烟台龙源等离子点火技术研究报告

2011年5月

煤粉锅炉等离子体

点火及稳燃技术目录1.公司简介2.等离子体点火技术原理3.等离子体点火技术工程应用4.相关技术问题及运行实践5.无燃油燃煤电厂6.效益分析节能环保

控制系统工程服务可再生能源北京上海深圳沈阳武汉成都西安呼和浩特哈尔滨乌鲁木齐兰州郑州济南中国国电国电科环总装机容量95310MWe烟台龙源其他13个公司总资产RMB5224亿13个分公司公司简介

国家科技进步二等奖中国电力科技技术一等奖公司简介2008

年“煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术”获得世界产权组织中国知识产权局颁发的“中国专利金奖”公司简介等离子体点火技术原理技术原理8等离子体是物质除了固态、液态、气态的第四种形态。它对外呈中性，内部有很多活跃的阴、阳离子。它的温度可以高达4000K以上

。当载体空气通过电弧时就产生了等离子体。技术原理9

启动阶段：稳定、高效的点火系统保证锅炉启动过程。正常运行阶段：保持原来的燃烧器正常工作。低负荷运行阶段：可在较低负荷下稳定锅炉的燃烧技术原理10直流电源控制柜图像火检探头火检监控电视控制系統冷却水压缩空气200kVA一次风和煤粉等离子体点火技术的工程应用工程应用12截止目前煤粉锅炉等离子体点火技术已在国内560台机组上成功应用，装机容量超过2.4亿千瓦。采用等离子体点火技术的1000MW机组有25台，600MW机组227台，300MW机组214台，200MW及以下机组94台。工程应用13冷炉制粉系统燃烧器的布置控制系统电气系统载体风系统冷却水系统工程应用14中储式制粉系统：使用粉仓中的煤粉或者邻炉来粉直吹式制粉系统：使用冷风蒸汽加热器工程应用15原制粉系統热一次风蒸汽冷凝水磨煤机冷风蒸汽加热器配有冷风蒸汽加热器的制粉系统一次风管煤粉分离器&分配器中储式制粉系統：使用粉仓中的煤粉或者邻炉来粉直吹式制粉系統：使用冷风蒸汽加热器工程应用16工程应用17磨煤机&分离器二次风箱等离子体燃烧器一次风管等离子体燃烧器二次风箱磨煤机&分离器一次风管工程应用18工程应用19工程应用20PLC直流电源控制柜触控式屏幕DCS风机控制柜水泵控制柜燃烧器壁温独立控制系统可以与DCS连接，成为DCS系统的一部分工程应用21

1.在FSSS中设计A磨煤机“正常运行”与“等离子运行”两种运行模式，并可相互切换，实现磨煤机FSSS逻辑切换功能2.“正常运行模式”运行时，A磨煤机维持原有的FSSS逻辑3.“等离子运行模式”运行时：A磨FSSS启动条件中增加4台等离子发生器运行正常任一只等离子发生器断弧，联锁关该燃烧器对应的磨出口门任意2只等离子装置工作故障，联锁停A磨煤机4.A磨煤机跳闸，联锁等离子发生器跳闸5.锅炉MFT时，等离子发生器跳闸，并禁启工程应用22工程应用23相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践型

號煤種範圍備註DLZ-功率（kW）長度（mm）200-Ⅰ-230Var＞22%Mar≤15%Aar≤35%MA：双（多）級进载体空气DA：双阳极OA：载体Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200……MA-200-Ⅰ-230Var＞18%Mar≤15%Aar≤45%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200……300-Ⅰ-230Var＞15%、Mar≤25%、Aar≤30%

或Var＞15%、Mar≤40%、Aar≤17%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200DA-300无线圈，用于多晶矽工程OA-*300-Ⅰ-230Var＞9%Mar≤15%Aar≤40%Ⅱ-500Ⅲ-800Ⅳ-1200*该发生器为烟台龙源最新研制，所列资料为实验室资料相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践锅炉冷态启动曲线锅炉温态启动曲线相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践等离子启动相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践理论上，在投用等离子体发生器稳燃的情况下，锅炉可以在任何负荷下稳定燃烧。一般机组的最低稳燃负荷为35%BMCR，继续降低负荷还会出现水动力问题和蒸汽温度过低的问题。

等离子体点火系统对解决上述问题都更有优势。内蒙古某2×330MW机组，2008年～2010年，#1、2机组滑参数停机共计13次，汽轮机中压内缸高点金属壁温通常降至300℃以下，2009年4月21日#1机组滑停，缸温最低降至274℃，给检修预留了充足时间。天津某600MW机组，2003年采用等离子体点火装置进行机组滑停试验，汽轮机调节级金属壁温降至261℃。相关技术问题及运行实践改进之前改进之后以前阴极设计寿命50小时，实际工程累计使用寿命一般为20-100小时；使用寿命不均等，原因不详；使用前无法检验预知。对材料成分和制造工艺进行许多改进；产品随机抽样寿命达到297～306小时的实验室水平；实际工程中，产品的保证寿命达到100小时。相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践改进之前改进之后阳极的平均使用寿命在200-500小时左右；阳极易污染，造成启弧困难。开发了L2C4阳极，稳定性、可靠性大幅度提高，点火能力增强；实验室累计寿命可达1000小时，正常使用条件下保证500小时；更换作业简单，基本不需要维护。相关技术问题及运行实践点火能力提高I、II代系统III代系统煤质适应范围较好烟煤和褐煤烟煤、褐煤、贫煤煤粉燃尽率70%～90%90%以上相关技术问题及运行实践名称No.3boilerNo.4Boiler设计效率94.10％94.10％保证效率93.00％93.00％试验煤种准格尔煤准格尔煤试验时间2002.06.21.2002.12.18.第一次测试93.95％94.55％第二次测试94.04％94.59％平均值94.00％94.57％表1：大唐盘山600MW机组3、4号锅炉热效率试验比较摘自《大唐盘山发电厂3、4号锅炉性能试验报告》相关技术问题及运行实践项目工况1工况2工况3投入磨煤机ABCDEFABCDEFABCDEF保证值93.50％93.50％93.50％测试时间2006.04.02.2006.04.04.2006.04.04.现场测试效率93.86％94.38％94.06％修正后锅炉效率

