建議開始啟動階段先用大油槍伴燃一段時間，以使鍋爐膨脹均勻。實際上煤火焰較長，加熱應當更均勻，更可能是因為磨煤機的降出力措施不力，初始投入熱量無法滿足啟動曲線的要求所造成。五、鍋爐點火初期煤粉量鍋爐點火初期的煤粉量受兩個因素影響，一是鍋爐的初始燃燒率，二是磨煤機的最小出力。根據(jù)等離子點火的測試結(jié)果，初始燃燒率不超過額定負荷的5%，對于600

9、MW亞臨界機組燃用神華煤滿負荷時總煤量在225噸左右，考慮到冷爐點火初期的燃盡率，如為85，機組啟動時的燃煤量不能超過13.2噸。磨煤機的最小出力是直接反映鍋爐剛啟動時的輸入熱量，最小出力大于鍋爐初始燃燒率時，鍋爐的溫升速率會提高，如HP983磨煤機燃用神華煤時設計出力最大出力是63.5t/h，最小出力一般為最大出力的25，即15.8t/h，大于鍋爐初始燃燒率。因此，為減小溫升速率過高，對于大型機組必須設法進一步降低磨煤機的出力（低于磨煤機設計最小出力）。但磨煤機的最小出力受磨煤機型式，干燥、研磨、通風、基本出力、磨煤機振動的制約。等離子和氣化微油點火設計廠家與運行電廠都已通過試驗調(diào)整，如采取

10、調(diào)整磨煤機加載、控制風溫等方法，但各電廠進一步降低后的磨煤機最低出力差別較大，即使是同型號、同煤種的磨煤機由于控制措施的不同差別也很大，如HP983磨煤機的磨煤機的最小出力范圍在714之間。一般出力過低時磨煤機振動較大，磨煤機安全運行受到威脅。因此，磨煤機出力的降低是有一定限度的。同時磨煤機的出力降低后由于風量不是等比降低的，造成煤粉濃度下降，在煤粉濃度低于0.20kg/kg時對于等離子點火技術較難點燃，氣化微油點火技術由于油量較大，輸入熱量是等離子的2倍以上，所以點燃能力較強，但為保證點火的可靠性，兩種技術都采用了管道煤粉濃縮技術。因設計能力和專利的限制，各個廠家的濃縮方式和效果有所區(qū)別，等

11、離子點火技術管道濃縮技術比較成熟，能夠確保管道平均煤粉濃度在0.160.2kg/kg 的條件下可靠地點燃，這對于縮短磨煤機啟動到點燃，確保點火時不發(fā)生爆燃有重要作用。六、助燃效果與低負荷穩(wěn)燃性能在鍋爐正常運行期間，等離子和氣化微油點火設備處于備用狀態(tài)，有些電廠反映：經(jīng)過改造的等離子或氣化微油點火燃燒器作為主燃燒器使用時，穩(wěn)燃性能有所下降。當鍋爐接近或達到最低不投油穩(wěn)燃負荷以下時，等離子點火或氣化微油點火設備可投入穩(wěn)定負荷。但如果進行等離子或氣化微油點火改造后的制粉系統(tǒng)處于停備狀態(tài)這時的穩(wěn)燃及時性最差，因制粉系統(tǒng)啟動需要投入消防蒸汽35分鐘，這種情況下可能起不到穩(wěn)燃作用。特別是在事故狀態(tài)下，如果

12、不能及時投入可能造成機組非停。因此，兩種技術的助燃效果顯然是不及大油槍的。七、可靠性分析等離子點火易損部件主要是陰極和陽極，一般陰極的壽命在100h左右，陽極的壽命在5001000h之間，根據(jù)拉弧時間的長短，制造廠設計了陰陽極壽命監(jiān)測裝置，可作為更換時的參考，但因陰極的壽命相對較短，等離子裝置使用期間，運行維護人員必須加強監(jiān)視和維護，以提高可靠性。等離子點火斷弧，是威脅點火安全的主要問題，主要是需要保證載體風的品質(zhì)，如采用壓縮空氣作為等離子載體，應采用儀用壓縮空氣。氣化微油點火技術最常見的故障是小油槍堵塞造成滅火。對于煙煤由于油槍出力低，霧化裝置孔徑較小，油管路稍有雜物即造成堵塞，造成燃燒器滅

