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不夜城娱乐等离子点火技术在电厂中的应用

  本文概述了普通点火方式所存在的问题和缺陷,介绍了靖海电厂等离子点火装置的结构特点,探讨了该系统的工作原理、燃烧机理和控制逻辑方式及在电厂的应用情况。

  广东粤电靖海发电有限公司1#、2#锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司生产的600MW超临界参数变压直流炉锅炉,采用前后墙对冲布置,前、后墙各三层煤燃烧器。采用中速磨正压直吹冷一次风制粉系统,每台炉配6台中速磨煤机。近年来,随着世界能源紧张,原油价格不断上涨,火力发电燃油成本愈来愈高。

  为了节省启动调试阶段的燃油以及运行调峰阶段的助燃用油,根据1#、2#锅炉的实际情况选用了烟台龙源电力技术有限公司生产的DLZ-200型等离子点火装置,前后墙底层各6支燃烧器改造为等离子煤粉燃烧器,改造后的燃烧器的点火及稳燃特性与传统的燃油相比有经济、环保、高效、简单等优点。

  DLZ-200型等离子点火装置利用直流电流在介质气压为0.4 kPa的条件下接触引弧,并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体,该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000K的梯度极大的局部高温区,煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用,迅速释放出挥发物,不夜城娱乐!并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,此外等离子体内含有大量化学活性的粒子,如原子、原子团、离子和电子等,可加速热化学转换促进燃料完全燃烧。

  该发生器为磁稳空气载体等离子发生器,它由线圈、阴极、阳极组成如图1。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成,它们均采用水冷方式,以承受电弧高温冲击。线V的直流电压击穿能力,电源采用全波整流并具有恒流性能。

  其点火原理为:首先设定输出电流,当阴极4前进同阳极1接触后,整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变,当阴极缓缓离开阳极时,电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。具有一定压力的空气在电弧的作用下,被电离为高温等离子体,其能量密度高达105 ~ 106W/cm2,为点燃不同的煤种创造了良好的条件。

  根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原则设计了多级燃烧器。应用多级放大的原理,使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件,从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。

  运用这一原理及设计方法使单个燃烧器的出力可以从2t/h扩达到10t/h。等离子点火装置的燃烧器设计气膜冷却技术避免了煤粉的贴壁流动及挂焦,同时解决了燃烧器的烧蚀问题。

  同时采用“浓点浓”的原则,环形浓淡燃烧器将淡粉流贴墙而浓粉掺入主点火燃烧器燃烧。这样做的结果既利于混合段的点火,又冷却了混合段的壁面。如果在特大流量条件还可采用多级点火。

  等离子发生器电气系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。其由隔离变压器和整流柜两大部分组成。整流柜内主要有由六组大功率晶闸管组成的三相全控整流桥、供稳定的直流电源大功率直流调速器6RA70及控制PLC等。

  为保护等离子点火器本身,由闭式冷却水供水母管取水经管道增压泵向点火器供冷却水,回水至闭式水回水母管。等离子系统的载体空气由高压离心风机供气。为了实现锅炉冷态无油启动,在磨煤机入口热风管道加装蒸汽加热器,在锅炉冷态启动时利用蒸汽将磨煤机入口热风温度加热到制粉需要的温度,使磨煤机具备启动条件,并磨制出合格的煤粉。

  等离子点火及稳燃系统的控制系统负责完成等离子系统内部各项设备的控制。整流柜中S7-200 CPU224可编程控制器使用USS协议采用自由口通讯方式编程,通过CPU224上的通讯口PORT0与6RA70的通讯口X172之间进行数据交换,以完成对主电路的操作控制和各类状态信息的读出和条件判断,实现直流电源的控制。

  电极控制信号及点火必须的压缩空气压力、冷却水压力等信号直接接入CPU224固有的开关量输入输出,通过CPU224内部的逻辑运算,实现点火装置的自动控制。

  CPU224 可编程控制器和DCS的连接方式采用硬接线的连接方式,通过其I/O扩展模块,采用标准的4~20mA和无源接点信号直接接到DCS的I/O模块上,该方式安全可靠,只需要增加DCS的I/O模块及相应的控制模块。

  其他重要信号如:MFT、磨跳闸、等离子断弧等则采用硬接线直接与DCS连接,这样就可以将等离子点火装置的控制纳入DCS系统,从而完成DCS系统对等离子点火控制系统信号的采集与控制,等离子点火装置的控制操作纳入DCS操作员控制画面,方便运行人员监控操作,实现等离子点火装置的远程控制。

  等离子点火是锅炉点火启动的重要阶段,因此等离子点火的控制逻辑结合了整个锅炉的点火启动控制,特别是锅炉燃料的控制和FSSS系统。为了不影响FSSS系统的正常控制逻辑,对于新增加了等离子点火系统的磨煤机设置了正常模式和等离子点火模式。

  在正常模式下制粉系统维持原来的控制逻辑不变,在等离子模式下对磨的启动允许条件及磨保护做了相应的改动:(1)原磨启动允许条件之一“煤点火允许”现在改为“煤点火允许”或者“等离子点火器启弧成功且炉膛点火允许”二者之一满足即可。(2)原磨启动允许条件之一“点火能量满足”改为“等离子启弧成功”。(3)原磨保护条件之一“失去火检跳闸” 现在改为“失去火检跳闸”或者“等离子模式能量不足跳磨”二者之一满足则跳磨。

  等离子点火系统具有调试简单、操作方便、使用安全、运行可靠、不夜城娱乐效率高、污染小等特点。可编程控制器和直流驱动装置能很好地完成等离子点火系统的自动控制任务,并且通过DCS系统可实现集控室对各个等离子燃烧器的分布集中控制;同时软硬件都采用模块化的结构,方便工程技术人员的安装、调试和检修,确保等离子点火系统的顺利投入。

  靖海电厂#1、#2机组在蒸汽冲管、整组启动及机组正常运行过程中,均采用等离子点火技术点火及稳燃,未投用一滴助燃油,大大地缩短了超临界锅炉的启动时间,单台机组节约成本约2000万,为节能减排作出了巨大的贡献。

  (摘编自《电气技术》,原文标题为“等离子点火技术在电厂中的应用”,作者为范良。)

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