无油点火技术.doc
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1、DLZ200型等离子点火装置性能实验鉴证报告 等离子点火装置性能实验鉴证组 2023925 一、前言 以煤代油是适合我国国惰的一项重要的能源政策。1998年和1999年仅电力系统内电站锅炉启动和稳燃计划用油,分别达288万吨和320万吨。锅炉点火及低负荷稳燃用泊,不仅是构成电厂发电成本的重要组成部分,并且在全国的石油消耗中举足轻重。随着国内电厂竞价上 网政策的出台和世界石油价格的不断攀升,电厂锅炉点火助燃脱油的呼声越来越高。特别今年,石油价格急剧上涨,已经在世界范围不同限度地影响到发达国家和发展中国家的经济发展和稳定。近年来我国己成为石油纯进口国,节约燃油,以煤代油更成为迫在眉睫的问题。 等离
2、子体直接点燃煤粉技术的开发和研究,在国外已有20数年的历史,美国的CE、BW和西屋公司都作过不少实验,前苏联和澳大利亚己初步掌握了等离子体直接点燃煤粉技术。国内一些部门和单位也在进行研究。但在装置的可靠性、可控性、初投资、运营成本等方面,存在着电极烧损严重、电源不可靠、以叫作为等离子载体费用昂贵、调整不灵活、电弧不稳等致命问题,使等离子点火技术难于广泛推广应用。 烟台龙源电力技术有限公司在总结国内外等离子体直接点燃煤粉技术中成功及失败的经验及教训的基础上,l997年开始研究等离子点火技术,以独立的思维、严格认真的探索、研究、实验,攻克了国内外等离子点火技术中的多项关键。1998年8月25日在实
3、验室制造出第一台样机并点火成功,在常温送粉的情况下,成功点燃了干燥无灰基挥发分为l66的淄博贫煤:1999年6月开始在烟台电厂l炉安装等离子直接点火煤粉燃烧器装置进行工业性实验。2023年2月15日成功实现燃用贫煤的机组无油点火启动,到2023年9月性能考核实验前,己实现锅炉完全无油点火启动3次。 为尽快鉴定并推广该项新技术,国家电力公司决定于2023年9月28日在烟台召开该项技术的鉴定及技术交流会。为此指定刘武成(原辽宁省电力公司副总工程师、教高工)、梁燕钧(华北电力科学研究院院长助理、副总工程师、高工)、李凯(山东电力研究院副总工程师、教高工)组成测试鉴证组,对由西安热工研究院承担的该项目
4、性能考核实验进行全过程鉴证,并规定对该项性能考核实验提出鉴证报告。 二、鉴证考核的目的 对等离子体直接点燃煤粉燃烧的技术和DLZ400型等离子点火装置,在燃用淄博贫煤的锅炉上使用的各项性能考核实验进行鉴证,并做出客观公正的评价。 三、实验情况 工业性实验是在烟台发电厂1炉进行的,该炉为HG220l00l型,燃用淄博贫煤,采用中间储仓式制粉系统,8只直流煤粉燃烧器分两层囚角切园布置,热风送粉,固态排渣。在1999年的大修中对燃烧器进行了改造,下层4只改为双通道型煤粉燃烧器,内置点火及低负荷 稳燃用油枪,油枪出力150kgh,在各角原油枪位置,安装DLZ200型等离子点火煤粉燃烧器各一只。 该装置
5、出等离子发生器、煤粉燃烧器、特种电源及控制系统四部分组成。等离子发生器出磁稳线阁、阳极、阴极组件构成:作为等离子载体的压缩空气由电厂杂用空压机提供,采用闭式内冷水对电极组件进行冷却。煤粉燃烧器可将煤粉送到等离子体区使其点燃后喷入炉膛。特利I电源及控制系统完毕整流、启弧和等离子发生器功率控制等功能。 l炉的燃烧系统相应进行了改造,增设等离子燃烧器一次风箱一个,经联络风道采用本炉空预器后热风(也可切换邻炉热风,作为等离子点火煤粉燃烧器的输粉及燃烧一次风,二次风由各角二次风箱供应。 鉴证组在9月20日现场观摩了在3角进行的邻炉热风送粉点火实验,初步认定等离子点火装置在燃用贫煤的锅炉上应用是成功的。但
6、此前的工业性实验定量数据较少,不能完全说明该装置在燃用淄博贫煤工业性实验中的性能。为此,决定由西安热工研究院负责,与烟台龙源电力技术有限公司、烟台发电厂联合进行等离子点火装置性能考核实验,鉴证组参与实验的全过程。随后,鉴证组与实验各方一起拟定了等离子点火装置性能考核实验大纲,在烟台龙源电力技术有限公司、烟台发电厂原有工作的基础上,运用现有条件,进行等离子点火装置性能考核实验。 9月21 日一方面在制角进行等离子发生器启弧实验,验证启弧、稳弧、降弧阶段装置工作的状况。实验证实:在功率70一12OKW范围内启弧稳定可靠,次次成功;启弧后等离子发生器功率在50寸5OKW范围内连续可调。 9月22日由
