DLZ-200-A型等離子煤粉點火燃燒器

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DLZ-200-A型等離子煤粉點火燃燒器簡介
      2000年9月28日,由煙台龍源電力技術有限公司開發研製的DLZ-200-A等離子煤粉點火燃燒器通過國家電力公司組織的專家鑒定。鑒定結論為……
DLZ-200-A型等離子煤粉點火燃燒器正文
      2000年9月28日,由煙台龍源電力技術有限公司開發研製的DLZ-200-A等離子煤粉點火燃燒器通過國家電力公司組織的專家鑒定。鑒定結論為:該產品技術處世界領先水平。國家電力公司乃至國家計委、科委,對該項創新技術非常重視,希望該項技術儘快進入市場,擴大推廣應用範圍,以早日見到節油、環保的效益。關於這一全新觀念的煤粉點火燃燒器,許多鍋爐技術工作者迫切想了解該項技術的情況、改造工作量、現場配合設計等。本文從該套裝置的結構原理、點火、燃燒機理及現場改造應做的工作出發,對現有電廠如何進行改造以採用該裝置作了較詳細的介紹。希望本文對這一技術的推廣應用有所促進。?

1 DLZ-200型等離子點火燃燒器工作原理?

    在一定條件下,氣體會被電離形成等離子體,該等離子體內含有大量化學活性粒子,如原子、原子團、粒子和電子等,這些粒子正負電荷數值相等,對內為良導體,對外呈中性,其內部有著上萬度的高溫。等離子點火便是讓煤粉顆粒通過該等離子體,由於受到高溫作用,煤粉在1 ms內迅速釋放出揮發物,並被破裂粉碎,從而迅速燃燒。由於反應是在氣固兩相中進行,使混合物組份的粒級發生了變化,因而使煤粉的燃燒速度加快,這樣就大大地減少了促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E(E=1/6E)?。同時,等離子體內的化學活性物質可加速熱化學轉換,促進燃料的完全燃燒。DLZ-200型等離子發生器是利用空氣作等離子的載體,用直流接觸引弧放電的方法製造功率達150 kW的等離子體,同時採用磁壓縮及等離子體輸送至需要進行點火的部位,完成持續長時間的點火和穩燃。?

2 DLZ-200型等離子點火裝置構成?

    如圖1,該系統主要有以下幾部分組成:?

    (1) 等離子發生器,產生電功率50~150 kW的空氣等離子體;?

    (2) 直流電源(含整流變壓器),將三相380 V,AC電源整流成直流電,用於產生等離子體;

   (3) 點火燃燒器,與等離子發生器配套使用以點燃煤粉;?

    (4) 控制系統,由PLC、CRT、通信介面和數據匯流排構成,實現裝置的全數字自動控制。?

2.1 等離子發生器技術參數?

    輸出功率:50~150 kW,連續可調;?

    電流調節範圍:200~375 A,±2%;?

    電壓調節範圍:250~400 V,±5%;?

    空氣壓力:0.12~0.2 MPa;?

    空氣耗量:100 m3/h;?

    冷卻水:除鹽水,p≥0.2MPa,qm≥8 t/h,t≤35℃?。?

2.2 直流電源及隔離變壓器?

    DLZ-200型等離子發生器採用直流電源供電,並且該電源經常工作在低電壓、大電流輸出狀態。因此該電源設計上充分考慮了多種使用工況,具有較大的抗衝擊負荷的能力。進相電源360 V,由380/360 V △/Y型,250 kVA隔離變壓器供電,電源櫃主要有以下部件組成。?

    (1) 功率組件?

    採用三相全橋控晶閘管整流功率組件,最大輸出為1 200 A、1 600 V。三相全橋控整流方式整流效率高,技術成熟,保證了電源長期工作的可靠性。?

    (2) 整流控制器?

    採用全數字控制整流裝置,具有I/O介面和RS232、RS485通信功能,因此可以作為整流和等離子發生器的引弧控制介面,水流、風壓保護介面,並且與其它計算機實現匯流排式的數字通信。?

    (3) 平波電抗器?

    用於消除整流脈衝,增加恆流性。?

    (4) 交流接觸器?

    用於裝置自動合閘及保護分閘。?

2.3 點火煤粉燃燒器?

         

2.3.1 結構特點?

    (1) 多級送粉、分級燃燒、出力大;?

    (2) 氣膜冷卻、不結焦、不燒損、壽命長;?

