1、煤粉锅炉等离子点火及稳燃煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术介绍技术介绍目录Contentsn烟台龙源电力技术股份有限公司简介烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profilen等离子点火原理等离子点火原理Theories of Plasma Ignitionn等离子点火系统等离子点火系统Theories of Plasma Ignitionn等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Techniquen煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展Overview of Plasma Ignition Tec
2、hnique烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profile烟台龙源电力技术股份有限公司烟台龙源电力技术股份有限公司主要从事电力领域燃烧控制设备主要从事电力领域燃烧控制设备及系统的研究开发、设计制造、及系统的研究开发、设计制造、现场调试、人员培训、技术咨询现场调试、人员培训、技术咨询等业务，是首家开发和推广应用等业务，是首家开发和推广应用电站锅炉等离子点火及稳燃技术电站锅炉等离子点火及稳燃技术的高科技企业。的高科技企业。烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profile1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年等离子等离子无油
3、点火系统发展的无油点火系统发展的现状现状Companys Profilen 等离子煤粉点火及稳燃技术是一项煤粉锅炉点火及稳燃过程中以煤代油的有效措施，自2000年9月该技术经过国家电力公司专家组鉴定以来，等离子煤粉点火及稳燃技术在不断完善中被广泛应用，取得了巨大的经济效益和社会效益。n 目前，该技术已经在近500余台电站锅炉上得到成功应用，囊括了不同煤种（烟煤、褐煤到贫煤），不同制粉系统，不同燃烧方式，从501000MW不同容量范围的各型机组。n 在大量工程实践的基础上，使该技术逐步发展，日益成熟，系统得到进一步优化、完善，装置的可靠性得到大大提高。华能汕头电厂、国华台山电厂等600MW为主的
4、110多台基建机组已实现全过程无油调试启动。广东惠来电厂、江西黄金埠电厂等近10台机组实现燃油系统停用，其中，吉林热电厂10号、11号两台125MW机组自2003年便取消了炉前油系统，连续三年实现无油点火起动和低负荷稳燃。目前，彻底取消燃油系统的火电厂包括东营电厂21000MW机组、康平电厂2600MW机组、东胜电厂2330MW机组、阜康电厂2150MW机组；其中东胜电厂1号机组于2008年1月24日通过168小时试运，成为全球首台取消炉前燃油系统，安装两层等离子点火系统的火电燃煤机组。n 等离子煤粉点火在工程实践中得到各大发电公司、电力设计院及锅炉制造厂的认可，事实证明等离子煤粉点火技术已经
5、成熟，具备了大面积推广无燃油电厂的条件，是火电厂必然的发展方向。目录Contentsn烟台龙源电力技术股份有限公司简介烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profilen等离子点火原理等离子点火原理Theories of Plasma Ignitionn等离子点火系统等离子点火系统Theories of Plasma Ignitionn等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Techniquen煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展Overview of Plasma Ignition Tec
6、hnique等离子点火原理Theories of Plasma Ignition 等离子是继固态、液态和气态之后的第四种物质形态。等离子体对外呈中性，但在等离等离子是继固态、液态和气态之后的第四种物质形态。等离子体对外呈中性，但在等离子体内有许多带电的阳离子和阴离子，形成一个子体内有许多带电的阳离子和阴离子，形成一个400040001000010000之间的高温以及温度梯度的之间的高温以及温度梯度的超高温区。超高温区。等离子发生器利用直流电流（等离子发生器利用直流电流（300A,300V300A,300V）在介质气压（）在介质气压（0.010.010.03MPa0.03MPa）的条件下接触）的
7、条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体。引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体。等离子点火原理Theories of Plasma Ignition等离子发生器等离子发生器APlasma Generator A功率功率5050150KW150KW连续可调连续可调等离子点火原理Theories of Plasma Ignition等离子发生器等离子发生器BPlasma Generator B输送等离子体长度可达输送等离子体长度可达1.51.52m2m等离子点火原理Theories of Plasma Ignition目录Contentsn烟台龙源电力技术股份
