張秀忠

摘 要：一直以來，關(guān)于鍋爐的耗油問題就長期困擾著大家，特別是鍋爐的燃燒啟動，停止和低負(fù)荷的時候。而且根據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計燃料油消耗非常大，尤其是在2000年的時候，消耗竟然達(dá)到了1 217.2萬噸[1]。面對如此嚴(yán)重的消耗問題，近年來為了節(jié)油也采取了一定的方法。目前來看，我國每年的耗油量達(dá)到了250萬噸以上，每年的直接成本超過60億人民幣，這還是不包括工業(yè)鍋爐的情況下。隨著能源的越來越緊缺，電站鍋爐啟動時燃油的成本也越來越高，如何降低啟動和低負(fù)荷穩(wěn)燃的燃油量的工作迫在眉睫。該文介紹等離子點(diǎn)火裝置的原理及調(diào)試維護(hù)要求，等離子點(diǎn)火裝置在闞山電廠燃煤鍋爐機(jī)組中的運(yùn)行情況，及采用等離子點(diǎn)火裝置帶來的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：鍋爐燃燒 等離子 點(diǎn)火裝置 等離子應(yīng)用 節(jié)油

中圖分類號：TKl7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04

（a）-0033-03

該廠有2臺600 MW超超臨界機(jī)組鍋爐，這2臺機(jī)器都是由哈爾濱鍋爐廠來進(jìn)行制造的，這2臺鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流爐、具有以下特點(diǎn)：一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、半露天安置、全懸吊構(gòu)造Π型鍋爐等特點(diǎn)。在參考了兄弟單位采用等離子點(diǎn)火裝置后的情況，該廠在A層布置了煙臺龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司的DLZ-200型等離子點(diǎn)火裝置，最大限度降低了鍋爐用油量。下面簡單談?wù)劦入x子點(diǎn)火的原理以及在該廠應(yīng)用的情況。

1 離子點(diǎn)火技術(shù)基本原理

1.1 等離子點(diǎn)火機(jī)理

DLZ-200等離子體點(diǎn)火裝置是在中壓0.01～0.03 mpa接觸弧的條件下使用直流電流，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定的直流電源空氣等離子體，等離子體在焚燒爐的特殊規(guī)劃中構(gòu)成溫度T> 5 000 k，溫度梯度大部分高溫區(qū)，煤顆粒在高溫等離子體“火核”效應(yīng)，揮發(fā)物在10-3 s內(nèi)釋放，煤顆粒破裂，很快燃燒。因?yàn)檫@種反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行的，混合成分顆粒度發(fā)生變化，然后加速煤粉的燃燒。并大大減少燃燒粉煤燃燒所需的量。

等離子體內(nèi)富含很多化學(xué)活性的粒子，如：原子（C、H、O）、原子團(tuán)（OH、H2、O2）、離子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和電子等，這些粒子能使燃料徹底，因?yàn)檫@些粒子是化學(xué)反映加快的原因。

1.2 等離子發(fā)生器及工作原理

選用集開放式磁穩(wěn)與機(jī)械、電磁緊縮于一體復(fù)合結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器，這種機(jī)器功率在50～150 kW之間接連可調(diào)。并且使用的是雙拉伐爾噴管復(fù)式陽極，雙拉伐爾噴管復(fù)式陽極這種可以避免煤粉的污染，并且這種制造的材料具有以下幾種特色：高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化，使用時間在500 h以上。

陰極的高速噴嘴，加強(qiáng)冷卻結(jié)構(gòu)，資料從特殊合金和銅材料的結(jié)合，使用時間在50 h以上，容易更換。磁線圈和穩(wěn)定的陽極與陽極是水冷式結(jié)構(gòu)。打破了以前人們用于等離子發(fā)生器電極結(jié)構(gòu)和信息，而且還成功投入使用。使用抗氧化離子的特殊合金，陽極，實(shí)現(xiàn)空氣等離子體載體，不是專門為惰性氣體維護(hù)電極，簡化系統(tǒng)，還大大降低了運(yùn)營成本的起伏。

DLZ-200型等離子發(fā)生器，空氣載體等離子發(fā)生器，它的組成由線圈、陰極、陽極。陰極材料是由金屬材料與高導(dǎo)電性、熱導(dǎo)率高，抗氧化性能。陽極是由金屬材料具有高導(dǎo)電率，高的熱導(dǎo)率和抗氧化性能，而且都經(jīng)過水冷冷卻的。線圈有能力抵制分解的直流電壓2 000 V在250 ℃的溫度下。（如圖1）