13、火，威脅點火的安全。小油槍積炭堵塞，也是主要故障之一。因此，氣化微油點火技術關鍵在于油管路的施工工藝，必須用氬弧焊打底，電焊蓋面，油管路必須用蒸汽吹掃以后以后才能充油，有的工程安裝過程沒有認真對待，造成小油槍斷油。小油槍主要的維護工作在于濾網(wǎng)和油槍頭的清理，必須保證油的質(zhì)量、管道干凈，根據(jù)濾網(wǎng)壓差的情況定期做一下清理，才能保證投入。因此，綜合比較，氣化微油點火技術由于較等離子點火系統(tǒng)簡單，可靠性高一些。八、燃燒效率燃燒效率的高低與煤種有很大關系，主要影響因素有煤的揮發(fā)分、水分、灰分、煤粉細度等，對于神華煤等離子點火的燃燒效率可以達到8095，氣化微油點火技術由于輸入熱量高燃燒效率更高一些。等離

14、子點火在燃用神華煤的鍋爐上，燃燒效率高達92以上時，也發(fā)生過空氣預熱器、灰?guī)於稳紵?。小油槍煤油混燒，則更應引起注意，甚至有的燃用貧煤的機組點火三小時后就發(fā)生空氣預熱器二次燃燒。為此，等離子點火對此已經(jīng)由有資質(zhì)的單位對一些大機組進行了考核，并制定了防止二次燃燒及防止爆燃的標準化安全措施。氣化微油點火，飛灰可燃物的測量，尚無可靠的數(shù)據(jù)，因大部分電廠是在除塵器灰斗中隨機取的樣品，缺乏準確的測量報告。從運行電廠的整體反映情況看點火初期的飛灰可燃物還是比較高的，應加強空氣預器的吹灰工作，防止尾部自燃，同時也要做好此階段灰的輸送、儲存過程的防自燃措施。九、燃燒器防結(jié)渣、超溫等離子和氣化微油點火技術均采用

15、在燃燒器內(nèi)分級燃燒，逐級放大的方式，燃燒器內(nèi)易造成超溫和結(jié)渣，為防止此現(xiàn)象的發(fā)生。等離子技術放棄了開始采用的徑向點火拉弧方式，此方式在早期使用的多家電廠中均出現(xiàn)了燃燒器內(nèi)結(jié)渣，改為軸向點火的方式，從實際應用的效果看基本上可以避免結(jié)渣的發(fā)生。氣化微油點火技術目前切向和軸向點火方式均采用，也有燃燒器內(nèi)結(jié)渣的信息報道，當設計不當時還有將燃燒器燒壞的問題發(fā)生。兩種技術對燃燒器的壁溫均設有監(jiān)測系統(tǒng)，避免超溫損壞，設計的溫度600，一般正常運行的溫度都在450以下。同時燃燒器的設計還采用了耐高溫和磨損的材料。為了保證煤粉燃燒后，燃燒器筒壁不燒壞，不結(jié)渣，氣化微油微油技術采取下列措施：（1）采用氣膜冷卻，保

16、證燃燒筒壁不燒壞（2）利用高速二次風吹掃壁面，防止結(jié)渣。在早期等離子點火燃燒器中也采取氣膜冷卻技術，但是在作為主燃燒器時，氣膜結(jié)構易于磨損，在發(fā)明了壓差平衡式燃燒器以后，氣膜裝置已經(jīng)淘汰。小油槍采用氣膜冷卻技術，在作為主燃燒器時，磨損后其是否能保持設計性能，尚待考驗。十、燃燒器阻力在進行改造時，氣化微油點火技術遠大于等離子點火技術輸入的熱量，油在點火過程中需要大量的氧氣，存在配置不好向煤粉搶氧的問題，點火用風通過微油助燃風系統(tǒng)送入，風壓1.53kPa，且因燃燒器的有限空間內(nèi)著火氣流整體溫度很高，體積劇烈膨脹等都會導致燃燒器噴口的氣流速度非常高，大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r，會造成火焰燃燒不穩(wěn)定，燃燒效率

17、大幅度降低。因燃燒器阻力也因此增大，特別是點燃貧煤或無煙煤時，造成煤粉送不進爐膛無法點火的問題。對于中間倉儲式系統(tǒng)，由于這一問題在不同電廠多次造成一次風管堵塞。等離子點火技術采用電弧點火的方式，點火源不需氧氣，不會發(fā)生向煤粉搶氧的情況，因此不需送入助燃風來保證初期的著火。因等離子點火整體輸入的熱量較小，燃燒器內(nèi)著火后的煤粉氣流速度低于氣化微油點火。一般不會造成煤粉送不進，或需提高一次風壓力以保證正常送粉的情況。因此，燃燒器設計時應盡量降低阻力的措施，特別是氣化微油點火燃燒器燃用劣質(zhì)煤時是必須解決的關鍵問題。十一、燃燒器不能擺動的影響加裝等離子煤粉點火或氣化微油點火裝置后，燃燒器水平固定不擺動，

