等离子点火系统使用说明书_图文

1、QB/NJCN 南京创能电力科技开发有限公司企业标准QB/NJCN-102011CNPIS-200型低温等离子点火系统使用说明书2011-04-02发布2011-09-01实施南京创能电力科技开发有限公司发布前言为了科学地建立健全企业标准体系和部门管理体系,指导和规范本企业开展标准化工作,推动开发部的部门职能,发挥主导部门的作用,根据南京创能电力技术有限公司创电经字20111号文关于修编制定公司标准体系实施方案的通知的指示精神,按企业标准体系的构成和编写的基本规定的要求,以相关的国家标准,行业标准为依据,结合公司产品的实际情况,特制定本标准。本标准由南京创能电力科技开发有限公司总经理办公室提出

2、本标准由南京创能电力科技开发有限公司工程质量部起草。本标准由南京创能电力科技开发有限公司工程质量部负责管理和解释。起草人:审核:审定:批准:目录安全措施 0第一章绪论 (1第二章低温等离子燃烧器工作原理 (2第三章低温等离子点火燃烧系统构成 (5第四章低温等离子点火系统的安装 (22第五章低温等离子点火系统的调试 (28第六章低温等离子点火系统的运行 (39第七章低温等离子点火系统的维护 (47安全措施本说明书声明:列出了等离子点火煤粉燃烧器安全和可靠运行所需的所有措施,对特殊的应用,可能需要附加补充资料和说明书,如果遇到这种情况,请与南京创能电力科技开发有限公司联系:以求技术支援;如果在修理

3、等离子点火煤粉燃烧器时使用了未经厂家认可的零件,或是由不具备资格的人员进行不正确的操作将会增加出现危险的机会,这将导致事故的发生及设备损坏。本手册所有安全提示请严格遵守。请仔细阅读本说明书所提供的安全信息。警告!在设备运行过程中,本装置将会出现危险电压,切勿触摸。否则,将导致死亡和严重的人身伤害以及财产损失。本装置被罩在一个安全防护罩内,防护罩上部为电、压缩空气,冷却水接口,此部位有可能引发故障,非专业维护人员切勿接近。只有首先完全熟悉本使用说明书所包括的安全注意事项,结构安装,操作以及维护说明的相当熟练的人员才能从事本装置的工作。本装置成功和安全的运行依赖于精心的运输和适当的保管,以及正确的

4、连接,操作安装和维护。即使是在等离子发生器不工作时,电源柜进线及隔离变压器亦带有危险电压,非停电状态,切勿进行任何工作,在从事任何维护和修理工作之前,电源柜所有电源必须切断并挂警示牌!第一章绪论预计到2011年底,我国发电装机容量将突破10.5亿千瓦,其中燃煤机组约占70%以上,每年还在以5000万千瓦的速度递增。在我国,这些锅炉的点火和稳燃每年将消耗石油1000万吨以上。如果现有火电机组全部改造为无油点火,每年可以节约发电燃油成本700亿元左右,等于为国家节约了一座中型油田的原油。近年来随着世界性的能源紧张,原油价格不断上涨,火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的

5、指标来考核,为了减少油(天然气的耗量,传统的做法是提高煤粉的细度,提高风粉混合物和二次风的预热温度,采用预燃室燃烧器,选用小油枪点火燃烧器等等,但是,这些方法都不能彻底解决问题,若要进一步减少燃油到最终不用油,必须采用同传统上完全不同的全新工艺,这种工艺应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等离子燃煤点火是世界燃煤点火方式的一次革命,彻底取代了现行火电厂锅炉启动燃油点火和稳焰的工作方式,实现了无油点火和低负荷稳燃;等离子点火装置是中国国家电力部门推广的新型环保节能型高新技术产品;国家计委早在在1997年“中国能源”白皮书中鼓励全社会开展以煤代油的工作;国家经贸委从保障国家经

6、济安全,促进经济可持续发展的宗旨出发,制定了节约和替代燃料油“十五”规划,其中重点提出了等离子无油点火技术的推广。我公司生产的CNPIS型低温等离子无油点火装置,采用空气等离子体作为点火源,可点燃挥发份较低的无烟煤,实现锅炉的冷态启动而不用一滴油,是火力发电厂点火和稳燃的首选设备,采用第四代低温等离子全无油点火系统,点火与稳燃与传统燃油相比有以下几大优点:(1、真正实现全无油点火。对于新建电厂可以节约上千万的初投资和试运行的费用;(2、对煤的适应性广,完全满足劣质煤粉的点火要求,挥发份可低至4%;(3、点火初期电除尘可以正常投入,同时也会降低NO生成;X(4、取消了炉前燃油系统,也自然避免了由

7、于燃油系统造成的各种事故;结论:采用低温等离子点火技术点燃煤粉锅炉经济、环保、安全、简单可靠,有百利无一害,当然是燃煤锅炉的首选设备,也是目前燃油系统改造的最佳替代产品。第二章低温等离子点火煤粉燃烧器工作原理2.1 低温等离子点火机理本装置利用直流电流(200-500A在介质气压0.08-0.22Mpa的条件下,利用高频起弧装置非接触引弧获得稳定功率的直流空气低温等离子体,该等离子体在热裂化室内部可以形成T>4000K的梯度极大的局部高温区,使得燃料在燃烧前对燃料进行热裂化处理。点火的核心理念是在燃烧过程前加入物理反应,使得煤粉颗粒被最大程度的气化,经过等离子体气化后的混合燃料可燃气体成

