等离子点火燃烧系统技术改造方案模板Word文件下载.docx
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2.77
4.22
3.05
应用基氧
3.68
7.90
2.40
应用基氮
0.95
0.97
1.01
应用基硫
0.98
0.49
1.50
应用基水份
8.98
5.04
10.02
分析基水份
1.07
0.55
0.57
应用基灰份
26.41
14.93
36.23
可燃基挥发份
18.34
36.09
22.83
应用基低位发热量
Kcal/kg
5111
6108
4375
可磨性系数（哈氏）
／
99
48.3
89
灰变形温度t1
℃
＞1500
1160
灰变形温度t2
1210
灰变形温度t3
1190
燃油特性
油质：
0号轻柴油
低位发热量：
42000kJ/kg
燃烧器主要参数
风比（％）
风速（m/s）
风温（℃）
一次风
25
70±
5
二次风
71
45
347
周界风和顶部燃尽风各占15％二次风量
周界出口风速：
40m/s
油枪主要参数
出力：
100～4500kg/h雾化角：
60～100°
2、制粉系统为中储式、乏气送粉。
钢球磨（4×
MZ3560）出力48.1t/h（R90=13%）
一台磨带1层半6只喷嘴。
给粉机（24×
TGF-9）出力：
3～9t/h。
送风机全压：
3186Pa。
二、等离子点火技术基本原理
1、点火机理
本装置利用直流电流（大于200A）在介质气压大于0.02Mpa的条件下接触拉开引弧，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，很快受热，在0.001秒内迅速释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，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，煤粉颗粒的受热速度加快，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要的引燃能量E（E等=1/6E油）。
同时，等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和电子等，可加速化学转换，促进燃料完全燃烧，除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常情况下提高20%-80%的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃贫煤强化燃烧有特别的意义。
2、燃烧机理
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。
它的意义在于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。
实验证明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6T/H甚至更高。
在建立一级点火燃烧过程中我们采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心区，10000℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80%，其点火延迟时间不大于1秒。
点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成败，在设计上该燃烧器出力约为
500--800kg/h，其喷口温度不低于1200℃。
另外我们利用了气膜冷却技术避免了煤粉的贴壁流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。
该区称为第一区。
第二区为混合燃烧区，在该区内一般采用“浓点浓”的原则，环形浓淡燃烧器的应用将淡粉流贴壁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。
第三区为强化燃烧区，在一、二区内挥发分基本燃尽，为提高疏松炭的燃尽率采用提前补氧强化燃烧措施，提前补氧的原因在于提高该区的热焓进而提高喷管的初速达到加大火焰长度提高燃尽度的目的，所采用的气膜冷却技术亦达到了避免结焦的目的（1998年获专利）。
第四区为燃尽区，疏松碳的燃尽率，决定于火焰的长度。
随烟气的温升燃尽率逐渐加大。
三、等离子点火燃烧系统设计方案
1#炉采用的等离子点火燃烧系统由等离子发生器、燃烧器、直流供电系统、控制系统、冷却水系统、压缩空气系统、图像火检系统、风粉监测系统等构成。
整流变压器
直流电源柜
控制系统
载体风
冷却水
等离子燃烧器
等离子发生器
数据总线
DLZ-1
控制柜
#1
CRT
1、等离子发生器
等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件三大部分组成，还有支撑托架配合现场安装。
等离子发生器设计寿命为5～8年。
阳极组件与阴极组件包括用来形成电弧的两个金属电极阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流，将电极之间的空气电离形成具有高温导电特性等离子体，
其中带正电的离子流向电源负极形成电弧的阴极，带负电的离子及电子流向电源的正极形成电弧的阳极。
线圈通电产生强磁场，