    (3) 自配二次風、可調、燃燒效率高;?

    (4) 自配可調濃淡裝置、可根據負荷的不同給予調整。?

2.3.2 運行參數的調節範圍?

    該型等離子點火燃燒器可在常溫下直接點燃貧煤煤粉氣流。?

    一次風速:18~22 m/s;?

    二次風速:40~50 m/s;?

    粉量:1.5~4 t/h;?

    風溫:常溫;?

    點火煤粉濃度:0.3~0.5 kg/m3。?

2.4 控制系統?

    控制系統由主機S7-300 PLC;液晶顯示觸摸屏GP-500R-TC41-24UP及數據匯流排構成。DLZ-200型等離子發生器啟、停、運行、保護的控制程序全部由安裝在電源櫃內的S7-200 PLC完成。運行人員可以通過CRT操作該裝置,並可以在電源柜上直接操作,調試時亦可在裝置的操作面板上啟動和停止設備,但是不能調整功率,功率調整必須在電源櫃或是操作屏上進行。?

    電源櫃與等離子發生器之間通過硬接線實現連接,與控制系統之間只用通信匯流排實現連接,上位機(PLC-S7-300)只是對各電源櫃進行監視和控制,電源櫃內下位機PLC(S7-200)實現所有過程式控制制和保護功能,上位機軟體可以根據所帶下位機個數的多少(即所配等離子發生器的多少)來組態, 畫面組態亦可隨意更改。?

3 現場改造工作量、形式?

    目前,該設備已在中貯式制粉系統鍋爐上成功地應用。根據燃燒器在鍋爐上安裝位置的不同可分為四角布置和前後牆布置兩種型式。佳木斯電廠100 MW機組上該裝置布置在四角上,即在最下層油槍處,將油槍拆出,下二次風口擴大至可將等離子燃燒器塞入(D500左右)。該廠100 MW機組在1、3號角安裝了2台DLZ-200型等離子裝置,採用2根D325一次風管供粉,燃燒器出力為2~4 t/h,即可實現完全無油啟動和滑停單角改造 .

                         
?  煙台電廠50 MW貧煤機組上,該裝置則是安裝在前牆(原安裝預燃室處),採用2根D426一次風管供粉,D3 25的二次風管供風,燃燒器出力可達2~5 t/h,使用原預燃室的送粉管供粉,可減少改造工作量,即只要將原預燃室拆除,換上等離子燃燒器,對應鍋爐的改造即告完成。電氣系統相應要從380 V動力段送500 kVA的電力容量,需要現場增加配電盤,另需敷設電纜(動力纜2×120 mm2,控制纜14×1.5 mm2)等,同時該設備需要採用除鹽水冷卻發生器,現場需提供相應的水源並敷設管路,還需提供作為等離子載體的壓縮空氣,壓縮空氣必須是經過除油、凈化處理過的潔凈氣體。因為該裝置的陽極受等離子體沖刷,如果空氣載體含油將導致陽極污染,生成的絕緣物附著在陽極的導電面上會影響裝置的正常工作,因此空氣需經除油處理。?

   該裝置正常運行后,無需特別維護。但由於陰極採用的是便於更換的微耗電極,裝置工作100 h后應將電子槍頭抽出檢查,並及時更換。熟練的操作者更換電子槍頭僅用5 min。?

4經濟效益分析?

    以一台100 MW容量調峰燃煤機組為例,一年用於啟動和穩燃的耗油量約為600 t,其費用約為180萬元。使用等離子點火燃燒器代替油槍,主要費用包括等離子發生器耗電量、煤消耗量和電極消耗費用,DLZ-200-A發生器每小時耗電150 kWh,一年按640 h計算,耗電費用約為2萬元,耗煤費用約44萬元,電極消耗費用約6 500元,每年的直接經濟效益約130~140萬元。由此可見,投資回收年限約為1年;如果減少主燃燒器改造費用或同時改造2台鍋爐,則回收期少於1年。?

     另外,採用等離子點火裝置可節省高品位能源,社會效益顯著。由於是無油燃燒,點火時可投入電除塵設備,改善了環境。由於不燃油,減少了燃油的維修費用,保證了機組啟動的安全。?

5 結論?

    使用等離子裝置可直接點燃包括貧煤在內的所有煤種,代替原燃油系統,從技術上具有無可比擬的先進性,同時具有巨大的經濟、社會及環保效益,是未來燃煤鍋爐點火穩燃的首選產品。

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