18、對鍋爐再熱器汽溫調(diào)節(jié)產(chǎn)生的影響，分析如下。在高負荷時對鍋爐再熱器汽溫調(diào)節(jié)影響不大，主要原因如下： 大型鍋爐一般為六層燃燒器，五層運行，一層燃燒器不擺動，影響很小，尤其為最下層。 300MW、600MW等級四角切圓燃燒方式鍋爐等離子或氣化微油點火燃燒器的設計基本為水平固定不擺動，改造的鍋爐數(shù)量約上百臺，從其實際運行調(diào)試表明，A層燃燒器水平固定不擺動的高負荷時對再熱汽溫的調(diào)節(jié)幾乎沒有影響。低負荷時，對鍋爐再熱汽溫調(diào)節(jié)有一定的影響，因為：對于煤質(zhì)較差，低負荷需要投入等離子或氣化微油的底部燃燒器的機組，此時，為了保證投入燃燒器的緊湊，避免隔層燃燒造成的著火不穩(wěn)定，需要采用下部磨煤機的運行方式，而不能采

19、取中、上層磨煤機的運行方式，這樣會使再熱汽溫降低。十二、燃燒器及系統(tǒng)設計1、燃燒器的設計等離子改造后的燃燒器基本上都是圓形設計，氣化微油點火技術改造燃燒器也相當大部分是圓形的，著火面積小，不如方形燃燒器性能好。國內(nèi)進行等離子或氣化微油改造的單位很多，對燃燒器的設計能力也會較大差別，雖都能滿足點火階段的節(jié)油問題，但由此造成的燃燒器空氣動力工況的改變，作為主燃燒器使用時，與原燃燒器相比對鍋爐安全性和經(jīng)濟性的影響程度的差別也會很大。等離子點火技術因其發(fā)展成熟較早，有過很多的成功和失敗的經(jīng)驗，對燃燒器優(yōu)化設計從實踐經(jīng)驗和理論上積累的大量的數(shù)據(jù)。隨著超臨界機組鍋爐的引入，燃燒技術也日新月異，日本三菱重工

20、MHI公司的雙通道濃淡PM燃燒器、日本巴布考克日立（BHK）的HT-NR3燃燒器，美國B&W的DRB-XCL、RB-4Z燃燒器，三井-巴布科克MBEL的LNASB軸流式燃燒器，阿爾斯通（APU）的強化著火EI煤粉噴嘴都相繼引入。要對這些燃燒器進行改造，既滿足快速、安全、高效率、穩(wěn)定點火的要求又不允許影響這些燃燒器正常運行的性能，不得造成結(jié)渣、超溫、NOx升高、鍋爐效率降低。這就要求主燃燒器在正常運行中，燃燒器出口氣流的動量不變、氣流的速度場、濃度場不變，或不遜于原燃燒器的燃燒組織，其難度是相當高的。為開發(fā)等離子點火技術，等離子研發(fā)單位建設了燃燒器冷態(tài)模化試驗臺和1：1的熱態(tài)試驗臺，經(jīng)過

21、多年努力，在滿足啟動曲線要求，滿足制粉系統(tǒng)運行要求的條件下，基本摸索出了一整套各項參數(shù)互相匹配，定量而不僅是定性的要求，為保證快速、穩(wěn)定、高效地點燃提供了一定的設計的基礎；在不擴大燃燒器流通斷面的前題下，20012002年通過兩年時間的研發(fā)才發(fā)明一項專利解決了內(nèi)燃式燃燒器由于氣流膨脹造成引燃困難的難題，使等離子點火的燃燒效率從2030提高到8095，從而為安全、穩(wěn)定的點火啟動奠定了基礎；較好地地掌握各種新型燃燒器的特點和設計原理，對上述所有墻式燃燒的旋流燃燒器和切圓燃燒的直流式燃燒器都取得了比較成功的改造經(jīng)驗。實踐證明能較好地保證安全穩(wěn)定地點燃，又基本未影響正常燃燒組織。燃燒器的設計氣化微油點

