等离子可行方案初稿汇总Word文件下载.docx
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燃烧系统采用四角切圆燃烧方式，制粉系统为钢球磨中储式制粉,送粉方式为乏气送粉。
1、主要设计参数如下：
主蒸汽流量480t/h
过热蒸汽温度℃
过热蒸汽压力MPa
冷空气温度℃
空气预热温度℃
排烟温度℃
锅炉效率%
2、煤质资料：
（目前使用煤种）
项目
符号
单位
数值
设计
校核
碳
Car
%
氢
Har
氧
Oar
氮
Nar
硫
Sar
水分
War
灰分
Aar
分析水分
Wad
挥发分
Vdaf
低位发热量
Qnet.ar
kj/kg
可磨性系数
K
灰熔点
DT
℃
ST
FT
三、等离子点火装置的基本原理
等离子点火装置的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。
如图所示，电弧由大功率的直流电源柜供电，在阴极和阳极产生稳定电弧。
其功率在50kw～150kw之间连续可调，中心温度可达6000℃。
一次风粉送给等离子点火装置后，使大部分煤粉经过电弧核心，该区域内煤粉迅速着火，并稳定燃烧；
其余煤粉在补入足够二次风的氧量支持下，借助于已经燃烧的煤粉火焰接力燃烧，燃烧器向炉膛内喷出煤粉燃烧火炬。
在达到一定的炉膛温度下，投入其它燃烧器。
本装置的燃烧器壁面以气膜冷却风包围火焰，起到冷却管壁以防烧损，避免壁面结焦以及助燃作用。
用除盐水对电极及线圈进行冷却。
1．线圈2．阳极3．阴极4．电源
图1等离子点火装置原理图
四、等离子点火系统设计方案
根据电厂3#炉的具体状况，经计算确定，采用两台等离子点火装置即可满足锅炉的冷、热态启炉，调峰、稳燃的运行。
根据该公司锅炉及煤种的实际情况和已经投入运行的等离子系统，确定如下设计方案：
方案一是将等离子点火燃烧器改装在下二次风喷口位置（即油燃烧器位置），该方案略微复杂，需再拉两路一次风管道，新装两台给粉机，加装两台一次风门。
另一方案是将等离子点火燃烧器装在主燃烧器位置，该方案系统简单，投资少，从设计的煤种看该方案比较适合于该台机组。
第一种方案含等离子发生器及燃烧器，直流供电系统，控制系统，冷却水系统，压缩空气系统，一、二次风粉系统（含风粉在线监测），图像火检系统（含火检冷却系统）等构成。
第二种方案比第一种方案减少一次风粉系统。
两种方案，燃烧器结构型式均为轴向进粉方式（见附图）。
等离子点火结构示意图
1、等离子发生器及燃烧器
等离子燃烧器结构如上图所示，燃烧器周边采用气膜冷却风冷却整个燃烧器。
等离子发生器用于产生50—150kw的等离子体电弧来点燃煤粉，由阴极、阳极和线圈等组成。
2、直流供电及控制系统
等离子发生器电源由用户提供AC380V250KVA两路,每台发生器实际使用功率为100-150KVA。
隔离变压器二次侧接至整流柜，整流柜输出的直流电分别送至二台等离子发生器以产生等离子电弧。
本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。
3、冷却水系统
为保护等离子发生器本身，需用水冷却阴、阳极及线圈。
冷却水为除盐化学水，系统压力保持在0.2—0.4Mpa之间，水温＜35℃，单台设备用水量约8T/H。
回水均采用无压回水（出口为大气压）。
冷却水采用单独的闭式循环冷却系统，每台发生器来水管路装有压力开关，压力满足信号送至控制系统PLC，保证等离子点火燃烧器间断冷却水时停止工作。
4、压缩空气系统
等离子载体为稳压、洁净（无油）、干燥的空气，压缩空气系统压力不小于0.2Mpa，并保持压力稳定。
单台等离子发生器所需流量约120-150NM3/H。
经过仪表组件送至等离子发生器，通过压力开关把压力满足信号送至控制系统PLC（见附图）。
5、一、二次风系统
对于方案一需从粉仓另外新加给粉机、一次风管、风粉在线监测系统，以及相关的一次风门、管道伸缩节等设备。
一次风系统应能连续、均匀地给等离子点火燃烧器提供煤粉，不应出现积粉和断粉现象。
一次风门为调整门，保证风速在18—30m/s之间连续可调，与给粉机配合使用，使煤粉浓度、一次风速控制在合理范围内，满足点火要求。
采用方案二就可用已有的主一次风管路完成等离子点火和稳燃的全部过程，即等离子燃烧器在锅炉正常运行情况下，依旧作为主燃烧器使用。
其设计阻力与原主燃烧器相同。
气膜冷却风取自炉前二次风箱，风量由二次风阀门控制。
作用是冷却燃烧器及补充煤粉继续燃烧所需空气。
6、图像火检系统
采用图像火检系统监视等离子点火燃烧器的火焰。
二套点火燃烧器分别安装两套高清晰度图像火检探头，其视频信号送至集控室内四画面分割器，经处理后再送至工业电视，工业电视可同时监视二套等离子点火燃烧器的火焰。
火检冷却风机既可新增加一套小型风机，也可以采用原有的火检冷却风机。
需视情况而定。
7、等离子控制系统
控制系统由SimenseS7-300PLC，触摸屏，通讯接口和数据总线构成，实现装置的全数字自动控制。