8、分数倍生成,实现煤制气后的低温燃烧。系统中等离子发生器并不作为点火火源使用,其特点是等离子发生器不直接作用于煤,而是作用于煤气粉混合物(煤分子+空气,即等离子弧作用于进入煤粉燃烧器的空气煤粉流。等离子弧作用区温度控制为30004000K,对煤粉颗粒及空气离子化,经充分混合后生成大量的可燃气体。 等离子点火系统热裂化室是系统的关键部件,采用了多级热裂解气化技术,多级气化、燃烧和周界冷却风等新技术。与传统等离子点火最大的区别就是对煤粉燃烧前进行热裂化处理;用低温等离子电弧加热一次风(煤粉+风和碳芯的部分气化,以便从低品位原煤中获得高反应的双组份燃料(燃气加碳芯。双组份燃料在同炉膛入口处的二次风混合

9、时双组份燃料便开始燃烧,并点燃炉膛内的煤粉,再不需要投入柴油或天燃气去点燃锅炉和助燃火焰。 系统主要工作机理是:燃料燃烧前对燃料进行热裂化处理。该机理促进下述三方面作用:1、煤粉的热裂解气化作用,催化固相可燃气体的逸出。2、煤粉中氧原子在加速热裂解反应速度中的作用,促进可燃气体逸出。3、燃料的异体自身热能转化作用,降低点火功率。在上述作用下,可把含于煤粉灰份中的潜在可燃部分尽多的释放出来成为可燃气体。这样一来,燃料燃烧通过等离子电弧进行热裂解化处理,使其挥发份(可燃气体达到30%以上,温度达到800左右,进入炉膛时与二次风混合燃烧,形成了强劲的等离子火焰,点燃炉膛里的煤粉,替代油完成全无油点火

10、,这就是等离子点火热裂化机理。煤粉热裂解过程,也是煤粉的初级气化过程,气化率达30%以上。热裂化室出口保证值:煤粉气化率>30%出口温度<结焦温度出口温度>燃烧温度O2趋于0,严格控制在无氧状态2.3 热裂化反应技术在降低NOX生成量的机理通常气粉混合物加热到773973K,即分离出挥发份的温度,它是在气粉到达燃烧室前在热裂化反应室中完成的。把燃料预先加热到产生气粉挥发份的温度可以降低NOX 的生成(3050%,这是由于煤粉预热后燃料中含氮组分发生破裂,同时生成氨基类或氰类含氮原子团(NH3,CN,HCN。如果这个反应过程是在还原介质中进行(剩余空气系数DB <0.4,

11、则上述类型的不稳定原子团多数转化成分子氮(N2,而不转化成氮氧化物。试验时在温度加热到860K时,其抵达热化处理室(预热室的时间为0.2秒时,NOX曾从0.83克/标准米3下降到0.26克/标准米3。燃料的热裂化处理法在很多情况下可以提高煤的反应性能,以此提高燃烧过程的稳定性及其强度;同时降低了NOX的形成。2.4 等离子直接点燃煤粉与采用“热裂化反应”点燃煤粉的比较煤粉燃料在没有裂化反应过程的点火中,单位电耗在0.050.4千瓦时/公斤煤之间(具体取决于煤质直接用于煤粉点燃的等离子的电弧电耗是相当大的,因此,在没有煤粉自身热裂化反应的同时放热的煤粉无油点火过程,从动力学上来说是没有效益的。这

12、种公正的结论是美国科鲁日林.哥.恩,在他的研究报告中得到肯定的。在这种情况下,煤气化生成的吸热效能完全消耗了等离子能量。对大吨位锅炉燃烧,如对锅炉动力机组,其燃料消耗方式没有自身热能的转化是属于单一的异体热化原理,这是不可取的。把等离子技术有效地应用到大吨位煤粉锅炉燃烧领域的问题只有运用燃料的异体自身热能转化原理,才能得到解决。这时等离子源在点火过程中完成,只起活化起爆作用;大部分煤粉的气化靠自身热能转化而达到。由于动力煤质的不断恶化(燃烧热值在1215兆焦耳/公斤之间,挥发份在515%之间,灰分达(3040%,直接用等离子流或直接在炉膛空间用开式电弧进行点火,结果并不可靠,这是因为高度浓缩的

13、等离子能量在炉膛里分散无法使煤粉产生自身热能转化。从上述分析可以看出,燃料燃烧前的热裂化处理,在燃料点火过程起着相当重要的作用,因为热裂化处理可以提高燃料的反应性能。利用等离子点燃高反应煤同样会得到相当的效益。如果把等离子的众多优势同动力煤热裂化处理的长处结合起来,那将会得到更大的效益。在这方面,已经研制出等离子点火技术和低品位煤稳燃技术,这两项技术都是建立在煤粉燃烧前预热裂化处理的理论基础之上。第三章低温等离子点火燃烧系统组成3.1 低温等离子点火燃烧系统3.1.1 燃烧系统(热裂化室 低温等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧在热裂化室中对煤粉进行热裂化反应来点燃煤粉的煤粉燃烧器,分为一级热

14、裂化室和二级热裂化室。如图3.1所示在一级热裂化室内冷风粉流同来自等离子喷出的T=30004000(K的电孤等离子接触时,同时热激化-氧气和煤粒子。此时,最初进入等离子电弧气流作用区的风粉只有其总量的310%,这是火焰自然的热物理边界限度所决定的,将有限的等离子高温电弧热激化少量的一次风粉,使煤粒子在加热速度达到103104度.秒-1时产生热激化破裂。数据表明, 250微米的动力煤粒子(工业煤粉细度,被热激化产生的内部热应力的作用下,在0.010.05秒内破裂成810个碎粒。煤粉粒子的热破裂,致使反应面扩大,不断加速挥发物的产生,不断出现非常细小的粒子。这些细小的煤粉粒子同已被热激化的氧分子和

