节约燃油是火力发电厂节能的工作重点。火力发电机组锅炉用油主要有两个方面:启动点火用油和低负荷稳燃用油。目前节约锅炉燃油主要有两种方案,即等离子点火技术和小油枪点火技术。锅炉等离子点火技术既可保证提高燃烧过程的经济性,又可以改善火电厂的生态条件(经济、环保)。离子燃粉点火器,采用直流空气等离子体做为点火源,可点燃挥发分较低的(10%)贫煤,实现锅炉的冷态启动而不用一滴油,是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。采用等离子点火燃烧器,点火和稳燃与传统的燃油相比有以下优点: 1、经济:采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火费用的15%~20%,对于新建电厂,可以节约上千万的初投资和试运费用; 2、环保:由于点火时不燃用油品,电除尘装置可以在点火初期投入,因此减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染;另外,电厂采用单一燃料后,减少了油品的运输和储存环节,亦改善了电厂的环境; 3、高效:等离子体内含有大量化学活性粒子,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; 4、简单:电厂可以单一燃料运行,简化了系统,简化了运行方式; 5、安全:取消炉前燃油系统,也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故。 二、等离子点火的原理: 等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器,燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃,并将火焰在燃烧器内逐级放大,属内燃型燃烧器,可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉,从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。 等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。该点火装置利用直流电流(280~350A)在介质气压大于0.01~0.03MPa的条件下通过阴极和阳极接触引弧,并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。其连续可调功率范围为50~150 kW,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,成为“火核”。一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后,使浓相煤粉进入等离子火炬中心区,煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用,并在3-10秒内迅速释放出挥发粉,并使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧,并为淡相煤粉提供高温热源,使淡相煤粉也迅速着火,最终形成稳定的燃烧火炬。由于反应是在气相中进行,使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快,也有助于加速煤粉的燃烧,这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需的引燃能量E(E=1/6E油)。 图5.1 等离子燃烧器示意图 煤粉首先在中心筒点燃,进入中心筒的粉量根据燃烧器的不同在500~800kg/h之间,这部分煤粉在中心筒中稳定燃烧,并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉的点火源,并依次逐级放大,最大可点燃最多12T/H的粉量。 为了扩大燃烧器对一次风速的适应范围,等离子燃烧器的最后一级煤粉可不在燃烧室内燃烧而直接进入炉膛,因为煤粉燃烧后的热量使得空气体积迅速膨胀,受燃烧器内空间的限制,燃烧室内的风速会成倍提高,造成火焰扩散的速度小于煤粉的传播速度而使燃烧不稳,当采用前面所述措施后,有利于减小燃烧室内的风速,使燃烧稳定。实际的运行实践证明:采用最后一级煤粉进入炉膛内燃烧的结构,燃烧的稳定性大大提高,对风速的要求降低了30%,煤粉的燃尽度也大大提高。 煤粉的浓度影响煤粉的着火温度,在点火区适当提高煤粉浓度有利于点火。等离子燃烧器内通过采用撞击式浓缩块获得点火区的相对较高浓度。对于现场燃烧器前有弯头的锅炉,因弯头的离心浓淡作用及现场安装位置的限制,有可能会造成中心筒点火区的浓度降低,为了解决这个问题同时减小改造工作量,可在弯头内加入弯板或扭转板,改变进入点火区的能浓度分布。由于等离子燃烧器采用内燃方式,燃烧器的壁面要承受高温,因此加入了气膜冷却风,避免了火焰和壁面的直接接触 ,同时也避免了煤粉的贴壁流动及挂焦。对温度的测量采用K分度铠装热电偶,热电偶的外径3mm,具有很好的挠性,可直接从伸到炉外热电偶导管插入到测点,再用螺母固定到导管上,具有良好的可更换性。热电偶的测温范围为0~800℃,燃烧器的长期壁温应控制在600℃以内,如果超温,可采取提高一次风速和降低一次风浓度的手段进行降温。 等离子燃烧器按功能可分为两类:1、仅作为点火燃烧器使用,这种等离子燃烧器用于代替原油燃烧器,起到启动锅炉和低负荷助燃的作用;2、既作为点火燃烧器又作为主燃烧器使用,本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.
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