8、有限公司简介烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profilen等离子点火原理等离子点火原理Theories of Plasma Ignitionn等离子点火系统等离子点火系统Theories of Plasma Ignitionn等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Techniquen煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展Overview of Plasma Ignition Technique等离子点火系统Plasma Ignition System用户只需提供用户只需提供380V38
9、0V交流电源和除盐水交流电源和除盐水控制部分控制部分直流电源柜直流电源柜火焰监视器火焰监视器火焰探头火焰探头等离子燃烧器等离子燃烧器高压空气高压空气冷却水回水冷却水回水冷却水给水冷却水给水等离子发生器等离子发生器Power Supply&Rectifying CabinetFlame MonitorPlasma BurnerPlasma GeneratorFlame Monitor TVOperating InterfaceCooling Water InletCooling Water OutletCompressed Air技术介绍技术介绍等离子点火系统控制示意图等离子点火系统控制示意图技
10、术介绍技术介绍系统系统组成组成控制系统（以四角切园燃烧锅炉为例）控制系统（以四角切园燃烧锅炉为例）主控主控PLC直流电源柜直流电源柜触摸屏触摸屏DCS风机控制柜风机控制柜水泵控制柜水泵控制柜PROFIBUSMPI燃烧器温度燃烧器温度锅炉和制粉系统保护信号锅炉和制粉系统保护信号技术介绍技术介绍系统系统组成组成冷却水系统（以四角切园燃烧锅炉为例）冷却水系统（以四角切园燃烧锅炉为例）来自水箱来自水箱回水箱回水箱等离子发生器等离子发生器就地压力表就地压力表差压开关差压开关技术介绍技术介绍系统系统组成组成高压风系统（以四角切园燃烧锅炉为例）高压风系统（以四角切园燃烧锅炉为例）高压风机高压风机等离子发生器
11、等离子发生器就地压力表就地压力表差压开关差压开关等离子点火控制系统介绍等离子点火控制系统介绍 等离子发生器是等离子点火系统的核心部分，用来产生高温等离子电弧，其基本原理是在一定的磁场强度下，通过给特定结构的电极加特定的直流电源，通过电极的前后运动使电极之间的压缩空气在大电流、强磁场的作用下电离，形成高温等离子弧，冷却水用来冷却电极。将高温等离子弧置于煤粉管道中，煤粉以一定的风速一定的浓度经过电弧时，煤粉颗粒受高温迅速破裂，析出挥发份，再造挥发份，从而使煤粉迅速燃烧。特定直流电源的提供及自动调节控制，直流电源与电极动作的紧密配合能够使发生器自动点火成功，是自动控制的关键。根据锅炉容量的不同，单台
12、炉(100MW以上)应配备4个等离子点火装置，还需要通过现场总线实现设备的分布式集中控制，并且应留有与电厂其他控制系统的接口(如电厂的集散控制系统DCS)。根据等离子点火系统的独有特点，我公司通过考察和比较国内外知名公司的工控产品的性能和价格，最终选用了德国西门子公司生产的可编程控制器及大功率直流传动装置来给等离子发生器提供电源，并完成等离子点火的自动控制过程；并通过Profibus现场总线或硬接线方式实现设备的分布式集中控制。等离子点火系统介绍及控制任务等离子点火系统介绍及控制任务等离子点火控制系统介绍等离子点火控制系统介绍 选用西门子公司的SIMOREG DC Master 6RA70、6
13、R28及ABB500型系列全数字直流调速装置，配以大功率晶闸管三相全控桥式整流装置来得到大功率稳定的可调节的直流电源。具有以下特点：功率50150KW连续可调；能通过自适应自动测量出输出回路的电阻和电感值，并自动调节电流调节器的增益和积分时间，以达到控制参数的最优化；具有完善的通讯功能，支持USS串口通讯和Profibus现场总线通讯方式；具有简易便捷的参数设定及监控；具有完善的过压，欠压，过流等保护功能；通过其他功能模板可实现很多附加功能。等离子发生器电源等离子发生器电源等离子点火控制系统介绍等离子点火控制系统介绍 选用S7-200 CPU224 可编程控制器来对直流电源和电极动作进行控制，
14、实现等离子点火器的自动点火。具体方案如下：使用USS串口通讯协议，S7-200 PLC采用自由口通讯方式编程，通过CPU224上的RS485通讯口PORT0与整流装置6RA70的RS485通讯口X172，完成PLC与整流装置之间的数据交换，从而完成PLC对整流装置的操作控制和各类状态信息的读出和条件判断等，实现直流电源的控制；电极控制信号及启弧必须的压缩空气压力、冷却水压力等信号直接接入CPU224固有的开关量输入输出端子，完成PLC对启弧条件信号的采集；通过CPU224内部的逻辑运算，实现等离子发生器启弧的自动控制。等离子发生器启弧逻辑控制等离子发生器启弧逻辑控制PLC 等离子点火控制系统介
15、绍等离子点火控制系统介绍 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发生器启弧过程可顺利地进行，并对发生器启弧过程各装置提供了有效的监控和保护。根据系统要求启动等离子发生器要分遥控/本控两种方式。在本控操作时，通过电源柜可以对直流电流和阴极位置随时进行必要的调整，以适应不同煤种和工况条件下的点火参数需求。自动控制等离子发生器启弧流程如插图所示：控制程序结构与流程控制程序结构与流程等离子点火控制系统介绍等离子点火控制系统介绍 分散控制系统DCS在的火电厂的应用已经很普及，作为锅炉点火的重要部分的等离子点火系统的控制要结合到DCS系统的控制中，由DCS操作员站来完成对等离子点火的监控。等离