15、氧原子相互作用下反应速度加快,反应强烈。在=0.30.4的空气中氧化所产生的高温热量,加热其它煤粉至固相可燃气逸出=2CO进行反应,产生大的温度。一次风中少量的氧化剂保证煤中剩余炭蕊的碳按2C+O2量可燃气体。结果,温度达1200K以上的燃料混合物(大于30%的可燃气体+剩余炭蕊通过燃烧器喷入炉膛,与二次风混合后自身起燃并稳定燃烧。因此,进入炉膛的混合物(百分之三十以上的可燃气体+剩余碳蕊温度在超过其自燃温度同二次风混合后,其继续燃烧的强度得到明显提高。燃料燃烧前热化处理所需风粉的份额由热平衡方程式决定,总之,在两种组分燃料燃烧时释放出的热量加上等离子的能量,足够把主风粉流加热到稳定燃烧温度。

16、煤粉的浓度影响煤粉的着火温度,在热裂化初期适当提高煤粉浓度有利于点火。等离子燃烧器内通过采用旋流装置获得点火区的相对较高浓度。由于等离子燃烧器的热裂化反应,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。为防止燃烧器因超温而被烧蚀。对温度的测量采用K分度凯装热电偶,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0800,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.等离子燃烧器的高温部分采用高耐热铸

17、钢,其余和煤粉接触部位采用高耐磨铸钢。和现场管路连接时须正确选用焊条型号。3.1.2 风粉系统3.1.2.1 给粉机为满足等离子燃烧器对于煤粉浓度和均匀性的要求并能做主燃烧器使用,与等离子燃烧器相匹配的给粉机选择,应满足做主燃烧器使用时燃烧器的最大出力,100MW及以下等级的锅炉,与等离子燃烧器匹配的给粉机额定出力以2-6t/h为宜。对200MW及以上容量的锅炉,一般选用给粉机的额定出力在3-9t/h为宜。3.1.2.2 磨煤机A 对于新建机组,选定的点火用磨煤机,最低出力应能满足最低投入功率的要求, MPS中速磨宜采用可变加载型。B 根据磨煤机的型式,调整其出力和细度至最佳状态,例如:适当调

18、整回粉门的开度、调整分离器开度,适当减小一次风量(但风量的调整应满足一次风管的最低流速,中速磨最低风量应保证允许的风环风速,对于MPS中速磨煤机还应适当调整碾磨压力。3.1.2.3 暖风器主要应包括暖风器进出口风道的连接方式、支吊架的位置、整体重量、入口蒸汽管道尺寸及连接方式、出口疏水管道尺寸及连接方式、投运前是否需要对蒸汽管道进行吹扫等。3.1.2.4 一次风系统A 应根据锅炉燃用煤种、炉型和容量、制粉燃烧系统各自的特点,进行系统配套、结构和参数选择。中储式制粉系统100MW及以下机组宜选择另设等离子燃烧器的系统;直吹式制粉系统宜采用主燃烧器兼有等离子点火功能的系统。B 采用直吹式制粉系统的

19、锅炉,宜采用本炉冷炉制粉的方式C 制粉用热风的来源,在有条件时宜采用邻炉热风。在邻炉来热风有困难时,宜在磨煤机入口热风道上或专设旁路风道上加装空气加热装置,将磨煤机入口风温加热至允许启磨温度。加热装置宜采用蒸汽加热器。如热风温度要求较高时,可采取串联安装风道燃烧器加热等方式。D 磨煤机对应的所有煤粉输送管道,应设有进行冷态、热态输粉风(一次风调平衡的阀门;宜加装煤粉分配器等措施,以尽可能保持各煤粉输送管道内风速一致、煤粉浓度一致、煤粉细度一致。E 等离子燃烧器在锅炉点火启动初期,燃烧的煤粉浓度较好的适用范围在0.40.65kg/kg,最低不得低于0.3kg/kg。F 锅炉冷态启动初期,等离子燃

20、烧器的一次风速保持在19m/s22m/s为宜。热态或低负荷稳燃时,一次风速保持2428m/s为宜。3.1.2.5 气膜风系统等离子燃烧器属于内燃式燃烧器,运行时燃烧器内壁热负荷较高,为了保护燃烧器,同时提高燃尽度,需设置等离子燃烧器气膜冷却风。气膜冷却风可以从原二次风箱取,也可从送风机出口引取。通过燃烧器气膜风入口引入燃烧器。气膜冷却风控制,冷态一般在等离子燃烧器投入030min,开度尽量小,以提高初期燃烧效率,随着炉温升高,逐渐开大风门,防止烧损燃烧器,原则是以燃烧器壁温控制在500600为宜。3.1.2.6 二次风系统对于单独设置等离子点火一次风管路(等离子燃烧器作为点火用燃烧器的系统,除

21、设置等离子燃烧器气膜风系统外,原则上还应设置二次风系统。其设计原则与电站锅炉常规燃烧器设计方案相同。3.2 低温等离子点火系统3.2.1 低温等离子发生器等离子发生器是用来产生等离子电弧的装置,其主要由阳极组件、阴极组件、高频起弧器三大部分组成。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以及冷却套筒。在两电极之间加500V的直流电压,系统设定好电流后,由高频起弧装置起弧,并有压缩空气吹出阳极,形成可以利用的等离子电弧。 3.2.1.1 阳极组件阳极组件由阳极、旋流环、冷却水套筒、空气通道及壳体等构成。电极为具有高导电、导热的合金材料做成,采用水冷的方式冷却,连续工作时间大于10

