節約燃油是火力發電廠節能的工作重點。火力發電機組鍋爐用油主要有兩個方面:啟動點火用油和低負荷穩燃用油。目前節約鍋爐燃油主要有兩種方案,即等離子點火技術和小油槍點火技術。鍋爐等離子點火技術既可保證提高燃燒過程的經濟性,又可以改善火電廠的生態條件(經濟、環保)。離子燃粉點火器,採用直流空氣等離子體做為點火源,可點燃揮發分較低的(10%)貧煤,實現鍋爐的冷態啟動而不用一滴油,是未來火力發電廠點火和穩燃的首選裝置。採用等離子點火燃燒器,點火和穩燃與傳統的燃油相比有以下優點: 1、經濟:採用等離子點火執行和技術維護費僅是使用重油點火費用的15%~20%,對於新建電廠,可以節約上千萬的初投資和試運費用; 2、環保:由於點火時不燃用油品,電除塵裝置可以在點火初期投入,因此減少了點火初期排放大量煙塵對環境的汙染;另外,電廠採用單一燃料後,減少了油品的運輸和儲存環節,亦改善了電廠的環境; 3、高效:等離子體內含有大量化學活性粒子,如原子、原子團、離子和電子等,可加速熱化學轉換,促進燃料完全燃燒; 4、簡單:電廠可以單一燃料執行,簡化了系統,簡化了執行方式; 5、安全:取消爐前燃油系統,也自然避免了經常由於燃油系統造成的各種事故。 二、等離子點火的原理: 等離子燃燒器是藉助等離子發生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器,燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃,並將火焰在燃燒器內逐級放大,屬內燃型燃燒器,可在爐膛內無火焰狀態下直接點燃煤粉,從而實現鍋爐的無油啟動和無油低負荷穩燃。 等離子點火技術的基本原理是以大功率電弧直接點燃煤粉。該點火裝置利用直流電流(280~350A)在介質氣壓大於0.01~0.03MPa的條件下透過陰極和陽極接觸引弧,並在強磁場下獲得穩定功率的直流空氣等離子體。其連續可調功率範圍為50~150 kW,該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000K的梯度極大的區域性高溫區,成為“火核”。一次風粉送入等離子點火煤粉燃燒器經濃淡分離後,使濃相煤粉進入等離子火炬中心區,煤粉顆粒透過該等離子“火核”受到高溫作用,並在3-10秒內迅速釋放出揮發粉,並使煤粉顆粒破裂粉碎,從而迅速燃燒,併為淡相煤粉提供高溫熱源,使淡相煤粉也迅速著火,最終形成穩定的燃燒火炬。由於反應是在氣相中進行,使混合物組分的粒級發生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快,也有助於加速煤粉的燃燒,這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需的引燃能量E(E=1/6E油)。 圖5.1 等離子燃燒器示意圖 煤粉首先在中心筒點燃,進入中心筒的粉量根據燃燒器的不同在500~800kg/h之間,這部分煤粉在中心筒中穩定燃燒,並在中心筒的出口處形成穩定的二級煤粉的點火源,並依次逐級放大,最大可點燃最多12T/H的粉量。 為了擴大燃燒器對一次風速的適應範圍,等離子燃燒器的最後一級煤粉可不在燃燒室內燃燒而直接進入爐膛,因為煤粉燃燒後的熱量使得空氣體積迅速膨脹,受燃燒器內空間的限制,燃燒室內的風速會成倍提高,造成火焰擴散的速度小於煤粉的傳播速度而使燃燒不穩,當採用前面所述措施後,有利於減小燃燒室內的風速,使燃燒穩定。實際的執行實踐證明:採用最後一級煤粉進入爐膛內燃燒的結構,燃燒的穩定性大大提高,對風速的要求降低了30%,煤粉的燃盡度也大大提高。 煤粉的濃度影響煤粉的著火溫度,在點火區適當提高煤粉濃度有利於點火。等離子燃燒器內透過採用撞擊式濃縮塊獲得點火區的相對較高濃度。對於現場燃燒器前有彎頭的鍋爐,因彎頭的離心濃淡作用及現場安裝位置的限制,有可能會造成中心筒點火區的濃度降低,為了解決這個問題同時減小改造工作量,可在彎頭內加入彎板或扭轉板,改變進入點火區的能濃度分佈。由於等離子燃燒器採用內燃方式,燃燒器的壁面要承受高溫,因此加入了氣膜冷卻風,避免了火焰和壁面的直接接觸 ,同時也避免了煤粉的貼壁流動及掛焦。對溫度的測量採用K分度鎧裝熱電偶,熱電偶的外徑3mm,具有很好的撓性,可直接從伸到爐外熱電偶導管插入到測點,再用螺母固定到導管上,具有良好的可更換性。熱電偶的測溫範圍為0~800℃,燃燒器的長期壁溫應控制在600℃以內,如果超溫,可採取提高一次風速和降低一次風濃度的手段進行降溫。 等離子燃燒器按功能可分為兩類:1、僅作為點火燃燒器使用,這種等離子燃燒器用於代替原油燃燒器,起到啟動鍋爐和低負荷助燃的作用;2、既作為點火燃燒器又作為主燃燒器使用,本發生器為磁穩空氣載體等離子發生器,它由線圈、陰極、陽極組成.