8、等离子点火与相关设备的热工连锁条件
1、等离子发生器启弧连锁条件
②、等离子发生器断弧保护
③、给粉机启动条件
A：
B：
④、给粉机跳闸保护
五、效益分析
5．1经济效益分析
5．1、直接经济效益
电厂二期工程新建机组，在试运期间要经过锅炉吹管、整定安全阀、汽机冲车、机组并网、电气试验、锅炉洗硅运行、机组带大负荷运行等许多阶段，此期间锅炉要耗费大量的燃油。
根据电力部最新颁布的试运导则中的规定，100MW机组试运期间燃油消耗的标准定量为1500吨，若能够从一期的煤粉仓处输送部分煤粉至新建机组，那么机组试运初期投入等离子无油点火系统，可以在整个试运期间完全取代燃油；
若需本炉制粉，仅需要提供冷炉制粉初期所要求的少量燃油，其余过程均可由等离子点火系统来完成。
由此可见采用等离子无油点火、稳燃必将为贵厂产生巨大的经济效益和社会效益。
3#机组按常规方式调试运行所需燃油耗费计算：
燃油消耗：
1500吨
燃油价格：
0.3万元/吨
燃油耗费：
0.3×
1500=450（万元）
机组改装等离子无油点火装置进行试运所需费用计算：
a.燃油耗费：
100吨
100=30（万元）
b.原煤耗费：
燃油的低位发热量为4.18×
104kj/kg，设计煤种低位发热量为17489kj/kg，原煤价格为280元/吨，节约燃油数量为1400吨，则按发热量相等的原则所需的原煤：
原煤消耗：
吨
原煤费用：
3346×
280=93.69万元
c．耗电费用
制粉单耗：
20kwh/t
等离子点火器耗电：
厂用电价格为：
0.16元/kwh
耗电费用：
（20+20）×
0.16=2.14万元
经过以上计算可知，在机组调试运行期间投用等离子无油点火装置可为电厂节约燃油投资：
450–30–93.69–2.14＝324.17万元
5．2、间接经济效益
按照常规的试运方法，机组在试运期间要长期低负荷运行，此期间锅炉纯烧油或油煤混烧，为避免未燃尽的油滴粘污电极，锅炉电除尘器无法正常投入，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来严重的污染，同时烟气中的粉尘会对锅炉引风机叶片造成磨损，这些均给电厂带来间接的经济损失。
在机组试运期间投入等离子无油点火系统，电除尘器可以在锅炉启动及低负荷期间正常投入，大大减少粉尘的排放，避免了环境污染，给电厂带来显著的社会效益和经济效益。
5.3环保效益
在使用等离子点火装置启动锅炉过程中，可降低氮、硫氧化物等有害物质的排放量；
克服了过去使用油系统点火无法启用电除尘的缺点，使机组的烟尘排放自始至终都符合环保标准。
六．投资预算
等离子点火装置及控制系统投资预算（万元）表1
序号
设备名称
规格与型号
数量
单价
（万元）
总价
备注
1
等离子点火发生器
DLZ—200
2套
35.4
70.8
2
等离子点火燃烧器
2台
12.84
25.68
3
图象监视系统
LY—2000
2路/套
5.5
11
4
等离子控制系统
1套
8.6
5
等离子电源柜
10
20
6
等离子隔离变压器
4.5
9
7
燃烧器壁温在线监测系统
2.56
5.12
合计
150.2万元
外围主要设备投资预算（万元）表2
（计划）
备注
一、二次风系统
各两路
6
（18）
括号内为改造在油燃烧器位置的预算
风粉在线检测系统
5.2
冷却水系统
设计可供两台炉等离子点火系统的容量
压缩空气系统
（不含空压机）
材料、电缆费用
1批
19
44
（56）
改造投资额：
150.2+44=194.2万元
324.17万元-194.2万元=130万元
结论：
使用等离子点火系统后，不仅在调试阶段可收回整个设备投资，而且还可创造效益130余万元。
七、技术措施
根据以往的成功经验，为保证等离子点火在电厂的成功应用，拟采取如下措施：
1、在充分考虑现场设备实际运行情况的前提下，认真做好等离子点火系统的设计方案，在方案具体实施前，组织有关单位进行认真讨论、审查，确保方案的可靠性和可操作性。
2、电厂锅炉现燃用30%以上挥发份烟煤，为了防止燃烧器的结焦及烧损，预防措施有：
在燃烧器设计中，考虑到一级燃烧室主要是煤粉裂解及挥发份燃烧，因此防止结焦的措施主要放在二级燃烧室，具体采用周界气膜冷却风，降低燃烧室壁面温度使其低于灰熔点；
其次煤粉在燃烧室燃烧时，体积急剧膨胀，流速在40m/s左右，有自吹扫及缓解结焦能力；
第三，等离子点火器投运时，适当控制给粉机的给粉量，使燃烧器的热负荷在设计范围内运行。
3、离子发生器在正常运行中若有电弧熄灭，导致未燃煤粉直接喷入炉膛，
威胁锅炉安全。
采取措施：
在等离子发生器控制逻辑中增加断弧保护功能。
在点火状态时，当等离子发生器出现断弧时则相应的给粉机跳闸，然后吹扫燃烧器，检查灭弧原因重新点火。
4、等离子点火系统在电厂480t/h锅炉上的应用，涉及的专业较多，需精心组织，合理协调。
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