22、000小时。3.2.1.2 阴极组件阴极组件由阴极、旋流器、冷却水套管、空气通道及壳体等构成。电极为具有高导电、导热的合金材料做成,采用水冷的方式冷却,连续工作时间大于3000小时3.2.1.3 高频起弧器包括衔铁、线圈、绝缘支架以及钨针,线圈与高频激励电源连接;衔铁的一端与绝缘支架铰接,另一端则与线圈相邻接;钨针一端与衔铁固定连接,另一端则穿过绝缘支架悬置,通过高频激励电源对线圈通电后,带动衔铁运动,从而实现钨针的跳动,即可以使得钨针在等离子发生器的阴极组件和阳极组件之间进行跳动,实现非接触性引弧。3.2.2 低温等离子电源系统等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。

23、其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。其由隔离变压器、电源柜、平波电抗器、控制柜(可选几部分组成。电源柜内主要有熔断器、接触器、直流调速器、控制PLC等组成。3.2.2.1 隔离变压器 3.3 隔离变压器外形图等离子电源系统用隔离变压器参数:额定功率:270KVA额定频率:50HZ相数:三相接线方式:/ 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

24、器带电。3.2.2.2 电源柜电源柜选用我公司公司生产的CN1000型电源柜,柜体外形尺寸及安装尺寸如下图所视:3.4 电源柜外形图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、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: 320A额定频率:45-65HZ额定直流输出电压:400V额定直流输出电流:375A过载能力:180%额定输出功率:150KW额定直流电流下的功耗:1500W电源柜正面视图如图3.5所示,电源柜后视图如图3.6所示。3.5 电源柜正面图 3.6 电源柜后视图其中主要

25、部件为:熔断器:电流过载保护。控制变压器:将柜内交流380V电源转变成交流220V电源供控制回路使用直流调速器:先进的电流预测控制,内部采用三相全控桥式整流电路,采用PID调节,为等离子发生器提供稳定的直流电源PLC:按等离子发生器工作的特点和要求编制的控制程序保证了点火过程可顺利地进行,并对点火工作过程各装置提供了有效的监控和保护接触器:远方对调速器进行控制分流器:与电流表匹配,显示直流电流。3.2.2.3 平波电抗器利用电感的储能功能,减小负载由于可控硅换相引起的断流区域,提高负载电流的稳定性,另外电抗器还具有限制直流电流脉动、限制环流和短路电流上升率的功能。技术参数如下:额定输入电流:

26、500A电感值: 5mh绝缘等级: F3.2.3 等离子空气系统压缩空气是等离子电弧的介质,等离子电弧形成后,需要压缩空气以一定的流速吹出阳极喷口才能形成可利用的电弧。因此,等离子点火系统的需要配备压缩空气系统,压缩空气的要求是洁净的而且是压力稳定的。具体实现方案如下:1压缩空气母管经减压后分别送到各角等离子点火装置的阴极和阳极。2等离子点火装置上的压缩空气管道上设有压力表和一个压力开关,把压力满足信号送回本燃烧器电源柜(或控制柜。3等离子点火装置入口的压缩空气压力要求不大于0.3MPa,每台等离子装置的压缩空气流量约为1.0NM3/min -1.5NM3/min。4压缩空气系统中同时设计有备

27、用吹扫空气管路,吹扫空气取自图像火检探头冷却风机出口母管,用于保证在锅炉高负荷运行、等离子点火器停用时点火器不受煤粉污染。 3.7 压缩空气系统图3.2.4 等离子冷却水系统等离子电弧形成后,弧柱温度一般在1000K到5000K范围,因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必须通过水冷的方式来进行冷却,否则很快会被烧毁。通过大量实验总结出为保证好的冷却效果,需要冷却水以高的流速冲刷阳极和阴极,因此需要保证冷却水不低于0.3MPa的压力。另外,冷却水温度不能高于30,否则冷却效果差。为减少冷却水对阳极和阴极的腐蚀,要采用电厂的除盐化学水。具体设计方案如下:1冷却水系统采用闭式循环系统,由冷却水

28、泵、阀门组件、压力表、管路组成,冷却水泵两台互为备用。系统材质均为不锈钢。2冷却水经母管分别送至等离子点火器,单个等离子点火器的冷却水用量约为10T/H,冷却水进入等离子装置后一路进入阳极,另一路进入阴极。回水采用无压回水(出口为大气压,等离子点火器回水经母管流经换热器冷却后返回冷却水箱。等离子装置水管道上设有手动调节阀,用于调整等离子点火器冷却水流量,同时安装有冷却水压力表,过滤器及压力开关(CCS,压力满足信号送回本燃烧器电源柜(或控制柜。4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投入时冷却水不间断。5冷却水采用除盐化学水,通过补水管路为冷却水箱

29、供水。6对于两台炉公用冷却水系统,回水分管道加装截止阀。 3.8 冷却水系统图3.3 监控系统3.3.1 壁温测量3.3.1.1 壁温测量为了确保等离子燃烧器的安全运行,在燃烧器的相应位置安装了监视壁面温度的热电偶。热电偶的安装位置是根据数台等离子燃烧器的工业应用情况和燃烧器工作状态下的温度场确定的。安装位置如下图所示。热电偶的型号主要为E分度双支热电偶。图3.9 壁温测量热电偶的安装在等离子燃烧器的设计图中有明确要求,其基本原则是牢固、防磨、耐用、拆卸更换方便。 3.3.1.2 风粉在线检测为了在等离子燃烧器运行时能够监测一次风速,控制一次风速在设计范围,在一次风管加装一次风速测量系统。3.