93.73％94.22％93.88％摘自《华能汕头发电厂3号锅炉性能试验报告》BMCR工況，NOx排放平均值300mg/m3，低於保證值400mg/m3。表2：华能汕头3号600MW机组锅炉效率测试结果比较相关技术问题及运行实践摘自《康平发电厂1、2号锅炉性能试验报告》表3：辽宁康平电厂600MW机组性能测试結果比较测试项目1号锅炉2号锅炉实测值保证值实测值保证值锅炉热效率93.63%92.7%93.85%92.7%NOx排放值355.23mg/Nm3400mg/Nm3360.82mg/Nm3400mg/Nm3等离子体发生器停运时锅炉最低稳燃负荷566.16t/h30%B-MCR（570t/h）567.3630%B-MCR（570t/h）美国《多燃烧器锅炉炉膛防外爆／内爆标准》NFPA85：

“除非每个主燃烧器都装有火焰监视器，否则禁止使用第三类特殊点火器。”我国《电站煤粉锅炉炉膛防爆规程DL/T435—2004》,3.2.5C：

“每个燃烧器煤粉喷口应配有点火器。如果某些不单独运行的燃烧器煤粉喷口，其相邻运行的燃烧器煤粉喷口能提供可靠的点火源时，可不设点火器。”

相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践保护的正常投入煤粉稳定高效的点燃图像火检监视装置断弧工况的措施壁温测量系统在线装置投入升负荷速率的控制无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂传统的燃煤发电厂都设计有燃油点火系统，安装了等离子体点火系统后可以实现无燃油运行，即主要采用等离子体点火系统实现锅炉的点火和稳燃，原设计的燃油点火系统作为等离子体点火系统的备用和补充。无燃油燃煤电厂则是取消了燃油点火系统，完全采用等离子体点火系统实现锅炉点火和稳燃。由于没有燃油系统作为备用，对等离子体点火系统的设备性能、系统配置方案和运行维护管理都提出了更高的要求。在国电集团企业标准《无燃油燃煤发电厂等离子体点火及稳燃系统的设计、调试与运行导则》中规定：无燃油燃煤发电厂是指：采用等离子体点火及稳燃系统，不设燃油系统的燃煤电厂。无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂项目符号单位设计煤种校核煤种实际煤种收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg194401750016200～17000干燥无灰基挥发分Vdaf%34.337.224～31收到基灰分Aar%12.713.299～17收到基碳Car%53.648.538～41.2收到基氢Har%3.32.941.4～3.92全水分Mt,ar%19.822.926～28哈氏可磨系数HGI%828484国电内蒙古东胜热电厂2×330MW空冷供热机组分別于2008年1月24日和6月28日投产发电。无燃油燃煤电厂三年来累计启动27次，低负荷稳燃67次（负荷低于120MW）；滑参数停机13次；机组跳闸、锅炉灭火后恢复3次。年度机组机组启动次数累计时间（小时）低负荷稳燃次数累计时间（小时）2008年#14281144#22147282009年#15351768#242821842010年#1535624#2749520合计2718967268总计457（小时）无燃油燃煤电厂1、2号机组分别于2008年12月10日、2009年8月15日通过了“168小时”试运行，投入商业运行。无燃油燃煤电厂名

称符号单位设计煤种校核煤种1校核煤种2元素分析收到基碳份Car%39.4941.8537.06收到基氢份Har%2.762.862.21收到基氧份Oar%7.83118.348.43收到基氮份Nar%0.820.721.09收到基硫份Sar%0.911.230.73工业分析收到基灰份%34.9730.1036.82收到基水份Mt%13.2214.9013.66空气干燥基水份Mad%4.85.8610.90干燥无灰基挥发份Vdaf%43.7444.7445.36收到基低位发热量Qnet.arkJ/kg153001614014110哈氏可磨系数HGI/7574入厂煤中经常出现灰分高于55%，发热量10MJ/kg左右的劣质煤，有时还需要掺烧一部分褐煤。无燃油燃煤电厂康平电厂两台机组正式投产至2010年底已连续运行16个月在此期间，1号炉正常启停14次，非计划启停2次2号炉正常启停13次，非计划启停2次。等离子体点火设備均能够正常投入，点火效果良好，保证了康平电厂的安全运行。无燃油燃煤电厂国电内蒙古东胜电厂国网能源阜康电厂宁夏发电集团六盘山电厂吉林龙华延吉电厂吉林江南电厂陕西德源府谷能源有限公司新疆哈密大南湖电厂天津北塘热电厂……截至2011年3月，国内已建