7、2锅炉送煤粉,采用本炉供风方式进行性能考核实验,开始时给粉机下粉不畅,需要派人敲击给粉机落粉管,且一次风速较低,一般能维持18m/s,提高送风风压到2800Pa后,也只达成22m/s。在下粉正常情况下单个燃烧器燃烧较好,喷口火焰温度可达1200左右,火炬长约5米左右,因炉内温度较低,可观测到部分未完全燃烬的煤粉从火炬中析出。在此状态下进行了变煤粉浓度、变等离子体稳弧功率、变一次风速实验。鉴证组现场鉴证了这些实验,实验数据详见性能考核实验报告。 在同时投入两台等离子煤粉燃烧器的情况下,发生输粉管部分堵塞的现象。通过对等离子点火装置一、二次风系统的检查和了解,鉴证组认为是由于系统阻力较大,采用本炉
8、供一次风时,风箱压力局限性,一次风量较小,所以发生输粉管堵塞现象。经与实验各单位协商后,煤粉燃烧效率实验和锅炉启动实验改用邻炉热风作一次风。 采用邻炉热风作一次风,可投入3台等离子点火装置,实验#2#3#4、#1#3#4两种组合,各燃烧器燃烧都非常好,从看火孔观测喷口温度达1330左右,炉内燃烧状况良好,火焰明亮稳定,只有少部分未完全燃烬的煤粉从火炬中析出。取样分析证实,在烟气含氧量18时,CO含量为160ppm,飞灰含碳量为31.5。 由于空压机出力限制,压缩空气压力曾经降到0lMpa,3台等离子体发生装置仍能正常工作。在此状态下进行了变煤粉浓度、变等离子体稳弧功率、变一次风速的对比性实验。
9、鉴证组现场鉴证了这些实验,实验数据详见性能考核实验报告。 实验过程中2等离子点火装置累计工作时间达12小时:因空压机压力低,等离子发生装置保护动作,导致等离子点火装置中断工作约10分钟,随后,同时投入三台等离子装置,其中3连续运营55小时到机组60负荷,主火嘴工作正常后,停用等离子装置。 2、4等离子发生装置因压缩空气中带水、带油,在运营中断弧各一次。对2等离子燃烧器解体检查,阳极进行简朴的打磨清理后,重新点火启动正常。4未解决也可正常启动。 运用解决2等离子点火装置的等离子发生器阳极的时机,对其内部进行目视检查。自大修以来,锅炉运营己达半年以上,累计44982小时。等离子点火煤粉燃烧器内、外
10、壁没有结焦现象,未见燃烧器烧损变形。等离子发生器阳极没有变形、烧蚀轻微、局部积碳(系压缩空气带油所致),阴极正常。 鉴证组观测到,由于采用无泊点火,电除尘器从锅炉点火即投入运营,解决了启动期间烟囱冒黑烟的问题。 鉴证组认为实验方法对的,数据准确、详实,可以验证DLF200等离子点火装置应用于220th锅炉,燃用淄博贫煤时的基本性能。该装置的特种电源和控制系统工作极为可靠,等离子发生器功率控制稳定、准确,操作显示屏界面和谐、操作方便,在实验的全过程中未发生任何问题。等离子体发生装置在实验全过程中工作也是十分可靠的,当作为载体的压缩空气压力低于设计下限时仍可正常工作,压缩空气中具有少量水分时也可以
11、正常工作,但压缩空气中带泊易导致阳极污染引起断弧。煤粉燃烧器设计新奇、结构合理、工作可靠,在一次风速1822ms、混合器前一次风温1103300C、煤粉浓度0.3一0.5kgltg的较大范围内可成功点燃淄博贫煤。 鉴证组认为由于四角布置直流煤粉燃烧器的特点,煤粉点燃后在炉内的继续燃烧必须有较高的炉内热负荷,良好的燃烧组织,才干使煤粉在炉膛内燃烧稳定、充足和完全。单台等离子点火装置在常温下点燃贫煤是完全成功的,但是,煤粉在炉内的充足燃烧比较困难,此时的煤粉燃烧效率,还应继续努力使之提高。同时投入3台等离子点火装置时,炉内燃烧情况明显好转,火焰明亮稳定,煤粉燃烬率大幅度提高。相信同时投入4台等离子
12、点火装置时炉内燃烧情况将更好。 四、考核鉴证结论 该项等离子直接点燃煤粉燃烧技术,设计构思新奇、材料选用合理、配套电源可靠,在点燃煤粉过程中,始终能建立一个连续的点火火源,较抱负的煤粉浓度场和较合理的供风条件。在烟台发电厂220th燃用贫煤的锅炉上,使用DLF200型等离子点火装置点火启动和稳燃是成功的。实验时等离子点火装置的煤粉最大出力约为18th,由于点火原理构思新奇,根据其点火原理可望在不加大等离子启弧功率的前提下,将点火燃烧器进一步放大,达成用等离子技术进行大型锅炉启动及稳燃的目的。 等离子体发生器的阴、阳极的结构设计先进、材料选用先进合理,以磁稳方式,采用压缩空气为等离子载体,这些措
13、施不仅使点火功能稳定,并且解决了阴、阳极寿命短暂,等离子载体费用昂贵的关键问题。DLZ200型等离子点火装置,在l炉进行工业实验期间,等离子发生器阳极最长运营300小时,未发现因阳极自身质量及结构问题导致断弧。结合实验室的观测数据,预计阳极使用寿命可达1000小时以上。 阴极选材合理,并能以机械调节,自动控制的方式及时、灵活的调节极间距离,控制更离子体功率,连续运营安全可靠,未发现因阴极自身质量及结构问题导致断弧。累计工作18小时,阴极烧蚀量不大于3克,预计使用寿命可达100小时以上。阴极更换方便,现场更换仅 需20分钟。 等离子点火装置连续运营8小时,未发现燃烧器结焦及烧损。电源及启弧装置安
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