30、3.1.2.1 一次风在线测速装置的组成一次风在线测速装置的组成见下图。电磁三通阀MFH-3-1/8电磁三通阀MFH-3-1/8#1角测速管至其它各角10×1手动球阀1/8"手动球阀 1/8"P #1角差压变送器10×1手动调压阀 DN25手动球阀 DN25手动球阀 1/8"手动球阀 1/8"吹扫气源(取自厂用压缩空气I图3.10 一次风在线测速装置的组成3.3.1.2.2 测速管的选择上图所示为靠背管,实际应用中还有笛形管。(1靠背管靠背管全称靠背式动压测定管。两个测压管端的开口,一个开口迎向气流作为全压感压孔,另一个背向气流为静压

31、感压孔;两个开口面应该成180°对称布置。由于其开口较大,故不易堵塞,且对气流方向的偏斜敏感性很小,其偏转角在±20°内不会引起明显的误差。靠背管可以做成移动的,也可以根据管道的直径尺寸加工成固定安装的;固定的靠背管将其感压孔置于被测管道中心。靠背管既适用于含粉气流也可使用于清洁气流中。(2 笛形管用笛形管可以测量含浓度较小的气流,如中储式制粉系统给粉机前的一次风管,热风送粉可使用固定的笛形管,乏气送粉使用可以移动的笛形管。在保证刚度条件下,笛形管愈细愈好,一般d/D=0.040.09,(d为笛形管径,D为被测管道内径.而全压感压孔的孔径要愈小愈好,但是要避免被粉

32、尘或锈浊堵塞。感压孔的总面积不得超过笛形管内截面积的30%。3.3.1.2.3 安装规范3.3.1.2.3.1 测孔的选择测孔应选择在与挡板支管或弯头等阻力件有一定距离的直通管道上。笛形管的测孔前应有810D;测孔后应有3D的直管段。靠背管的测孔前应有810D;测孔后应有13D的直管段。(D为被测管道内径,对矩形通道D=2AB/(A+B;式中A、B为矩形通道边长。3.3.1.2.3.2 笛形管和靠背管的压差修正系数的标定双管式笛形管和靠背管,由于静压感压孔背向气流,它所测得的压头小于实际的静压值,故所测定的压差修正系数kd常小于1,其数值取决于结构形式和加工精确度,所以需要逐个进行标定。标定原

33、则:(1用标准皮托管和笛形管或靠背管在同一管道内同一工况(包括速度,静压,温度等下进行标定,最好选定管道的风速与被测管道相同或比较接近。(2 修正系数的计算Kd2 = Kd1(P1/P2式中: Kd1, P1-标准皮托管的修正系数和压差。.Kd2, P2-被标定管的修正系数和压差。3.3.2 图像火焰监视将煤粉燃烧器的火焰直观的显示给运行人员将对锅炉的安全运行及燃烧调整有极大的帮助。在CNPIS-200等离子点火系统中为每个等离子点火燃烧器配置了一支高清晰图像火检探头。该探头采用CCD直接摄取煤粉燃烧的火焰图像,图像清晰,不失真。为使CCD避开炉内高温,每只探头均采用长工作距监测镜头。探头外层

34、加装了隔热机构,有效组断二次风传导热及炉膛辐射热。探头前部采用特种耐温玻璃能抗1500熔融灰渣对镜面的冲刷,镜面长期光滑无损。每只探头均需通入冷却风,一方面冷却CCD和镜头,另一方面冷却风通过探头前端3通道风3组合弧形冷却风喷射机构,可避免飞灰、焦块污染镜头。冷却风一般取自从炉膛火检冷却风管道,若现场火检冷却风容量不足,则采用冷却风机提供,两台风机,一用一备。技术参数:探头风阻:进口风质P1=2000Pa时,冷却风风管Q=64Nm3/h探头外径:69mmCCD工作电压:U=12V/DC输出信号:标准Pal制式视频信号在冷却风正常工作情况下耐温1200 图3.11 图像火检示意图第四章低温等离子

35、点火系统的安装4.1 设备到货及现场保管4.1.1 设备到货与验收1、设备运到现场后,用户应在起重、运输设备及人员等方面积极配合并对到货件数与箱件清单进行核对,及时将到货及包装损坏情况反馈至我公司市场部;2、对所发现的包装损坏应明确责任,现场修复后方可入库,对设备的缺损应做好记录。3、设备开箱时由用户与制造厂共同对设备逐一清点检查,双方共同签署设备到货交验单,标明设备到货情况、存在问题及责任归属,用户可根据此单向制造厂提出修复或补供要求。4.1.2 设备的保管及存放1、设备到现场后,按电力基本建设火电设备维护保管规程(SDJ68-84和本文要求保管存放。2、对于发货部件的包装,其主要用于发货、

36、运输,而不是现场防风避雨,防腐的主要手段,不能一律放置在露天不顾,一定要核实箱内部件,按以下规定来确定保管方式。(1下列设备应在室内存放,尽可能存放在有湿度控制的库房内:A: 等离子发生器;B:直流电源柜、隔离变压器、平波电抗器等;C: 水泵、换热器等;D: 所有控制设备、电气仪表元件及电缆、阀门等;E:火检探头;F:较贵重的金属件、不锈钢板、不锈钢管等。(2、燃烧器起吊时必须选择合适起吊点,严禁用拖拉方式移动燃烧器;严禁磕碰;存放场地要求地面坚固、平整;必须采取可靠的防雨措施及防积水浸泡措施,在有条件时最好将燃烧器于室内存放。燃烧器亦可半露天存放,但存放一定要垫平且用帆布等遮盖。(3、无缝钢

37、管、风道加热器等可以露天存放,存放场地要平坦、道路通畅,有良好的排水设施。(4、所有设备应用经过防腐处理的枕木或相应的支座垫高,以免同泥水地接触。4.2 低温等离子点火系统设备的安装4.2.1 燃烧器的安装在煤粉锅炉等离子点火系统改造中,目前阶段燃烧器布置方式主要分为两种:、配中间储仓式制粉系统,另设等离子燃烧器及输粉系统;、配中间储仓式或直吹式制粉系统,采用主燃烧器兼有等离子点火功能。在进行等离子燃烧器安装应遵循以下原则:、安装之前应进行外观检查,不得有变形、裂纹等缺陷,否则应及时修复;、对于另设等离子燃烧器及输粉系统,确定燃烧器一、二次风进口方向时,应在风粉管道走向允许的情况下尽量减小管道

