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等離子點(diǎn)火的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

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等離子點(diǎn)火的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

摘要:等離子點(diǎn)火技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的鍋爐點(diǎn)火技術(shù),運(yùn)用該技術(shù)能夠在鍋爐點(diǎn)火、穩(wěn)燃的過(guò)程中減少或取消對(duì)燃油的應(yīng)用,利用等離子直接電弧將煤粉點(diǎn)燃。等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義,能夠帶來(lái)十分理想的經(jīng)濟(jì)效益?;诖耍疚膶?duì)等離子點(diǎn)火的系統(tǒng)及原理,實(shí)際應(yīng)用等進(jìn)行介紹,并對(duì)這一技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

關(guān)鍵詞:電廠鍋爐;等離子點(diǎn)火;技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

石油、煤炭等都是當(dāng)前世界上最為重要的能源之一,對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),石油資源相對(duì)較為匱乏,在能源結(jié)構(gòu)上,主要呈現(xiàn)為煤多油少的局面,因此國(guó)家曾經(jīng)提倡以煤代油的能源政策。隨著國(guó)際原油價(jià)格的不斷變化,電廠所面臨的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和成本問(wèn)題也日益嚴(yán)峻。在這樣的背景下,電廠加大節(jié)油降耗的力度,對(duì)發(fā)電成本進(jìn)行控制。對(duì)此,可以在電廠鍋爐中應(yīng)用等離子點(diǎn)火技術(shù),能夠有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)油降耗,取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.等離子點(diǎn)火系統(tǒng)及原理

1.1等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

在等離子點(diǎn)火系統(tǒng)當(dāng)中,主要由等離子發(fā)生器、直流電源、點(diǎn)火燃燒器、控制系統(tǒng)等部分組成。其中,等離子發(fā)生器能夠?qū)?0kW~150kW電功率的空氣等離子體進(jìn)行產(chǎn)生,直流電源能夠?qū)⑷?80V的交流電源整合成直流電源,向發(fā)生器供電。點(diǎn)火燃燒器配合等離子發(fā)生器使用,對(duì)煤粉進(jìn)行點(diǎn)燃??刂葡到y(tǒng)采用了數(shù)據(jù)總線、通信接口、CRT、PLC等部分構(gòu)成,能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字化自動(dòng)控制。系統(tǒng)具有50kW~150kW的輸出功率,且連續(xù)可調(diào)。壓縮空氣壓力在0.12MPa~0.4MPa,流量在150m3/h以上,且能夠保持潔凈無(wú)油。冷卻水壓力在0.3MPa以上,流量在10t/h以上,t在40℃以下。

1.2等離子點(diǎn)火原理

在等離子點(diǎn)火裝置當(dāng)中,對(duì)直流電源進(jìn)行利用,基于相應(yīng)的介質(zhì)氣壓條件接觸引弧,在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下,對(duì)穩(wěn)定功率定向流動(dòng)空氣等離子體進(jìn)行獲取,采用磁壓縮、機(jī)械等方法,向需要點(diǎn)火的位置送入等離子體射流,在點(diǎn)火燃燒器當(dāng)中,能夠達(dá)到4000K以上具有極大梯度的局部高溫火核,當(dāng)?shù)入x子火核與煤粉顆粒相接觸,煤粉顆粒會(huì)對(duì)揮發(fā)物進(jìn)行迅速釋放,劈裂粉碎再造揮發(fā)充分,從而被快速點(diǎn)燃。在等離子發(fā)生器當(dāng)中,采用了陽(yáng)極、陰極、線圈等部分,在發(fā)火原理上,基于相應(yīng)的輸出電流條件,中心陰極和陽(yáng)極進(jìn)行接觸,系統(tǒng)達(dá)到短路的狀態(tài),陰極和陽(yáng)極緩慢分開(kāi)的過(guò)程中,會(huì)有電弧產(chǎn)生,在線圈磁場(chǎng)的作用下,將電弧拉出噴管外部。在電弧的作用下,壓縮空氣受到電離,產(chǎn)生高溫等離子體,從而使煤粉產(chǎn)生了被點(diǎn)燃的可能性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,采用進(jìn)退執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制點(diǎn)火裝置的陰極,同時(shí)控制電弧電功率。此外,還利用相同的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),監(jiān)視冷卻水、冷卻風(fēng)等。

2.等離子點(diǎn)火技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1技術(shù)改造

在電廠鍋爐對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用中,對(duì)老機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。在改造的過(guò)程中,可以利用等離子燃燒器,對(duì)原有的原油槍進(jìn)行替代,在下層二次風(fēng)道中原油槍的位置,對(duì)等離子燃燒器進(jìn)行安裝,從給粉機(jī)中單獨(dú)接煤粉管道。在低負(fù)荷穩(wěn)燃、鍋爐點(diǎn)火等過(guò)程中,將等離子投入使用,在鍋爐達(dá)到正常運(yùn)行狀態(tài)后,將等離子退出運(yùn)行。通常情況下,在中儲(chǔ)倉(cāng)式制粉系統(tǒng)當(dāng)中,會(huì)對(duì)這種方法進(jìn)行應(yīng)用。可以對(duì)主燃燒器進(jìn)行改造,使其能夠在作為主燃燒器運(yùn)行的同時(shí),也可以采用等離子進(jìn)行點(diǎn)火。在下層一次風(fēng)處安裝等離子點(diǎn)火燃燒器,對(duì)原有的煤粉燃燒器進(jìn)行代替。在鍋爐穩(wěn)燃、點(diǎn)火等狀態(tài)下,將其作為等離子燃燒器進(jìn)行應(yīng)用。在鍋爐正常運(yùn)行狀態(tài)下,將其作為主燃燒器進(jìn)行使用。在當(dāng)前很多電廠當(dāng)中這種方法被廣泛應(yīng)用。