在滿足冷卻水和壓縮空氣這兩種條件之后，設(shè)定（6）的電壓為（300～400 A），當(dāng)通過（5）使（2）與（1）接觸時，（6）按原先設(shè)定的電流工作，當(dāng)輸出電流達(dá)到工作電流后，（5）推動（2）向后移動，當(dāng)陰極離開陽極的剎那，電弧建立，當(dāng)陰極達(dá)到指定水平時，空氣動力和磁場的作用下產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧放電，產(chǎn)生等離子體。

2 等離子燃燒器的安裝布置

使用等離子體點(diǎn)火功能主燃燒器，下層（A層）四個主燃燒器功能等離子體點(diǎn)火燃燒器。燃燒器在鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒期間具有等離子體點(diǎn)火和燃燒穩(wěn)定性，在鍋爐的正常操作期間，燃燒器具有主燃燒器的功能。

根據(jù)原主燃燒器的結(jié)構(gòu)，確定等離子發(fā)生器采用軸向插入（如圖2）。

3 等離子系統(tǒng)的運(yùn)行

3.1 啟動運(yùn)行方式設(shè)計

等離子燃燒器只是整個鍋爐的一部分，它的使用必須滿足鍋爐的整體需要，而且還要由鍋爐，以及整個機(jī)組及其系統(tǒng)的約束。為此產(chǎn)生以下需求。

（1）安全穩(wěn)定點(diǎn)火，燃燒效率高，無爆燃，沒有二次燃燒發(fā)生。

（2）適用于機(jī)組啟動曲線，保證機(jī)組安全。

（3）不強(qiáng)制要求在沒有油的情況下進(jìn)行啟動，不排除在某些情況下少量燃燒油，以滿足啟動曲線。

（4）準(zhǔn)備試驗(yàn)，定量而不是定性確認(rèn)控制參數(shù)，確保安全啟動。

3.2 冷態(tài)啟動

（1）建立適當(dāng)?shù)膯訅毫蛦恿髁浚瑔右L(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一臺一次風(fēng)機(jī)，投入A磨蒸汽加熱器，A磨煤機(jī)暖磨。

（2）順序啟動4臺等離子發(fā)生器，并調(diào)整電壓、電流至最佳值。

（3）啟動A磨煤機(jī)，給煤量維持18～20 t/h，等離子燃燒器投入運(yùn)行，根據(jù)著火情況，調(diào)整各參數(shù)至最佳值，著火穩(wěn)定后，調(diào)整給煤量至適當(dāng)出力運(yùn)行。

（4）根據(jù)鍋爐溫度，壓力曲線，增加磨煤機(jī)的煤量，觀察爐出口煙氣溫度在爐內(nèi)燃燒條件下的燃燒情況，如燃燒穩(wěn)定性，判斷可以繼續(xù)增加軋機(jī)出力，看爐出口煙氣溫度超速，調(diào)整上部燃燒器噴入冷空氣量，完成渦輪機(jī)轉(zhuǎn)速，恒速和發(fā)電機(jī)并網(wǎng)等工作。

（5）逐步調(diào)整煤炭磨煤，單位負(fù)荷。

（6）及時啟動B磨煤機(jī)，提升載荷。

（7）實(shí)現(xiàn)無油穩(wěn)定負(fù)荷，連續(xù)試驗(yàn)停止一層等離子體發(fā)生器。

（8）啟動C＼D＼E＼F煤機(jī)或負(fù)荷。

3.3 停爐

（1）A、B、C磨煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時候機(jī)組要降負(fù)荷。

（2）發(fā)動4臺等離子發(fā)生器的時候，要發(fā)動A層等離子燃燒器投入運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）停止運(yùn)行C磨煤機(jī)。

（4）停止運(yùn)行B磨煤機(jī)。

（5）機(jī)組降負(fù)荷時，A磨煤機(jī)逐漸減少使用煤量。

4 系統(tǒng)維護(hù)

等離子發(fā)生器具有很重要的位置，相當(dāng)于這個系統(tǒng)的心臟。它的穩(wěn)定性是否直接影響著鍋爐點(diǎn)火質(zhì)量的好壞，所以點(diǎn)火要小心保養(yǎng)。在維護(hù)工作的時候，電源必須要進(jìn)行切斷，因?yàn)槭窃谌撸ǜ唠娏?、高電壓、高熱量）的狀態(tài)下進(jìn)行的。

要在維護(hù)的時候注意保護(hù)和小心陰極的基礎(chǔ)性傷害，特別是在換陰極頭的時候，因?yàn)槭褂脮r間一旦過長，0#紗布導(dǎo)線表面就會進(jìn)行氧化，以減少電源的接觸電阻。每次檢修時都要檢查冷卻水導(dǎo)管是否暢通，如生銹結(jié)垢嚴(yán)重，應(yīng)更換。