38、阻力,并使发生器位于煤粉浓侧,易于点燃煤粉,若由于受空间限制发生器无法装于浓侧,则应考虑在燃烧器一次风入口处加装浓淡装置;、安装时应保证同一层燃烧器标高一致,标高误差不大于±5mm;、燃烧器与水冷壁之间的夹角严格按图纸调整(保证原锅炉设计假想切圆尺寸;并检查各喷嘴的水平度。对于另设等离子燃烧器,一般对角安装在下层油燃烧器二次风道内,为了便于点燃上层主燃烧器,可将其喷口上倾35º而对于改造为主燃烧器兼有点火功能时,宜将等离子燃烧器布置在下数第一、二层主燃烧器位置,应保证燃烧器前后水平,一般不大于0.5º,如误差较大必须进行调整;(附图、燃烧器按上述标准调好角度,注意

39、保持喷口离水冷壁管的间隙不妨碍膨胀,火嘴喷出的煤粉不冲刷周围管子,在合适位置增加支承或弹性吊架,并考虑留出随锅炉热膨胀位移量;、不允许将一、二次风管道等附加重量作用在燃烧器上,防止燃烧器变形和内部零件的膨胀,所有管道应安装就位后再与燃烧器连接,保证接口密封严密,不得漏风、漏粉。燃烧器与一次风管道连接宜采用焊接,焊条应选用异种钢焊条(燃烧器后端为耐磨合金钢,一次风管为10#碳素钢;、起吊、安装过程中要注意保护燃烧器壁温测点热电偶,并对不同测点做出明显标识加以区分。4.2.2 低温等离子发生器的安装等离子发生器的安装应在燃烧器、一二次风管、冷却水系统、压缩空气系统、电源系统安装完毕后进行。将等离子

40、发生器的安装法兰与热裂化室的配对法兰对接,用螺栓锁紧,法兰中间垫上石棉垫,安装等离子发生器时,先把外面的护筒去掉,把等离子发生器安装到对应位置,保证等离子枪在法兰上下位置可以灵活调整。按发生器接线板上的电极标识连接动力电缆,导电部分一定要牢固锁紧,保证接触良好,冷却水和压缩空气吹扫系统安装要用厂家提供的专用绝缘软管连接,注意对应关系不得接错。4.2.3 风粉管道的安装等离子点火系统风粉管道主要指送粉一次风管道、燃烧器二次风管道及其它相关设备等。配中间储仓式制粉系统,另设等离子燃烧器及输粉系统。这种改造方式等离子燃烧器须单独敷设输粉管道(见附图,需增加一、二次电动风门、给粉机、风粉混合器、补偿器

41、等设备。在安装过程中应遵循以下原则:1、风粉管道所有设备及零部件在安装前必须经过检查验收;符合下列要求:所有材料均应符合设计,否则应有设计变更手续;零部件的数量和外形尺寸应符合图纸要求;铸件表面不应有气孔、裂纹和砂眼等缺陷,对口处应平整光滑。风粉管道系统安装要严格按照设计图纸施工。避免不必要的弯头和多次上升,尽量减小管道阻力,保证管道内有最低的输粉速度,避免煤粉在管道内沉积;各一、二次风管应有符合要求的测量风压、风量的测试孔以及必要的吹扫孔;管道的焊口应平整光滑,严密不漏,焊渣、药皮应清除干净,安装焊口应预留在便于施工和焊接的部位;、管道应有适当的刚度,必要时作临时加固;临时吊环焊接应牢固,并

42、具有足够的承载能力;、给粉机出口的给粉管应遵守下列规定:给粉管道的布置应使煤粉仓下粉均匀;给粉管应顺着气流方向与风粉混合器短管相接,与水平面的倾斜角不应大于50º给粉机出口应装设两端带法兰的短管;热风送粉系统的给粉管,在风粉混合器接点处的位移较大时,应装设密封式补偿器。、风粉混合器应保证前后均有较厂的直管段,并使其内部托板呈水平位置。、圆形波纹管式补偿器能吸收角位移及少量轴向位移,成对设置时能有效地吸收较大的径向位移,适用于输粉管道。、一次风门安装于风粉混合器之前。燃烧器气膜冷却风取自燃烧器附近二次风箱,风道上应加装风门。风门应安装在便于操作和维护的位置。、管道与设备连接时严禁强力对

43、接,以免设备产生位移或变形。、管道安装结束后,应将管道内外杂物清除干净,临时固定的物件全部拆除后作风压试验,检查其严密性;风压试验发现的泄漏部位应及时处理;管道如有振动,应分析原因,进行调试或修改设计,消除振动,最后按要求进行保温。2、配中间储仓式制粉系统,采用主燃烧器兼有等离子点火功能。这种改造方式等离子燃烧器代替原主燃烧器,一次风管利用原主燃烧器一次风管,燃烧气器膜冷却风取自附近的二次风箱,须有风门控制风量。3、直吹式制粉系统,采用主燃烧器兼有等离子点火功能。这种改造方式一、二次风管道安装同上述第二种“配中间储仓式制粉系统,采用主燃烧器兼有等离子点火功能”改造方式,需要对磨煤机系统进行改造