22、火技術基本上是借鑒了等離子點火的經(jīng)驗，但是大多是定性而不是定量地掌握了整個系統(tǒng)工程的設計技術。由于小油槍點火技術難度較小，參與這項技術開發(fā)和應用的廠家較多，在缺少實驗室支持的情況下，在對大機組的燃燒技術理解不夠透徹又缺少實踐的情況下，直接在大型鍋爐上進行小油槍點火的開發(fā)，風險是相當大的。而且，降低內(nèi)燃式燃燒器點燃后氣流速度的問題還很難回避等離子點火的專利。由于采用氣化微油點火技術改造的大機組還比較少，改造后也缺少正規(guī)的考核和鑒定。而且，目前的汽化油槍的出力又難于滿足大機組的要求。因此，在大型機組上大規(guī)模采用氣化微油點火技術，應持慎重態(tài)度，必須予以充分的論證。2、火焰監(jiān)視目前，在火力發(fā)電廠應用的

23、火焰檢測器紅外火焰檢測器、可見光火焰檢測器等。這些火焰檢測都是基于輻射強度的檢測，其原理是用探頭接收火焰發(fā)出的輻射，按其強度的大小判斷火焰的存在與否。對于常規(guī)的直流式燃燒器，其火焰有明顯的預燃區(qū)、著火區(qū)和燃盡區(qū)。等離子點火或氣化微油點火燃燒器的火焰由于是內(nèi)燃，燃燒器出口根本沒有預燃區(qū)（黑龍區(qū)）。而且火焰是粉包火的結(jié)構，在燃燒器出口附近預燃區(qū)和著火區(qū)之間也沒有明顯的界線，火焰周圍的含粉氣流，被卷吸進入主氣流以后，很快就進入燃盡區(qū)。對于火焰檢測探頭視角設計得比較小的紅外線探頭，由于在燃燒器附近找不到明顯的火焰著火區(qū)，因此無法實現(xiàn)有效的探測和保護。如果把探頭對準的部位向爐膛中心延伸，達到燃盡區(qū)，又無

24、法對本燃燒器火焰和背景火焰有效地加以分辨。因此，紅外光和可見光火焰檢測器，也無法有效地對等離子點火火焰進行有效的檢測和保護。國外的有關規(guī)范對這種特殊點火器有明確的要求：根據(jù)美國多燃燒器鍋爐爐膛防外爆內(nèi)爆標準NFPA85C的要求，“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?！?，等離子點火屬于第三類特殊點火器，小油槍點火類似第三類特殊點火器。因此，等離子點火和氣化微油點火系統(tǒng)還必須具有圖像火焰檢測系統(tǒng)， 通過屏幕顯示燃燒器著火情況的裝置，以保證鍋爐的安全運行。目前也有提出采用工業(yè)電視實現(xiàn)啟動監(jiān)視的。全爐膛火焰的監(jiān)視是通過全爐膛工業(yè)電視為運行人員提供鍋爐爐膛中心區(qū)的燃燒情況。但

25、是在等離子點火或小油槍點火的初期，由于爐溫較低，爐膛內(nèi)透明度較低，全爐膛工業(yè)電視，只能看到渾濁的，不斷閃動的圖像，看不到火焰的圖像，更無法看到每一個燃燒器的著火情況，無法觀測到燃燒器噴口火焰情況。如果將工業(yè)電視一對一的觀測燃燒器的著火情況，一方面因為工業(yè)電視的攝像頭無法布置在二次風道內(nèi)，只能安裝在觀火孔，很難觀測到單只火焰的全貌。另一方面工業(yè)電視系統(tǒng)只是一種監(jiān)視手段，不是真正意義上的燃燒器火焰檢測器。這種裝置能通過拍攝的火焰圖像直觀地看到火焰燃燒狀況，但僅是直觀的圖像顯示，不具備火焰監(jiān)測分析功能，無法為DCS或FSSS提供單個燃燒器噴口ON/OFF信號，不能參與鍋爐爐膛保護。因此，工業(yè)電視系統(tǒng)

