摘要:火力發電廠越來越多的使用等離子點火方式。詳細介紹了等離子點火基本原理及系統組成。並闡述了鍋爐等離子點火改造靜態除錯和動態除錯過程,總結等離子點火系統改造除錯經驗。
關鍵詞:火力發電廠等離子點火除錯
近年來,由於全球能源緊張導致**的**不斷**,使火力發電燃油越來越受限制,同時使等離子點火得到了飛速發展,且在國內成功應用於多個電廠,節油效果明顯。本文對發電廠鍋爐等離子點火改造試驗與除錯進行了詳細介紹。
1 系統工作機理
火力發電廠採用鍋爐等離子點火裝置進行煤粉引燃的機理是:等離子點火裝置在一定介質氣壓的條件下通過直流電流接觸引弧,並在很強磁場的控制下得到穩定的功率定向流動空氣等離子體。在點火燃燒器中該等離子體形成了4000k以上的溫度梯度極大的區域性高溫火核,當煤粉顆粒通過這個等離子體火核時,在極短的時間內快速釋放出揮發物,並使煤粉顆粒破裂粉碎,再造揮發分,從而使煤粉迅速燃燒。
這個過程是在氣固兩相流中進行的,高溫等離子體使混合物發生了一系列物理和化學變化,使煤粉的燃燒速度進一步加快,起到了煤粉點火並加快燃燒的作用,最終實現了無油點火和達到穩燃的目的。
2 統組成
2.1 等離子發生器
這部分主要包括電磁線圈和陰和陽極板,用於產生電功率為50kw～150kw的空氣等離子體。
2.2 供電系統
這系統將三相380v交流動力電源經過可控全波整流變為可調電弧電壓為250v～400v的直流電源,負載工作電流可在200a～375a範圍內調節。在系統改造中分別從本廠4個400v工作段中取一路電源變送至相應的整流櫃,達到合格的直流電送給等離子發生器產出等離子電弧。
2.3 點火燃燒器
點火燃燒器分一級燃燒室及二級燃燒室。等離子引弧裝置的陰陽極板裝在一級燃燒室內產生高溫電弧,通過內建濃淡相將煤粉分離,使濃相煤粉與高溫電弧發生強烈的電化學反應,致煤粉裂解,產生大量的揮發分並在高溫電弧中被點燃。二級燃燒室放在一級燃燒室之後用於燃燒煤與粉揮發分,並通以二次風,使二級燃燒室冷卻,補充爐膛內燃燒所需要的空氣。
2.4 控制系統
系統由crt、plc、角影象火檢、通訊介面及資料匯流排構成,遠端協調控制主機dcs控制系統。西門子s7-300可程式設計控制器是該系統的主機核心,與各電源櫃之間為資料通訊。集控室的作業系統控制介面採用獨立的工業液晶顯示屏,配有觸控式面板實時顯示操作功能,為操作人員提供了簡捷的操作方式。
2.5 輔助系統
輔助系統由包括冷卻水和壓縮空氣系統。冷卻水系統提供合格的冷卻水,用於冷卻等離子裝置的陰極、陽極及勵磁線圈。為保證冷卻水質的需要,採用了擴容機組閉式冷卻水系統來提供冷卻用水。
壓縮空氣系統提供了合格的空氣。採用壓縮空氣和專用油水過濾裝置來提供等離子體的載體空氣,保證了等離子載體(空氣)的穩壓、潔淨及乾燥。
3 靜態除錯
3.1 等離子點火器與整流櫃控制介面的除錯
整流櫃控制採用西門子s7-200系列可程式設計控制器,等離子上位機採用了西門子s7-300系列可程式設計控制器,兩者為同一系列並通過介面模組實現網路連線。設計滿足了生產過程控制的需求,除錯比較順利。在網路中進行位址碼賦值對調檢測,資料交換都正常。
3.2 等離子點火系統與主機熱控系統介面的除錯
等離子上位機和鍋爐bms系統之間原設計的介面訊號有6對,其中bms系統送給上位機的只有mft訊號。在具體除錯中擴充了邏輯功能和通訊介面,進一步確保了鍋爐安全穩定執行和方式靈活切換。在機組dcs控制系統中,製粉系統「正常執行模式」和「等離子執行模式」進行邏輯切換,實現了等離子點火穩燃的快捷切換,達到了安全穩燃與高效節能的目的。
4 動態除錯
4.1 等離子體的空載動態除錯
使用冷卻水和壓縮空氣等輔助系統,引數調節到引弧條件,上電發啟弧指令,就地觀察等離子體陰陽極板間拉弧情況。首次空載試驗成功,得到空載引弧引數值為:電流300a,直流電壓300v。
4.2 離子體帶製粉系統的空載除錯
放入等離子體,除錯製粉系統一次配風,發現即使最大限度投入暖風器系統,入口最高風溫也只能達到104℃,達不到設計要求180℃。且暖風器阻力過大,差壓達到5.8kpa,設計要求要小於1.
73kpa。為了解決通風阻力問題,決定拆除暖風器。
4.3 第一次投粉引弧試驗除錯
投入等離子體引弧,鍋爐投油點火提高風溫至150℃,啟動b層製粉系統,磨入口風量定為45t/h,給煤量由14t/h逐漸加到20t/h。磨出口溫度由63℃降到53℃,煤熱值為5000k,揮發分為20%,除錯25min後煤粉仍沒有點著。停運系統並檢查,發現磨石子煤滿,乾燥出力不夠。
4.4 第二次投粉引弧試驗除錯
維持一次風溫150℃,投入等離子體引弧,啟動b層製粉系統,風量先控制在50t/h,煤量為20t/h。幾分鐘後爐膛出口煙溫上公升,調整風量到55t/h,再公升至65t/h,爐膛出口煙溫從328℃公升到520℃。由於爐膛出口煙溫過高,汽輪機暖機蒸汽引數適應不了,試投了20min後退出等離子裝置和製粉系統執行。
4.5 第三次投粉引弧試驗除錯
投入等離子體引弧後啟動b層製粉系統,控制煤量26t/h,風量55t/h,一次風溫200℃以上,磨出口溫度達70℃。檢查等離子裝置點著煤粉,控制輸出電流為320a,執行較穩定。後因汽機解列做試驗而退出該系統。
第二天機組啟動,重投該系統,除錯煤粉著火正常,測四角一次風速為:24.8/23.
2/20.4/23.1m/s,基本均衡。
隨著加負荷投入相鄰製粉系統後,鍋爐燃燒也穩定。在機組220mw高負荷狀態下,試投了該系統,引弧著火也正常,退出該系統後發現爐膛燃燒穩定無擾動。
5 結語
通過對火力發電廠鍋爐等離子點火現場試驗及除錯發現,等離子點火體在現場安裝時,要選擇在噴燃器煤粉濃相側安裝,為煤粉引燃創造條件。在除錯過程中,火焰檢測保護,爐膛差壓保護等相應保護系統一定要投入工作狀態,以起到異常自動保護作用。在除錯期間要分析確定每次試投的連續時間,嚴格分階段進行並保持爐膛正常吹掃通風,以確保裝置安全穩定的執行。
總之要實現原設計中的無油點火啟動功能,還需進一步模擬試驗和完善系統。
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