44、,使其具备在锅炉冷态条件下直接启动制粉的能力。在磨煤机入口的一次风道上加装了一套蒸汽暖风器,可将冷态时的磨入口风温加热至满足制粉要求。暖风器蒸汽汽源取自厂用辅汽联箱,疏水排至地沟。在磨煤机出口的一次风管道上各装有一套风速在线监测装置,用于对一次风速进行监测,便于运行人员进行燃烧调整。为保证测速管的通畅,设计有反吹扫系统,可利用厂用压缩空气对测速管进行反吹扫。4、风粉管道系统安装应符合下属标准:DL 4351991 火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程DL/T 6161997 火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则DL/T 50471995 电力建设施工及验收技术规范锅炉机组篇DL/T 50071992

45、 电力建设施工及验收技术规范火电厂焊接篇DL/T 50311994 电力建设施工及验收技术规范管道篇DL/T 51212000 火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T 7522001 火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T 50541996 火力发电厂汽水管道设计技术规定4.2.4 压缩空气系统的安装等离子发生器的载体为洁净干燥的压缩空气,因此等离子点火系统要消耗一定量的压缩空气(要求发生器前压力保持在0.080.25Mpa之间,每台发生器最大耗气量约为100 NM3/H。用户在做等离子点火系统改造时,原厂用压缩空气系统若没有足够的余量,应考虑系统增容或重新上一套系统。压缩空气取自储气罐,经

46、油水分离器后通过管道分别送到各个等离子点火装置。1、在安装之前首先要根据压缩空气系统示意图以及现场实际情况,确定各设备的安装位置,以及各管路的合理走向,要充分考虑阻力以及锅炉膨胀等影响因素;2、空压机、储气罐、过滤器等设备要求安装于通风良好的专用机房内,安装时保证地基水平、牢固,确保设备振动不得超标。对于气候比较潮湿的环境还应考虑安装干燥机。设备安装要求请参见各设备厂家说明书;安装时应注意:(1、安装前应仔细查看各设备的安装说明书;(2、管道的切割应采用机械切割;(3、管道焊接时应注意合理选择焊接规范,尽量减少焊渣;(4、焊接阀门附近的焊口时,应用湿布将阀门包扎起来,防止阀门过热损坏密封件;(

47、5、仪表组件的安装位置要选的合理。要方便检修调试。4.2.5 冷却水系统的安装等离子发生器在拉弧过程中要产生大量的热量,为冷却等离子发生器的阳极、阴极和线圈,等离子装置中设计有专门的冷却水系统。要求发生器前水压维持在0.30.4Mpa之间,水温40。单台发生器冷却水消耗量约为810 T/H。冷却水系统采用无压闭式循环系统,一般由冷却水箱、冷却水泵、换热器、压力表、管道及阀门等组成。冷却水泵两台互为备用。为防止系统长时间结垢,冷却水为除盐水,系统设备及材料均选用不锈钢材质。1、在安装之前首先要根据冷却水系统示意图以及现场实际情况,确定设备的安装位置,以及各管路的合理走向,要充分考虑阻力以及锅炉膨

48、胀等影响因素。2、冷却水箱、水泵、换热器等安装于锅炉零米泵房内,安装时保证地基水平、牢固,确保设备振动不得超标。设备安装要求请参见各设备厂家说明书;安装时应注意:(1、管道的切割应采用机械切割;(2、有条件的情况应采用氩弧焊打底,电焊封面,以减少焊渣;(3、焊接阀门附近的焊口时,应用湿布将阀门包扎起来,防止阀门过热损坏密封件。同时注意阀门的安装方向;(4、各管道应有适当的疏水坡度,并在合适的位置设置疏水门;(5、仪表组件的安装位置要选的合理。要方便检修调试。4.2.6 电源系统的安装4.2.6.1 电源选取原则:在等离子发生器运行期间,所选电源应避免同一段电源其它厂用大容量设备启动造成低电压使

49、等离子发生器断弧。所以电源选取时应符合以下要求: 6KV厂用母线满足等离子点火装置所需电源容量。等离子发生器运行期间可以避免同一段电源上其它大容量设备启动。6KV厂用母线系统安全可靠性较高。电气系统设备的布置及安装位置选择的原则:通风良好、环境温度不超过40、环境洁净、无漏水、无较大的粉尘4.2.6.2 干式变压器的安装参照干式变压器生产厂家的要求以及电力系统变压器安装规范进行安装。(1、变压器运到安装地点应保证包装及防潮设施完好。无雨水侵入痕迹。打开包装金属部件无锈蚀,无损伤,绕组完好,无变形,损伤。(2、变压器建议安装在电气室内,不建议安装在锅炉运转层,单独的房间最好加装空调。(3、变压器

50、电缆进出线建议下进下出。(4、变压器大写ABC为一次侧,应该一次侧在正面。(5、变压器外体应可靠接地。铁芯应可靠接地并保证一点接地。4.2.6.3 电源柜安装(1电源柜安装原则1:柜内所有的金属构件之间通过平面和良好的导电连接,需要的地方必须使用爪垫或接触垫圈。柜门应该通过尽可能最短的接地电缆带接到柜体上。2:信号电缆应只在一个平面进入柜子。3:避免不必要的电缆长度,以减少耦合电容和电感。4:信号电缆和动力电缆必须相互分开布线(避免由于耦合而引入干扰,至少应保持200mm的空间。5:柜体保持垂直,偏心度不超过5度。(2电源柜连接a.三相动力电直接接入熔断器,连接牢靠,地线连接好。为了测量电源柜