26、也不宜用于等離子或小油槍點火過程的監(jiān)視和保護。目前全國只有煙臺國電龍源開發(fā)出來了成熟的，圖像火焰檢測系統(tǒng)，并可進入保護。該系統(tǒng)2006年已經(jīng)通過電機工程學會的鑒定。目前，氣化微油點火技術的大多數(shù)廠家還不掌握這一技術。因此，氣化微油點火技術在點火過程的監(jiān)視和保護，還存在一定的不安全的因素。3、FSSS修改無論是等離子點火還是氣化油槍點火，點火前都不投入大油槍，因此，原有FSSS點火初期的油條件必須修改；由于無論是等離子點火還是氣化油槍點火，冷爐啟動點或初期，對于粉包火的火焰結(jié)構，不可能沿用原有FSSS系統(tǒng)對于油槍的保護邏輯；等離子斷弧或小油槍堵塞造成單只燃燒器滅火時的保護等等問題，都需要對原有F

27、SSS系統(tǒng)進行修改，這種修改既要滿足等離子或氣化油槍點火的需要，又不得影響正常運行時的保護。在這方面等離子點火經(jīng)過多年總結(jié)、經(jīng)過有資質(zhì)的單位論證，反復修改，已經(jīng)形成比較成熟的邏輯程序。氣化油槍點火這方面的工作急待加強，不然很難保證點火啟動和正常運行的安全。4、管道濃縮技術磨煤機出力可以降低到額定出力的2540，但是中速磨煤機受風環(huán)最低風速的限制，磨煤機的最低風速只能達到額定風速的7080，再加上一次風管允許最低流速的限制，又必然帶來煤粉濃度無法滿足點火要求的問題，直接影響穩(wěn)定地點燃，進而威脅鍋爐的安全。因此，必須研究開發(fā)高效、低阻、耐磨的濃縮裝置，在整個管道斷面平均濃度不變的條件下，提高燃燒器

28、點火區(qū)的煤粉濃度，保證在低濃度下安全穩(wěn)定的點燃，高效率地燃燒。在這方面，等離子點火已經(jīng)開發(fā)了高效、低阻的管道濃縮技術，保證在磨煤機啟動后能在3080s 內(nèi)安全穩(wěn)定地點燃，防止爐膛爆破的可能。氣化微油點火技術由于油量較大，輸入熱量是等離子點火的2倍以上，所以點燃能力較強，但為保證點火的可靠性，兩種技術都采用了管道煤粉濃縮技術。因設計能力和專利的限制，各個廠家的濃縮方式和效果有所區(qū)別，但是氣化微油點火是否能保證在不同制粉系統(tǒng)和燃燒器都能在3080s 內(nèi)安全穩(wěn)定地點燃，防止爐膛爆破也應當是我們關注的重點。十三、技術支持方面等離子點火技術因其發(fā)展成熟較早，已經(jīng)具有較大規(guī)模的冷熱態(tài)試驗臺，可以對所有改造

29、的燃燒裝置（含入口風粉系統(tǒng)）進行1：1的冷、熱態(tài)試驗，以減少改造的風險。等離子點火有200多人的比較成熟的管理和技術隊伍：有較完備的技術開發(fā)、設計、生產(chǎn)和調(diào)試部門。氣化微油點火技術的廠家多達十幾家，但是沒有一家具有比較完備的實驗手段，具有較為完備的技術支持隊伍。目前來看，即使是比較具有實力的公司也很難具有大規(guī)模推廣的開發(fā)、設計和調(diào)試能力。十四、經(jīng)濟性比較等離子和氣化微油點火經(jīng)濟的性比較，主要從初投資與運行和維護成本、節(jié)約費用等方面進行分析與比較。為了便于比較，全部按燃用煙煤的600MW機組鍋爐進行對比。等離子或氣化微油燃燒器改造一般布置在下數(shù)第一層或第二層原主燃燒器位置，將該下層燃燒器一部份或

30、全部改造為等離子燃燒器，600MW以下的鍋爐，一般每臺爐改26臺燃燒器，800MW以上鍋爐一般改8臺燃燒器。目前一臺爐改四個等離子燃燒器的的最新價格約300萬元左右，若采用氣化微油點火技術與等離子系統(tǒng)功能相當?shù)脑挘友b暖風器、圖像火檢等），成本約150萬元左右。1、新建機組費用（1）運行費用對于燃用神華煤等易燃煤種的電廠，目前使用等離子點火啟動過程中，很多電廠可以做到100節(jié)油，而使用氣化微油點火技術節(jié)油率也可以達到90以上。兩種技術的低負荷穩(wěn)燃能力都比較強，盡管在一些故障情況下仍需投入油槍，但節(jié)油效果依然非常明顯。1）兩種技術在基建期間節(jié)省的費用等離子點火新建機組在試運期間要經(jīng)過鍋爐吹管、整