16、子点火控制系统可以采用硬接线方式或通信方式方便的接入电厂的DCS系统。等离子点火控制系统的控制信号通过硬接线的方式接入DCS系统,实现电厂DCS对等离子点火的监控。等离子点火控制系统通过电源柜的S7-200 PLC的I/O扩展模块，采用标准的420ma和无源节点信号直接接到电厂DCS的I/O模块上，从而完成DCS系统对等离子点火控制系统信号的采集与控制。该种控制方式等离子点火的控制逻辑要由DCS来完成，实现DCS对等离子点火的控制。等离子点火控制系统自动化程度很高，数据采集量大，控制站较多，控制逻辑复杂，应用环境较差，要求系统可靠性较高。采用SIEMENS 可编程控制器和直流驱动装置很好的完成
17、了等离子点火系统的自动控制任务，采用Profibus工业现场总线网络实现中心控制室对各个角等离子点火的分布式集中控制，适应火电厂自动化的数字化和网络化的发展方向。等离子点火控制系统与电厂分散控制系统等离子点火控制系统与电厂分散控制系统(DCS)的接口的接口SIMOREG DC Master 6RA70SIMOREG DC Master 6RA70系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图-I-I控制程序结构与流程控制程序结构与流程控制程序结构与流程控制程序结构与流程SIMOREG DC Master 6RA70SIMOREG DC Master 6
18、RA70系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图-II-II控制程序结构与流程控制程序结构与流程SIMOREG DC Master 6RA70SIMOREG DC Master 6RA70系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图系列全数字直流调速装置等离子整流柜原理接线图-III-III四角切圆锅炉方案Plasma Ignition System等离子燃烧器一般安等离子燃烧器一般安装在下数第一层或第装在下数第一层或第二层。二层。四角切圆锅炉方案Plasma Ignition System 等离子燃烧器一般安装等离子燃烧器一般安装在下数第一层或
19、第二层。在下数第一层或第二层。墙式燃烧锅炉方案Plasma Ignition System 等离子燃烧器一般安装等离子燃烧器一般安装在下数第一层或第二层。在下数第一层或第二层。墙式燃烧锅炉方案Plasma Ignition System二次风箱second air windbox等离子燃烧器plasma burner一次风管primary air pipe煤粉分离器PF separator等离子点火系统Plasma Ignition System等等离离子子燃燃烧烧器器及及发发生生器器系系统统等离子点火系统Plasma Ignition System日立旋流燃烧器改造方案Proposal fo
20、r HT-NR3 Burner巴威旋流燃烧器改造方案Proposal for B&W Burner 技术介绍技术介绍1.加装蒸汽加热暖风器加装蒸汽加热暖风器2.加装燃气或油加热暖风器加装燃气或油加热暖风器3.联络风道联络风道n直吹式制粉系统冷炉制粉技术直吹式制粉系统冷炉制粉技术直吹式制粉系统冷炉制粉技术Technology of Cold Furnace Pulverizing Coal for Direct Firing Pulverizing System磨煤机磨煤机pulverizer冷风冷风cold air燃气加热方案燃气加热方案Heating by gas燃气或小油枪燃气或小油枪目录
21、Contentsn烟台龙源电力技术股份有限公司简介烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profilen等离子点火原理等离子点火原理Theories of Plasma Ignitionn等离子点火系统等离子点火系统Theories of Plasma Ignitionn等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Techniquen煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展Overview of Plasma Ignition Technique等离子点火技术应用等离子点火技术应用Applicatio
22、n of Plasma Ignition Techniquen本报告介绍华能汕头电厂本报告介绍华能汕头电厂3号锅炉号锅炉NOx、SO2排放测试的试验目的、试验依据、试验测点、排放测试的试验目的、试验依据、试验测点、仪器及测试方法、试验要求以及试验结果。仪器及测试方法、试验要求以及试验结果。n试验结果表明：试验结果表明：n（1）锅炉最大连续出力运行时，）锅炉最大连续出力运行时，NOx排放量排放量平均值为平均值为180mg/m3（标准状态），远低于保（标准状态），远低于保证值证值400mg/m3（标准状态）。（标准状态）。n（2）锅炉额定出力运行时，）锅炉额定出力运行时，SO2平均排放量平均排放量