将等离子体压缩，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温电弧。
阳极组件由阳极、冷却水道、压缩空气通道及壳体等构成。
阳极导电面为具有高导电性的金属材料铸成，采用水冷的方式冷却，连续工作时间大于500小时。
为确保电弧能够尽可能多的拉出阳极以外，在阳极上加装压弧套。
阴极组件由阴极头、外套管、内套管、驱动机构、进出水口、导电接头等构成，阴极为旋转结构的等离子发生器还需要加装一套旋转驱动机构。
阴极头为损耗件，导电面为具有高导电性的金属材料铸成，采用水冷的方式冷却，连续工作时间大于50小时，更换方便，成本低廉。
线圈组件由导电管绕成的线圈、绝缘材料、进出水接头、导电接头、壳体等构成。
等离子发生器外形图
2、等离子点火燃烧器
改造将四只等离子点火燃烧器分别安装替换原一层1#～4#角煤粉主燃烧器上，直接由相应的主一次风管来粉。
在燃烧器的设计时重点考虑了如下几个问题：
A:
由于直接改在主燃烧器上，应保证等离子点火燃烧器出力在高负荷工况下与原主燃烧器设计出力基本一致。
从运行的调整、炉膛热负荷的分配、防止超温等方面考虑，可以满足在高负荷工况，等离子发生器不投运的情况下，等离子燃烧器的出力与原燃烧器的出力基本一致。
B:
保证锅炉在冷态启动时煤粉能比较容易地被点燃。
根据现场燃烧器的位置及等离子点火燃烧器在其它工程应用经验，在距燃烧器喷口一定位置处，以12°
的倾角，等离子发生器斜插入燃烧器内。
C:
确保燃烧器喷口不结焦。
燃烧器采用多级燃烧方式，确保煤粉的充分燃烧；
燃烧器内有气膜冷却，预防结焦和烧损。
表1等离子点火燃烧器主要设计参数
名称
结果
备注
一次风管风速
m/s
24.0
一次风温
20
按冬季计算
煤粉浓度
kg/kg
0.35
燃烧器阻力
Pa
1000
周界风风速
40
3、直流供电及控制系统
（1）直流供电
通过厂内原有AC6KV备用间隔提供一路800KVA（1台炉）电源，增加一台AC800KVA干式变压器、四面低压配电柜，接至四台隔离变压器（如下外形图）、整流柜，输出的直流电送至就地等离子发生器，以产生等离子电弧。
干式变压器、低压配电柜、隔离变压器、整流柜布置在两台机组中间6.3米B、C间。
整流柜内功率组件采用三相全桥可控硅晶闸管整流功率组件，晶闸管采用美国进口芯片，全桥可控硅整流方式整流效率高，技术成熟，保证了电源长期工作的可靠性。
直流控制器采用西门子公司生产的6RA70系列全数字控制整流装置。
该装置可以作为整流和等离子发生器的引弧控制接口、水流、气压保护接口，并且与其他计算机实现总线式的数字通讯。
（2）控制系统
方案一、直接纳入DCS系统控制，整流柜、风机、水泵的控制采用硬接线进入DCS系统。
具体I/O清单见附表。
方案二、系统控制主机采用西门子S7-300可编程控制器为核心，S7-300与各电源柜之间为数据通讯，集控室内操作界面采用工业液晶显示屏设置参数、功能。
保护报警信号锅炉MFT、给粉机跳闸（4点）、等离子点火器运行正常（4点）、运行故障、等离子点燃烧器超温，S7-300通过硬接线进入DCS。
等离子电源系统用隔离变压器参数：
额定电压：
0.38/0.36KV
额定功率：
200KVA
额定频率：
50HZ
相数：
三相
接线方式：
Δ/Y
冷却风式：
自然冷却
绝缘等级：
F
绝缘水平：
AC3/3
温升：
100K
选用材料：
30Q130冷轧有取向硅钢片、环氧树脂真空浇注.
隔离变压器的主要作用是隔离。
一次绕阻接成三角形，使3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响；
二次绕组接成星型，可得到零线，避免等离子发生器带电。
电源柜外形尺寸及安装尺寸如下图所视：
电源柜为前后开门结构。
前门上方安装有三块表从左到右分别为系统实际电压表、系统实际电流表、系统给定电流表，下方为排气孔。
电源柜技术参数如下：
额定输入电压
（1）：
3AC400（+15%/-20%）
额定输入电流：
332A
45-65HZ
额定直流输出电压：
485V
额定直流输出电流：
400A
过载能力：
180%
额定输出功率：
194KW
额定直流电流下的功耗：
1328W
电子电路电源
额定供电电压：
2AC380（-25%）～460（+15%）;
In=1A或
1AC190（-25%）～230（+15%）;
In=2A
（-35%1分钟）
冷却风扇
3AC400（15%）50HZ
额定电流：
0.3A
额定流量：
570m3/h
噪音等级：
73dBA
运行环境温度：
0～40℃
（2）强迫风冷
存储和运输温度：
-25～+70℃
安装海拔高度：
额定直流电流下≦1000M（3）
环境等级（DINIEC721-3-3）：
3K3
防护等级（DIN40050IEC144）：
IP00
说明：
（1）电源柜进线电压可低于额定电压（由参数P078设置，400V装置可用于85V输入电压）。
输出电压也相应降低。
（2）指定的直流输出电压，在进线电压低于5%（额定输入电压）时也能达到。
（3）负载系数K1（直流电流）同冷却温度有关。
（4）负载系数K2与安装高度有关。
（5）总的衰减系数K=K1×
K2。
电源柜正面视图如图3.7所示，电源柜后视图如下图所示。
电源柜正面图
电源柜后视图
其中主要部件为：
①冷却风机:
用来冷却柜内控制元件。
②整流装置。
③熔断器：
电流过载保护。
④电源开关：
控制电源柜内冷却风机的启停。
⑤电源开关：
电源柜控制电源。
⑥端子排：
电源柜与外
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