31、定安全閥、汽機沖轉(zhuǎn)、機組并網(wǎng)、電氣試驗、鍋爐洗硅運行、機組帶大負荷運行等許多階段，隨著機組整體設計、制造、安裝和調(diào)試水平的提高，燃油調(diào)試用油也逐年下降，國電公司規(guī)定新建機組調(diào)試期間用油為4500-6000噸?；ㄕ{(diào)試過程中等離子基本可以做到100的節(jié)油率?，F(xiàn)按照每臺機組節(jié)約燃油5000噸進行經(jīng)濟效益分析。按常規(guī)方法試運所需燃油耗費計算：燃油消耗：5000噸燃油價格： 7000元/噸（#0柴油目前市價）燃油耗費： 5000×7000 = 3500萬元原煤耗費:燃油的低位發(fā)熱量為41.8MJ/kg，神華煤低位發(fā)熱量20.9MJ/kg（5000kcal/kg），原煤價格為460元/噸（現(xiàn)行

32、神華煤價格），按發(fā)熱量相等的原則： 神華煤發(fā)熱量：20.9MJ/kg原煤消耗：5000×41.820.910000噸所需的原煤費用為：10000×460460萬元。制粉單耗：20 kWh/t；等離子燃燒器耗電：20 kWh/t；電價格為0.4元/kWh耗電費用：10000×(20+20)×0.4 = 16萬元燃煤的總成本為46016476萬元節(jié)省費用：35003004762724萬元氣化微油點火技術氣化微油點火技術燃油神華煤的節(jié)油率在90以上，建設期用油可降低到500噸。燃油費用為：500×7000 =350萬元原煤消耗: 4500×

33、41.820.9=9000噸煤費用為：9000×460 =414萬元耗電費用：9000×20×0.4 =7.2萬元在試運期間就可節(jié)省費用：3500-150-350-414-7.2=2578.8萬元2）機組投產(chǎn)后運行費用等離子點火：每小時耗電量費用：單只等離子功率為110 KWh/臺數(shù)量：4臺電費：0.4元KWh等離子耗電量費用：110×4×0.4=176元/h其它輔助設備電耗：50 KWh其它輔助設備電耗費用：50 ×0.420元等離子點火系統(tǒng)運行費用：17620196元按等離子點火年工作100小時計算, 等離子點火器運行費用為196

34、00元/年，7.5kW增壓水泵和離心風機需隨機組運行，按利用小時5500小時/年計算，除去等離子使用時間100h后，等離子備用運行費用為，7.5×2×5400×0.432400元/年。等離子運行費用為：196003240052000元/年氣化小油槍點火運行費用每小時油費用：單只氣化小油槍出力為80 Kg/h數(shù)量：4臺油費：7元Kg耗柴油費用：80×4×7=2240元氣化小油槍每小時運行總計費用：2240元按氣化小油槍每年工作100小時計算, 氣化小油槍運行費用為224000元/年（因氣化微油點火的壓縮空氣、油系統(tǒng)由廠用壓縮空氣和爐前油系統(tǒng)接出，

35、這一部分的運行費用忽略不計）。（2）維護費用1)等離子點火維護費用：等離子發(fā)生器工作100小時更換陰極頭，共四個，成本1000元個。工作500小時更換陽極頭，共四個，成本4000元個。按等離子點火每年工作100小時計算,等離子點火器維護成本為約7200元/年。等離子燃燒器的設計壽命一般為一個大修期，約5年，損壞的原因主要是磨損和燒損，每只的費用約10萬元，四只共40萬元，平均成本80000元/年。因此，等離子燃燒器的年平均維護成本為：87200元/年2)氣化小油槍維護費用：氣化小油槍的日常維護費用幾乎沒有，氣化小油槍燃燒器的設計壽命和單價與等離子接近，平均成本也為80000元/年。2、等離子與

36、氣化微油點火經(jīng)濟對比項目單位等離子微油點火設備總投資萬元300150基建期節(jié)約費用萬元27242578.8運行費用萬元/年5.222.4維護費用萬元/年8.78十五、環(huán)保方面1、等離子點火與微油點火的粉塵排放按照常規(guī)的試運方法，機組在試運期間要長期低負荷運行，此期間鍋爐純燒油或油煤混燒，為避免未燃盡的油滴粘污鍋爐電除塵器的電極，電除塵器無法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來嚴重的污染，同時煙氣中的粉塵會對鍋爐引風機葉片造成磨損。據(jù)統(tǒng)計，300399MW機組每次啟停煙塵排放平均為42噸，500800 MW機組每次啟停煙塵排放平均為70噸。如果機組采用沒有旁路的煙氣脫硫系統(tǒng)，點火初期的