23、为为637mg/m3（标准状态），低于国家标准（标准状态），低于国家标准GB132232003规定的第规定的第2时段排放量时段排放量2100mg/m3（标准状态）。（标准状态）。摘自西安热工院摘自西安热工院华能汕头电厂华能汕头电厂3号锅炉号锅炉NOX、SO2排放测试报告排放测试报告等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Technique等离子点火技术应用等离子点火技术应用Application of Plasma Ignition Technique利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件利用冷热态试验装置掌握煤粉
24、的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件Combustion characteristics and fundamental conditions of directly lighting Combustion characteristics and fundamental conditions of directly lighting pulverized coal by means of experimental apparatuses in cold/hot modespulverized coal by means of experimental apparatuses in cold/ho
25、t modes 挥发分为挥发分为36.1%36.1%的煤粉在两种煤粉细度下浓度与层流火焰传播速度的关系的煤粉在两种煤粉细度下浓度与层流火焰传播速度的关系 The relationship of concentration of coal and propagation speed of laminar flame in 2 different granularities with the volatile content 36.1%of the pulverized coal.挥发分为挥发分为16.9%16.9%的煤粉在两种细度下浓度与火焰传播速度的关系的煤粉在两种细度下浓度与火焰传播速度的关
26、系The relationship of concentration of coal and propagation speed in 2 different granularities with the volatile content 16.9%of the pulverized coal.利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件Combustion characteristics and fundamental conditions of directly lighting pulverized coal b
27、y means of experimental apparatuses in cold/hot modes 挥发分为挥发分为36.1%36.1%、29.2%29.2%、16.9%16.9%三种细煤粉的浓度与火焰传播速度的关系三种细煤粉的浓度与火焰传播速度的关系The relationship of concentration of coal and propagation speed for 3 kinds of fine coal with the volatile content 36.1%、29.2%、16.9%.利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件利用冷热态试验
28、装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件Combustion characteristics and fundamental conditions of directly lighting pulverized coal by means of experimental apparatuses in cold/hot modes 挥发份为挥发份为16.3%16.3%的细煤粉中加入的细煤粉中加入3535的岩石粉时对火焰传播的影响的岩石粉时对火焰传播的影响The effect on the propagation speed of flame for the fine coal added
29、with 35%fossil powder,with the volatile 16.3%.利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件利用冷热态试验装置掌握煤粉的着火特性与直接点燃煤粉的基本条件Combustion characteristics and fundamental conditions of directly lighting pulverized coal by means of experimental apparatuses in cold/hot modes 等离子点火技术试验等离子点火技术试验Application of Plasma Ignition
