1.1 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

在等離子點(diǎn)火系統(tǒng)當(dāng)中，主要由等離子發(fā)生器、直流電源、點(diǎn)火燃燒器、控制系統(tǒng)等部分組成。

其中，等離子發(fā)生器能夠?qū)?0kW~150kW電功率的空氣等離子體進(jìn)行產(chǎn)生，直流電源能夠?qū)⑷?80V的交流電源整合成直流電源，向發(fā)生器供電。點(diǎn)火燃燒器配合等離子發(fā)生器使用，對(duì)煤粉進(jìn)行點(diǎn)燃。

控制系統(tǒng)采用了數(shù)據(jù)總線、通信接口、CRT、PLC等部分構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化自動(dòng)控制。系統(tǒng)具有50kW~150kW的輸出功率，且連續(xù)可調(diào)。壓縮空氣壓力在0.12MPa~0.4MPa，流量在150m3/h以上，且能夠保持潔凈無(wú)油。冷卻水壓力在0.3MPa以上，流量在10t/h以上，t在40℃以下。

1.2 等離子點(diǎn)火原理

在等離子點(diǎn)火裝置當(dāng)中，對(duì)直流電源進(jìn)行利用，基于相應(yīng)的介質(zhì)氣壓條件接觸引弧，在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下，對(duì)穩(wěn)定功率定向流動(dòng)空氣等離子體進(jìn)行獲取，采用磁壓縮、機(jī)械等方法，向需要點(diǎn)火的位置送入等離子體射流，在點(diǎn)火燃燒器當(dāng)中，能夠達(dá)到4000K以上具有極大梯度的局部高溫火核，當(dāng)?shù)入x子火核與煤粉顆粒相接觸，煤粉顆粒會(huì)對(duì)揮發(fā)物進(jìn)行迅速釋放，劈裂粉碎再造揮發(fā)充分，從而被快速點(diǎn)燃。

在等離子發(fā)生器當(dāng)中，采用了陽(yáng)極、陰極、線圈等部分，在發(fā)火原理上，基于相應(yīng)的輸出電流條件，中心陰極和陽(yáng)極進(jìn)行接觸，系統(tǒng)達(dá)到短路的狀態(tài)，陰極和陽(yáng)極緩慢分開(kāi)的過(guò)程中，會(huì)有電弧產(chǎn)生，在線圈磁場(chǎng)的作用下，將電弧拉出噴管外部。

在電弧的作用下，壓縮空氣受到電離，產(chǎn)生高溫等離子體，從而使煤粉產(chǎn)生了被點(diǎn)燃的可能性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用進(jìn)退執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制點(diǎn)火裝置的陰極，同時(shí)控制電弧電功率。此外，還利用相同的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，監(jiān)視冷卻水、冷卻風(fēng)等。

2.1 技術(shù)改造

在電廠鍋爐對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用中，對(duì)老機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。

在改造的過(guò)程中，可以利用等離子燃燒器，對(duì)原有的原油槍進(jìn)行替代，在下層二次風(fēng)道中原油槍的位置，對(duì)等離子燃燒器進(jìn)行安裝，從給粉機(jī)中單獨(dú)接煤粉管道。

在低負(fù)荷穩(wěn)燃、鍋爐點(diǎn)火等過(guò)程中，將等離子投入使用，在鍋爐達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)后，將等離子退出運(yùn)行。通常情況下，在中儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)對(duì)這種方法進(jìn)行應(yīng)用。

可以對(duì)主燃燒器進(jìn)行改造，使其能夠在作為主燃燒器運(yùn)行的同時(shí)，也可以采用等離子進(jìn)行點(diǎn)火。在下層一次風(fēng)處安裝等離子點(diǎn)火燃燒器，對(duì)原有的煤粉燃燒器進(jìn)行代替。

在鍋爐穩(wěn)燃、點(diǎn)火等狀態(tài)下，將其作為等離子燃燒器進(jìn)行應(yīng)用。在鍋爐正常運(yùn)行狀態(tài)下，將其作為主燃燒器進(jìn)行使用。在當(dāng)前很多電廠當(dāng)中這種方法被廣泛應(yīng)用。