51、电源电路绝缘体的电阻,必须完成以下操作。把进线开关和控制电路的自动开关放置“断开”位置。断开电源母线带电的指示灯。断开连接防干扰电容器壳体的导线。测量供电母线之间和每根母线之间与控制盘外壳之间绝缘电阻必须大于2兆欧。b.端子出线测量是否对地短路。(3隔离变压器安装原则隔离变压器安装时并排放置,与电源柜位置一一对应,距离电源柜的距离最好不超过10米。变压器进线侧加装断路器和隔离开关。(4隔离变压器连接变压器进线侧通过开关接入电厂动力电回路,变压器出线侧接入电源柜的熔断器。用兆欧表测量变压器相间、单相对外壳是否符合其铭牌上标明的参数。(5平波电抗器安装原则平波电抗器安装时并排放置,与电源柜一一对应

52、。(6平波电抗器连接平波电抗器进线侧与电源柜内的调速器正极相连(经过端子盘,出现侧再回到电源柜,与负极一起送到就地等离子发生器动力转接箱,安装是注意正负级。4.2.7 监控系统的安装1、图像火检探头及其冷却风的安装等离子点火燃烧器的图像火检系统只是为了运行人员直观地监视燃烧器的燃烧情况,便于进行燃烧调整,并不参与FSSS系统保护。因此选择火检探头安装位置时只要能较全面地观察到等离子点火燃烧器喷口附近火焰燃烧情况即可。一般对于四角(或六角喷燃的锅炉,探头可安装于被检测燃烧器侧面看火孔位置(占据一部分。安装时将探头哈夫夹导管插入看火孔内,调整好角度后与炉壁焊接,探头装入哈夫夹导管内,轴向位置可调。

53、等离子点火燃烧器火检探头的冷却风由原锅炉火检冷却风机提供。若原风机风量不够可适当增容。冷却风机的安装要求参见厂家设备说明书。冷却风管路与探头间用软管连接。火焰监视探头后面的航空接头接线如下:1、直流电源12V+ 2、直流电源12V-以及视屏电缆屏蔽3、视频电缆的芯第五章低温等离子点火系统的调试5.1 等离子燃烧系统的热态调试5.1.1配置中储式制粉系统的锅炉,另设等离子燃烧器及其系统的点火试运5.1.1.1 按照运行规程的要求,锅炉上水到点火水位,风机启动,炉膛吹扫程序完成。5.1.1.2 全面检查等离子燃烧器的各子系统,确认压缩空气、冷却风、冷却水等各项参数正常,等离子发生器具备启动条件,等

54、离子发生器给定电流设置为300A启弧,稳定5min后,根据煤种将等离子发生器功率控制在150kW200kW范围内。5.1.1.3 启动给粉机,应迅速把给粉机转速调至最佳煤粉浓度,既保证着火稳定,减少不完全燃烧损失,又不使升温升压速度太快。等离子燃烧器在锅炉点火启动初期,燃烧的煤粉浓度较好的适用范围在0.40.65kg/kg,最低不得低于0.3kg/kg。5.1.1.4 锅炉冷态启动初期,等离子燃烧器的一次风速保持在19m/s22m/s为宜,热态或低负荷稳燃时,一次风速保持2426m/s为宜。5.1.1.5 冷炉采用等离子燃烧器直接点煤粉,关键是需进行合理的燃烧调整,调试及运行人员在操作上应尽快

55、使炉膛燃烧稳定,火焰明亮,防止爆燃。5.1.1.6 气膜或周界冷却风控制,冷态一般在等离子燃烧器投入030min,开度尽量小,以提高初期燃烧效率,随着炉温升高,逐渐开大风门,防止烧损燃烧器,原则是以燃烧器壁温控制在500600为准。5.1.1.7 投入等离子燃烧器后,为防止可燃气体沉积在未投燃烧器的邻角,产生爆燃,应适当开启邻角下二次风,使可燃气体及时排出炉膛。5.1.1.8 加强炉内燃烧状况监视,不可单凭火焰监视器判断,应实地观察炉膛燃烧,发现炉内燃烧恶劣,炉膛负压波动大,应采取相应调整措施,若炉膛燃烧仍然不好,应立即停止煤粉输送,必要时停止等离子发生器,经充分通风,查明原因后重新再投。5.

56、1.1.9 在满足升温升压曲线的前提下,尽早投入第二只等离子燃烧器,有利于提高燃烧效率。5.1.1.10 等离子燃烧器正常工作,锅炉蒸汽参数达到汽轮机启动(或并汽参数后,随着锅炉负荷的增加,支持其它主燃烧器投入,并将锅炉出力带到不投油最低稳燃负荷以上时,在锅炉燃烧稳定的情况下,试停1只等离子燃烧器的给粉机,10min后停止对应的等离子发生器,锅炉继续升负荷,逐渐停用其他等离子燃烧器,锅炉转入正常运行。5.1.2 配置中储式制粉系统的锅炉,将煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火功能的燃烧器点火试运5.1.2.1 同配中储式制粉系统锅炉,另设等离子燃烧器及其系统“等离子模式”的冷态启动试运,见1.1 1

57、.9条。5.1.2.2 等离子燃烧器在“等离子模式”下工作,支持其他主燃烧器投入,并将锅炉出力带到不投油最低稳燃负荷以上后,在锅炉燃烧稳定的情况下,试停1只等离子燃烧器的等离子发生器,保持对应给粉机运行,该等离子燃烧器转到“正常模式”工作;锅炉继续升负荷,逐渐停用其他等离子燃烧器的等离子发生器,使等离子燃烧器转到“正常模式”工作。所有等离子燃烧器转到“正常模式”,锅炉转入正常运行。5.1.2.3 锅炉负荷降低到最低稳燃负荷附近时,在“正常模式”工作的等离子燃烧器,给粉机转速降到300500r/min,投入等离子发生器,该等离子燃烧器转到“等离子模式”工作,也可先投等离子发生器,然后投入对应给粉机,该等离子燃烧器在“等离子模式”工作。根据需要将其他等离子燃烧器转到