30、 Technique主汽升压曲线主汽升压曲线 The Curve of Sublimation Pressure of Main Steam 主汽升压曲线主汽升压曲线 The Curve of Sublimation Temperature of Main Steam 目录Contentsn烟台龙源电力技术股份有限公司简介烟台龙源电力技术股份有限公司简介Companys Profilen等离子点火原理等离子点火原理Theories of Plasma Ignitionn等离子点火系统等离子点火系统Theories of Plasma Ignitionn等离子点火技术应用等离子点火技术应用App
31、lication of Plasma Ignition Techniquen煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展Overview of Plasma Ignition Technique煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展 Overview of Plasma Ignition Techniquen传统的电站锅炉启动、停滑、低负荷稳燃传统的电站锅炉启动、停滑、低负荷稳燃都要消耗大量燃油。都要消耗大量燃油。n以以600MW600MW新建机组为例，新建机组为例，168168期间用油期间用油4800-60004800-6000吨吨，折合人民币，折合人民币2800-360
32、02800-3600万万人人民币民币(6000/(6000/吨吨)。n在中国，电站锅炉每年调试、点火及稳燃在中国，电站锅炉每年调试、点火及稳燃用油用油500500万吨，费用超过万吨，费用超过200200亿元人民币。亿元人民币。煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展 Overview of Plasma Ignition Techniquen等离子点火及稳燃系统以煤代等离子点火及稳燃系统以煤代油，实现电站锅炉无油启停与油，实现电站锅炉无油启停与稳燃。稳燃。n运行成本仅为燃油运行成本的运行成本仅为燃油运行成本的10102020；10020020406080100燃油运行成本 cost of oil等离
33、子运行成本cost of plasma成本运行燃料费用单位：Operating fuel cost()煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展 Overview of Plasma Ignition Technique 2020世纪世纪7070年代初，美国、前苏联和澳大年代初，美国、前苏联和澳大利亚等国的一些公司和科研单位都曾投入利亚等国的一些公司和科研单位都曾投入大量的人力、财力研究开发等离子点火技大量的人力、财力研究开发等离子点火技术。但因技术的局限性，均未实现工业应术。但因技术的局限性，均未实现工业应用。用。煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展 Overview of Plasma Igniti
34、on Techniquen20082008年年5 5月发布的国家重点节能技术推广目录（第一批）月发布的国家重点节能技术推广目录（第一批）质量体系认证证书质量体系认证证书ISO9000认证证书认证证书领导关怀与政策支持领导关怀与政策支持原能源部长黄毅诚参观佳木斯电厂等离子点火装置原能源部长黄毅诚参观佳木斯电厂等离子点火装置领导关怀与政策支持领导关怀与政策支持原电力部副部长陆延昌参加等离子点火装置鉴定会并原电力部副部长陆延昌参加等离子点火装置鉴定会并参观烟台电厂等离子点火装置参观烟台电厂等离子点火装置领导关怀与政策支持领导关怀与政策支持发改委领导的批示发改委领导的批示2005年9月国家能源局呈报的
35、广东台山600MW机组3号炉采用我公司等离子点火装置实现零耗油的报告，国家发改委领导作了重要批示，“作为电力系统的一项重要作为电力系统的一项重要节油措施大力推广节油措施大力推广”。煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术的发展 Overview of Plasma Ignition Technique国际合作国际合作发展规划展望发展规划展望燃煤电厂取消燃油系统燃煤电厂取消燃油系统发展规划展望发展规划展望意义：意义：电站燃煤锅炉取消燃油系统实现单一燃料运行管理，是电力行业划时代的进步，一直是电力工作者长期努力的目标。我国电力建设每年以6000万千瓦的速度在发展，发电用煤60是适用于等离子点火的烟煤，尤其60
36、0MW以上的大机组，大多数采用优质烟煤，例如1000MW机组14个工程计30余台机组都是采用的优质烟煤，都具有实现无油启动、无油稳燃以至实行无油电厂的可能。电站燃煤锅炉取消燃油系统在大机组中有巨大的市场。效益：效益：火电机组的耗油量极高，据统计，全国火电机组每年启停及稳燃消耗燃油高达500万吨，约占全国轻质燃油消耗量的20%。同时，采用等离子点火及稳燃技术在基建期间就可以取消了油库、输油设备及炉前油系统，降低了工程造价和节省了油库占地，经济效益十分显著。取消燃油系统，以煤代油符合国家战略能源政策，不仅经济效益显著，对电厂管理可以消除燃油系统泄漏而时常发生的着火、设备损坏等安全隐患，减少设备的维护量。从燃烧角度来讲，可以杜绝煤油混烧引发的空预器着火、电除尘阴极积碳等事故的发生，电站锅炉在点火初期电除尘装置就可以投运，减少粉尘排放，符合国家能源环保政策。电厂电厂油罐油罐油管道油管道油泵房油泵房油枪油枪运行维护运行维护消防消防土地土地油运输油运输锅炉点火系统锅炉点火系统首台无燃油系统电站-国电内蒙东胜2330MW鲁能新疆阜康2150MW无燃油系统电站鲁能德源府谷2600MW无燃油系统机组