2.2 新建機(jī)組

在新建機(jī)組建設(shè)方面，將C層4只原燃燒器改造為等離子點(diǎn)火燃燒器，其中包括了周界二次風(fēng)部分、一二級(jí)燃燒室、等離子引弧裝置，濃淡分離裝置。對(duì)濃淡分離裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，能夠?qū)⒁淮物L(fēng)分為濃淡兩股氣流，其中濃相進(jìn)入一級(jí)室，淡相進(jìn)入二級(jí)室。

空氣經(jīng)過(guò)母管，向等離子裝置就地控制箱輸送，對(duì)壓力開(kāi)關(guān)、壓力表進(jìn)行安裝，對(duì)壓縮空氣壓力進(jìn)行控制，在滿足壓力后，向主控室PLC發(fā)送信號(hào)。壓縮空氣壓力應(yīng)在0.08MPa以上，單臺(tái)流量在150m3/h。使用雜用壓縮空氣母管提供壓縮空氣。

采用了水冷卻發(fā)生器系統(tǒng)，單個(gè)燃燒器用水量為8t/h，出入口壓差控制在0.3MPa以上，采用除鹽化學(xué)水，通過(guò)母管向就地控制箱輸送，滿足壓力后，向主控室PLC發(fā)送信號(hào)。選用不銹鋼作為冷卻水系統(tǒng)管材，從鍋爐除鹽水補(bǔ)水箱獲取水源，回水返回除鹽水箱中。

3.1 新建機(jī)組的直接經(jīng)濟(jì)效益

以600MW的機(jī)組為例，在試運(yùn)期經(jīng)過(guò)機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行、鍋爐酸洗、電氣試驗(yàn)、機(jī)組并網(wǎng)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、整定安全閥、鍋爐吹管等諸多階段。

在這些階段當(dāng)中，鍋爐無(wú)法對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行投運(yùn)，也不能實(shí)現(xiàn)完全斷油運(yùn)行，因此，需要對(duì)大量的燃油進(jìn)行消耗。從電力部門下發(fā)的試運(yùn)導(dǎo)則規(guī)定當(dāng)中，規(guī)定了在600MW機(jī)組的試運(yùn)期間，燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)定量在9000t左右。

而在機(jī)組試運(yùn)初期，如果將等離子煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行投入使用，在整個(gè)試運(yùn)期間，能夠?qū)⑷加拖目刂圃?000t以下，因而能夠產(chǎn)生十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 老機(jī)組改造的直接經(jīng)濟(jì)效益

在電廠老機(jī)組改造項(xiàng)目中，對(duì)于燃煤鍋爐進(jìn)行等離子點(diǎn)火設(shè)備改造，根據(jù)啟停頻率、燃煤煤種、鍋爐型號(hào)等不同，投資效益也會(huì)具有較大的差別。

例如，在200MW的機(jī)組當(dāng)中，每次啟動(dòng)大約消耗50t油量，通常在30t~50t，最高時(shí)可能達(dá)到250t以上。300MW的機(jī)組進(jìn)行以此冷態(tài)啟動(dòng)，耗油量可能達(dá)到700t以上，與均值145t相比，超出了300t~500t左右。

同時(shí)，很多火電機(jī)組具有較高的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷，例如100MW的機(jī)組，最低穩(wěn)燃負(fù)荷約在額定負(fù)荷的62%，200MW的機(jī)組則約為額定負(fù)荷的56%，300MW的機(jī)組約為額定負(fù)荷的53%，因此，在助燃和穩(wěn)燃過(guò)程中，需要消耗相當(dāng)大的油量。

1臺(tái)100MW的機(jī)組，每年耗油量可能超過(guò)300t，200MW機(jī)組耗油量可能超過(guò)280t，300MW機(jī)組耗油量可能超過(guò)500t。通常情況下，對(duì)于非調(diào)峰機(jī)組來(lái)說(shuō)，能夠在1~2年的時(shí)間收回改造費(fèi)用，而對(duì)于經(jīng)常用于調(diào)峰的機(jī)組來(lái)說(shuō)，半年到一年內(nèi)就能夠?qū)⑼顿Y成本收回，因而能夠取得十分良好的經(jīng)濟(jì)效益。