節約燃油是火力發電廠節能的工作重點。火力發電機組鍋爐用油主要有兩個方面:啟動點火用油和低負荷穩燃用油。目前節約鍋爐燃油主要有兩種方案,即等離子點火技術和小油槍點火技術。鍋爐等離子點火技術既可保證提高燃燒過程的經濟性,又可以改善火電廠的生態條件(經濟、環保)。離子燃粉點火器,採用直流空氣等離子體做為點火源,可點燃揮發分較低的(10%)貧煤,實現鍋爐的冷態啟動而不用一滴油,是未來火力發電廠點火和穩燃的首選裝置。採用等離子點火燃燒器,點火和穩燃與傳統的燃油相比有以下優點: 1、經濟:採用等離子點火執行和技術維護費僅是使用重油點火費用的15%~20%,對於新建電廠,可以節約上千萬的初投資和試運費用; 2、環保:由於點火時不燃用油品,電除塵裝置可以在點火初期投入,因此減少了點火初期排放大量煙塵對環境的汙染;另外,電廠採用單一燃料後,減少了油品的運輸和儲存環節,亦改善了電廠的環境; 3、高效:等離子體內含有大量化學活性粒子,如原子、原子團、離子和電子等,可加速熱化學轉換,促進燃料完全燃燒; 4、簡單:電廠可以單一燃料執行,簡化了系統,簡化了執行方式; 5、安全:取消爐前燃油系統,也自然避免了經常由於燃油系統造成的各種事故。 二、等離子點火的原理: 等離子燃燒器是藉助等離子發生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器,燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃,並將火焰在燃燒器內逐級放大,屬內燃型燃燒器,可在爐膛內無火焰狀態下直接點燃煤粉,從而實現鍋爐的無油啟動和無油低負荷穩燃。 等離子點火技術的基本原理是以大功率電弧直接點燃煤粉。該點火裝置利用直流電流(280~350A)在介質氣壓大於0.01~0.03MPa的條件下透過陰極和陽極接觸引弧,並在強磁場下獲得穩定功率的直流空氣等離子體。其連續可調功率範圍為50~150 kW,該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000K的梯度極大的區域性高溫區,成為“火核”。一次風粉送入等離子點火煤粉燃燒器經濃淡分離後,使濃相煤粉進入等離子火炬中心區,煤粉顆粒透過該等離子“火核”受到高溫作用,並在3-10秒內迅速釋放出揮發粉,並使煤粉顆粒破裂粉碎,從而迅速燃燒,併為淡相煤粉提供高溫熱源,使淡相煤粉也迅速著火,最終形成穩定的燃燒火炬。由於反應是在氣相中進行,使混合物組分的粒級發生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快,也有助於加速煤粉的燃燒,這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需的引燃能量E(E=1/6E油)。 圖5.1 等離子燃燒器示意圖 煤粉首先在中心筒點燃,進入中心筒的粉量根據燃燒器的不同在500~800kg/h之間,這部分煤粉在中心筒中穩定燃燒,並在中心筒的出口處形成穩定的二級煤粉的點火源,並依次逐級放大,最大可點燃最多12T/H的粉量。 為了擴大燃燒器對一次風速的適應範圍,等離子燃燒器的最後一級煤粉可不在燃燒室內燃燒而直接進入爐膛,因為煤粉燃燒後的熱量使得空氣體積迅速膨脹,受燃燒器內空間的限制,燃燒室內的風速會成倍提高,造成火焰擴散的速度小於煤粉的傳播速度而使燃燒不穩,當採用前面所述措施後,有利於減小燃燒室內的風速,使燃燒穩定。實際的執行實踐證明:採用最後一級煤粉進入爐膛內燃燒的結構,燃燒的穩定性大大提高,對風速的要求降低了30%,煤粉的燃盡度也大大提高。 煤粉的濃度影響煤粉的著火溫度,在點火區適當提高煤粉濃度有利於點火。等離子燃燒器內透過採用撞擊式濃縮塊獲得點火區的相對較高濃度。對於現場燃燒器前有彎頭的鍋爐,因彎頭的離心濃淡作用及現場安裝位置的限制,有可能會造成中心筒點火區的濃度降低,為了解決這個問題同時減小改造工作量,可在彎頭內加入彎板或扭轉板,改變進入點火區的能濃度分佈。由於等離子燃燒器採用內燃方式,燃燒器的壁面要承受高溫,因此加入了氣膜冷卻風,避免了火焰和壁面的直接接觸 ,同時也避免了煤粉的貼壁流動及掛焦。對溫度的測量採用K分度鎧裝熱電偶,熱電偶的外徑3mm,具有很好的撓性,可直接從伸到爐外熱電偶導管插入到測點,再用螺母固定到導管上,具有良好的可更換性。熱電偶的測溫範圍為0~800℃,燃燒器的長期壁溫應控制在600℃以內,如果超溫,可採取提高一次風速和降低一次風濃度的手段進行降溫。 等離子燃燒器按功能可分為兩類:1、僅作為點火燃燒器使用,這種等離子燃燒器用於代替原油燃燒器,起到啟動鍋爐和低負荷助燃的作用;2、既作為點火燃燒器又作為主燃燒器使用,本發生器為磁穩空氣載體等離子發生器,它由線圈、陰極、陽極組成.