37、粉塵會污染吸收塔漿液。當然雖然投入電除塵器但未完全燃燒煤粉不可能全部收集，吸收塔漿液還是有一定的污染可能，根據(jù)運行情況需進行漿液部分置換。在機組試運期間投入等離子或氣化微油點火系統(tǒng)，電除塵器可以在鍋爐啟動及低負荷期間正常投入，大大減少粉塵的排放，避免環(huán)境污染和引風機磨損，給電廠帶來顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。2、對NOx的影響采用等離子和氣化小油槍點火技術的主要目的是節(jié)油，降低高品質(zhì)的油耗量。對于NOx的影響，尚缺乏這方面的權威試驗數(shù)據(jù)。等離子點火燃燒器，本身也是一種，空氣和燃料深度分級的燃燒器，如果設計控制的好，在正常運行中也投入等離子發(fā)生器點火裝置運行，有利于提前著火，有利于燃盡且提前進入火

38、焰內(nèi)還原區(qū)，對降低NOx有好處，有電廠反映采用等離子點火器NOx排放量有所降低。但采用等離子或氣化微油點火煤粉燃燒器仍需要考慮盡量不降低鍋爐的熱效率、不增加鍋爐的NOx排放，畢竟對鍋爐效率和NOx排放影響，目前尚無權威可靠的試驗數(shù)據(jù)。十六、小結(jié)1、等離子點火與氣化微油點火的綜合比較項目氣化微油點火等離子體點火點火源氣化微油油槍等離子弧點火源溫度150020005000以上煤粉分級分級點燃分級點燃點火性能好：油火焰溫度15002000，足夠點燃煙煤和貧煤；有熱沖擊和氣化點燃功能很好 ：等離子體溫度高；有熱沖擊作用和電離反應；揮發(fā)分析出快；這些特點使等離子體點火性好。煤燃燒室冷卻和防結(jié)渣方法氣膜冷

39、卻氣膜冷卻，或改為軸向點火方式點火源產(chǎn)生方法高強度氣化油槍和燃燒室等離子弧發(fā)生器點火源附件1高能點火器自動引弧控制裝置（控制陰陽極間距離）點火源附件2壓縮空氣霧化壓縮空氣吹弧點火源附件3冷卻用冷風線圈和陽極冷卻水點火源附件4無高壓電源及龐大的整流設備耗油量微油（15100kg/h）無點燃煤粉時間產(chǎn)生油火焰后即可投入煤粉產(chǎn)生等離子弧即可投入煤粉對煤質(zhì)、煤種適應性很強，煙煤、褐煤、貧煤、無煙煤適用煙煤、褐煤超低負荷穩(wěn)燃能力好好在鍋爐啟動初期可否投用電除塵可以可以滿足鍋爐啟動曲線情況滿足滿足初期燃燒效率（對于煙煤）80988095燃燒器阻力大小系統(tǒng)復雜性簡單復雜系統(tǒng)可靠性好較好系統(tǒng)維護量小大投資費用

40、小大投資收益高高2、選用點火方式時應注意的問題從對等離子和氣化微油點火的使用情況看，兩種技術都是比較成熟的，雖然等離子點火比氣化微油點火的初始投資高一倍，但是從基建調(diào)試階段節(jié)省的費用完全可以抵消這部分多出的投資，甚至還有盈余。從機組投運后運行維護反面考慮，等離子點火系統(tǒng)設備復雜，運行維護綜合費用稍低；氣化微油點火系統(tǒng)設備簡單，但運行維護綜合費用稍微高點，畢竟微油點火還是需要消耗一部分燃油的。由于氣化微油點火方式較等離子點火方式，技術門檻相對較低，所以氣化微油點火技術在國內(nèi)設計、制造廠家較多，應用也較為廣泛。在選用生產(chǎn)設計時應考慮其綜合水平，因燃燒器的設計與后期的技術服務水平，直接影響改造后的燃