陽極是主要導(dǎo)電元件，如果工作使用的環(huán)境不好，就會容易受到污染，在電弧過程中，陰極和陽極處于短路狀態(tài)的時候，陽極喉部就容易發(fā)生燃燒和漏水的現(xiàn)象，因此，在每次更換陰極頭時應(yīng)進(jìn)行維護(hù)和檢修。 如果損失嚴(yán)重，漏水，電弧啟動很困難，經(jīng)常斷弧，不順暢，使用時間大大降低，觀察用陰極支撐管中心的燒喉和是否有漏水現(xiàn)象等問題。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 直接經(jīng)濟(jì)效益

在鍋爐測驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的這個期間，要通過一系列的階段，例如：鍋爐吹管、整定安全閥、汽機(jī)沖車、電氣實(shí)驗(yàn)、機(jī)組帶大負(fù)荷以及機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)等。這期間因?yàn)殄仩t不能徹底擺脫節(jié)油的運(yùn)用，所以就會消耗很多的燃料。依據(jù)電力部近來發(fā)布交通指引的規(guī)則，9 000 t是600 MW這個機(jī)組運(yùn)用的規(guī)范量在測驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，如果在此刻運(yùn)用等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)的話，按估量，可以將全部試運(yùn)期間的燃油消耗控制在1 000 t以內(nèi)（等離子點(diǎn)火調(diào)試比以往燃油方法節(jié)油5 000 t計），那么對廠里來說將會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

闞山電廠600 MW機(jī)組鍋爐在168 h試運(yùn)行階段節(jié)油費(fèi)用：

現(xiàn)在燃油報價：0.48萬元/t。

節(jié)油費(fèi)用：0.48×5000=2400（萬元）。

機(jī)組采用等離子無油點(diǎn)火裝置進(jìn)行試運(yùn)行期間所需費(fèi)用：

燃油的低位發(fā)熱量為41 800 kJ/kg，規(guī)劃煤種低位發(fā)熱量為23 000 kJ/kg，原煤報價為560元/t，則按發(fā)熱量相等的原則所需的原煤費(fèi)用為：

5000 t柴油相當(dāng)?shù)脑毫浚?t。

（1）燃煤使用的費(fèi)用：9086 t×560元/t=5 088 160元=509萬元。

（2）使用等離子耗電使用的費(fèi)用。

等離子燃燒器煤粉規(guī)劃流量8 t/h，運(yùn)用等離子耗時：

=1136 h

每臺等離子運(yùn)轉(zhuǎn)耗電為120 kWh，合計耗電：

120×1136=136 320 kWh

廠用電價格以0.2元/kWh計

耗電費(fèi)用：136 320×0.2 =2.8萬元

（3）應(yīng)用等離子陰極消耗費(fèi)用：14元/h×1136 h=15904元 =1.6萬元

（4）應(yīng)用等離子運(yùn)行總費(fèi)用：509+2.8+1.6=513.4萬元。

新建機(jī)組等離子點(diǎn)火裝置投資：450萬元。

節(jié)約投資：2 400萬元-513.4萬元-450萬元=1436.6萬元。

由上述計算可得出，在嘗試運(yùn)行階段的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。因?yàn)槌四苁栈匮b置的投資外，每臺還能節(jié)省1 436.6萬元多為廠里。

5.2 間接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

如果按照一般的方法來進(jìn)行嘗試運(yùn)行試驗(yàn)，必須在這個時期堅(jiān)持長時間的低負(fù)荷狀況運(yùn)轉(zhuǎn)，由于在這個時期鍋爐焚燒時，為了防止沒有焚燒完的油滴到電極上弄臟，電除塵器就沒有辦法正常運(yùn)用投入，因此，就會導(dǎo)入燃燒后產(chǎn)生的很多煙塵直接進(jìn)入到空氣中，對環(huán)境造成了很嚴(yán)重污染。不但如此，同時燃燒后產(chǎn)生的粉塵也會對引風(fēng)機(jī)上的葉片造成一定程度的損害，這些都會對廠里產(chǎn)生間接的經(jīng)濟(jì)損失。

如果在這一期間使用等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，那么即使是在長期低負(fù)荷的狀態(tài)下也能使用電除塵器，電除塵器一旦使用，就會在很大程度上減少煙塵和粉塵的排放，也不會污染環(huán)境和損害廠里經(jīng)濟(jì)損失的同時還會創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)和社會效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國電力聯(lián)合會.2000年電力工業(yè)統(tǒng)計資料匯編[M].北京：中國電力出版社，2014.