2.2新建機(jī)組

在新建機(jī)組建設(shè)方面,將C層4只原燃燒器改造為等離子點(diǎn)火燃燒器,其中包括了周界二次風(fēng)部分、一二級(jí)燃燒室、等離子引弧裝置,濃淡分離裝置。對(duì)濃淡分離裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì),能夠?qū)⒁淮物L(fēng)分為濃淡兩股氣流,其中濃相進(jìn)入一級(jí)室,淡相進(jìn)入二級(jí)室。空氣經(jīng)過(guò)母管,向等離子裝置就地控制箱輸送,對(duì)壓力開(kāi)關(guān)、壓力表進(jìn)行安裝,對(duì)壓縮空氣壓力進(jìn)行控制,在滿足壓力后,向主控室PLC發(fā)送信號(hào)。壓縮空氣壓力應(yīng)在0.08MPa以上,單臺(tái)流量在150m3/h。使用雜用壓縮空氣母管提供壓縮空氣。采用了水冷卻發(fā)生器系統(tǒng),單個(gè)燃燒器用水量為8t/h,出入口壓差控制在0.3MPa以上,采用除鹽化學(xué)水,通過(guò)母管向就地控制箱輸送,滿足壓力后,向主控室PLC發(fā)送信號(hào)。選用不銹鋼作為冷卻水系統(tǒng)管材,從鍋爐除鹽水補(bǔ)水箱獲取水源,回水返回除鹽水箱中。

3.等離子點(diǎn)火技術(shù)的經(jīng)濟(jì)分析

3.1新建機(jī)組的直接經(jīng)濟(jì)效益

以600MW的機(jī)組為例,在試運(yùn)期經(jīng)過(guò)機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行、鍋爐酸洗、電氣試驗(yàn)、機(jī)組并網(wǎng)、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、整定安全閥、鍋爐吹管等諸多階段。在這些階段當(dāng)中,鍋爐無(wú)法對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行投運(yùn),也不能實(shí)現(xiàn)完全斷油運(yùn)行,因此,需要對(duì)大量的燃油進(jìn)行消耗。從電力部門下發(fā)的試運(yùn)導(dǎo)則規(guī)定當(dāng)中,規(guī)定了在600MW機(jī)組的試運(yùn)期間,燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)定量在9000t左右。而在機(jī)組試運(yùn)初期,如果將等離子煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行投入使用,在整個(gè)試運(yùn)期間,能夠?qū)⑷加拖目刂圃?000t以下,因而能夠產(chǎn)生十分客觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2老機(jī)組改造的直接經(jīng)濟(jì)效益

在電廠老機(jī)組改造項(xiàng)目中,對(duì)于燃煤鍋爐進(jìn)行等離子點(diǎn)火設(shè)備改造,根據(jù)啟停頻率、燃煤煤種、鍋爐型號(hào)等不同,投資效益也會(huì)具有較大的差別。例如,在200MW的機(jī)組當(dāng)中,每次啟動(dòng)大約消耗50t油量,通常在30t~50t,最高時(shí)可能達(dá)到250t以上。300MW的機(jī)組進(jìn)行以此冷態(tài)啟動(dòng),耗油量可能達(dá)到700t以上,與均值145t相比,超出了300t~500t左右。同時(shí),很多火電機(jī)組具有較高的最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷,例如,100MW的機(jī)組,最低穩(wěn)燃負(fù)荷約在額定負(fù)荷的62%,200MW的機(jī)組則約為額定負(fù)荷的56%,300MW的機(jī)組約為額定負(fù)荷的53%,因此,在助燃和穩(wěn)燃過(guò)程中,需要消耗相當(dāng)大的油量。1臺(tái)100MW的機(jī)組,每年耗油量可能超過(guò)300t,200MW機(jī)組耗油量可能超過(guò)280t,300MW機(jī)組耗油量可能超過(guò)500t。通常情況下,對(duì)于非調(diào)峰機(jī)組來(lái)說(shuō),能夠在1~2年的時(shí)間收回改造費(fèi)用,而對(duì)于經(jīng)常用于調(diào)峰的機(jī)組來(lái)說(shuō),半年到一年內(nèi)就能夠?qū)⑼顿Y成本收回,因而能夠取得十分良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)論

等離子點(diǎn)火技術(shù)是一種較為先進(jìn)的技術(shù),在很多領(lǐng)域當(dāng)中都有著廣泛的應(yīng)用。其中,在電廠鍋爐中對(duì)等離子點(diǎn)火技術(shù)及裝置進(jìn)行應(yīng)用,具有很多明顯的優(yōu)勢(shì),能夠幫助電廠有效地節(jié)約成本,取得更為理想的經(jīng)濟(jì)效益。在等離子點(diǎn)火裝置運(yùn)行中,通過(guò)產(chǎn)生高溫等離子點(diǎn)火將煤粉點(diǎn)燃,可對(duì)過(guò)去的燃油裝置進(jìn)行替代,極大地降低了鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的燃油消耗,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

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作者:尹立平 單位:國(guó)電樂(lè)東發(fā)電有限公司

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