41、燒燃燒器作為主燃燒器使用時的綜合性能。因此建議四期工程選用等離子點火系統(tǒng)，氣化微油點火做為備用方案考慮。3、采用等離子或氣化微油點火方式后應注意的問題（1）啟動初期初始熱負荷問題這個問題的關鍵在于磨煤機的選用，一定要保證磨煤機的最低出力與鍋爐的初始熱負荷相匹配，磨煤機在最低出力狀態(tài)下必須保證安全穩(wěn)定運行。鍋爐點火初期，注意對磨煤機、分離器擋板、一次風的調(diào)整，控制初始燃燒率符合鍋爐的設計要求，要嚴格防止過高的局部熱負荷對鍋爐整體膨脹造成不利影響。（2）機組沖轉(zhuǎn)時鍋爐參數(shù)與汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)不匹配問題現(xiàn)階段汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)的設定，都是以鍋爐大油槍點火為前提設計的。大油槍點火時，火焰明亮，爐膛內(nèi)水冷壁吸收火焰

42、輻射熱量的份額高，過熱器、再熱器吸收對流換熱的份額相對少一些，鍋爐升壓速度相對快，升溫速度相對慢一些；而采用等離子點火或者氣化微油點火時，煤粉火焰比燃油火焰暗，爐膛內(nèi)水冷壁吸收火焰輻射熱量的份額相對減少，過熱器、再熱器吸收對流換熱的份額相對高一些，鍋爐升壓速度相對慢，升溫速度相對快一些。這就造成沖轉(zhuǎn)時鍋爐參數(shù)與汽機參數(shù)不匹配。以600MW超臨界機組為例，大唐黃島電廠汽機沖轉(zhuǎn)參數(shù)為8.4MPa，主蒸汽參數(shù)為355。由于黃島電廠啟動系統(tǒng)采用大氣式擴容器啟動系統(tǒng)，沒有采用爐水循環(huán)泵，鍋爐升壓速度慢，沖轉(zhuǎn)時只能達到6.0MPa；溫度上升比較快，過熱蒸汽溫度400-450，投減溫水能控制在400，再熱蒸

43、汽溫度450，即使通過旁路系統(tǒng)、噴燃器擺動、投減溫水等一切手段，也只能控制在420左右。這個問題不僅發(fā)生在黃島電廠，國內(nèi)幾乎所有的超臨界、超超臨界機組都普遍存在這個問題，只不過帶有爐水循環(huán)泵啟動系統(tǒng)情況稍微好一些。建議采用等離子點火或者氣化微油點火時，鍋爐啟動系統(tǒng)最好帶爐水循環(huán)泵；另外有的電廠提議，汽機廠家在設計過程中，汽輪機的沖轉(zhuǎn)參數(shù)應該盡量考慮鍋爐側(cè)的實際情況，盡量相互匹配，以減少機組的安全隱患。（3）保證設備備用的可靠性無論等離子點火還是氣化微油點火，從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)為運行狀態(tài)，受到磨煤機啟動時間的限制，不可能像大油槍那樣快速啟動。因此有些電廠在A磨層布置等離子點火裝置后，又在AB層、CD層

44、、EF層布置了3層助燃油槍，例如華能日照電廠、大唐黃島電廠。這種布置方式能夠在A磨故障或者A磨層某個角點火器故障時，及時投入對應助燃油槍，來完成鍋爐的啟動或者穩(wěn)定燃燒，提高了設備的安全可靠性。建議如果四期工程采用等離子點火或者氣化微油點火時，也采用上述布置方式。（4）關于飛灰可燃物的問題由于冷爐點火初期飛灰可燃物含量在30%左右，因此，在此期間應特別注意防止尾部煙道積粉自燃的發(fā)生，建議采取如下措施：1）提高配備等離子點火燃燒器或小油量氣化點火燃燒器的磨煤機的煤粉細度。2）合理控制燃燒器的一次風速，點火初期一次風速不宜過高，控制煤粉濃度在0.360.6 kg/kg范圍內(nèi)，提高燃燒效率。3）等離子或氣化點火初期應加強飛灰可燃物的監(jiān)視。4）空氣預熱器應采用連續(xù)吹灰方式，防止積粉。5）機組調(diào)試期間停爐后加強煙道的檢查，消除積粉。6）省煤器下部細灰斗、空氣預熱器下部灰斗、電除塵灰斗應加強檢查，及時排除積粉。7）增大其它燃燒器的二次風量、OFA風量，以提高煙氣流速減少煙道積灰。8）在滿足機組啟動要求的前提下，盡快提高熱負荷，減少等離子或氣化點火的