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1、 DHT1内蒙古岱海发电有限责任公司培训教材 25 岱海电厂2600MW机组检修部培训教材DHT1等离子点火系统 内蒙古岱海发电有限责任公司2004年11月目 录第一章 前 言1第二章 等离子煤粉点火技术基本原理4第一节 等离子煤粉点火机理4第二节 等离子发生器工作原理4第三节 等离子燃烧器及其原理5第四节 旋流式等离子燃烧器的特点6第五节 等离子点火燃烧系统的组成7第三章 岱海一期机组设备概况7第四章 岱海一期等离子煤粉点火系统的设计方案10第一节 等离子煤粉点火装置的设计11第二节 电气系统设计13第三节 磨煤机冷炉制粉方案设计13第四节 控制系统与FSSS、DCS接口设计14第五章 调试
2、及运行方式说明18第六章 设计界限及设备参数23第一章 前 言长期以来，火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃消耗大量的燃料油。特别是对于新建的火力发电机组，其在试运期间要经过锅炉吹管、锅炉洗硅运行、锅炉热态调试、安全阀整定、汽机冲转、机组并网、电气试验、机组带大负荷试验等许多阶段，此期间由于锅炉无法投磨或无法完全断油运行，因此要耗费大量的燃油。根据原电力部颁布的试运导则中的规定，600MW机组试运期间燃油消耗的标准定量为9000吨，燃料费用十分可观。因此开发新技术减少燃油、降低发电成本是广大科技工作者长期研究的课题。在目前随着国内电厂竞价上网的不断扩大, 追求节约电厂锅炉点火及助燃用油的呼声愈来
3、愈高，在这种背景下，凸现了锅炉无油点火技术迫切的社会需求和巨大的经济价值。烟台龙源电力技术有限公司在总结国外经验教训的基础上，于1997年开始研究适合中国国情的等离子点火装置，1998年8月25日在试验室制造出第一台样机并引弧成功，在常温送粉的情况下，成功点燃了挥发份为11%的淄博贫煤，1999年6月开始在烟台发电厂1号炉安装DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器进行试验。2000年2月15日成功实现机组无油点火启动。2000年9月29日通过了国家电力公司专家组鉴定，具有“世界领先水平”。随着等离子点火技术开发和中间储仓制粉系统锅炉上应用成功，解决在直吹式制粉系统锅炉上应用研究理所当然地成为主题
4、。在此背景下，促成华北电力科学研究院和烟台龙源电力技术有限公司合作，充分利用双方技术、资源优势，共同筹资成立了北京恒源信达电力技术有限公司，双方优势互补，致力于等离子点火技术推广应用和针对直吹式制粉系统锅炉上的研究开发。华北电力科学研究院有限责任公司于2001年10月申报并承担了国家电力公司的科技开发项目“中速磨直吹式制粉系统锅炉等离子无油点火系统应用研究”。 1、需要解决的技术难题等离子点火技术在直吹式制粉系统锅炉上的开发应用，主要存在下列一些技术难题：如何在锅炉冷态条件下利用现有的中速磨煤机磨制出合格的煤粉；如何控制磨煤机长期在小出力范围内安全稳定运行；如何控制机组启动初期投入等离子点火装
5、置时锅炉升温、升压速率；如何实现高压缸启动汽轮机无油枪投入磨煤机运行冲转；如何防止锅炉再热器干烧及管壁超温；如何实现炉膛安全保护，即该技术与FSSS系统的接口问题；如何进行燃烧器改造，防止大口径等离子点火燃烧器的结焦烧损，并兼顾原燃烧器的原设计功能。2、解决方案针对如何实现冷炉制粉，对直吹式制粉系统锅炉，关键是解决制粉用热风的来源问题。热风的来源可采取邻炉来风或另设旁路以电加热或蒸汽为热源自制热风，保证锅炉冷态启动时，磨煤机入口风温满足磨煤机干燥出力的要求；对于如何合理控制机组启动初期投入等离子点火装置时锅炉升温、升压速率，必须进行针对性的试验和初始燃烧率计算，从而合理控制燃料量，并确定等离子
6、点火装置投运时机和方式；要解决“磨煤机长期在小出力范围内安全稳定运行”问题，实质是一个磨煤机调整试验问题，可以通过改变分离器挡板开度、磨煤机一次风量、加载力和准确的一次风量标定来实现；对于如何实现高压缸启动汽轮机无油枪投入磨煤机运行冲转和如何防止锅炉再热器干烧及管壁超温问题，其核心也是合理控制锅炉燃烧率、有效降低磨煤机最小出力及进行必要的锅炉燃烧调整问题，从而保证锅炉炉膛出口烟温541；要实现炉膛安全保护，必须保证锅炉燃烧良好且燃烬率高，应通过燃烧调整试验确定最佳运行方式，提高煤粉燃烧效率，减少炉膛爆燃隐患；另外，等离子燃烧器在正常运行中有电弧熄火的隐患，这将导致未燃煤粉直接喷入炉膛，威胁炉膛
7、安全，必须努力提高等离子发生器的工作可靠性，并设计周密的保护逻辑，即做好等离子运行方式磨煤机与FSSS系统的接口问题；针对如何进行燃烧器改造，防止大口径等离子点火燃烧器的结焦烧损，并兼顾原燃烧器的原设计功能问题，这是研发成败的关键，主要依靠良好的设计来实现。可以利用流体计算软件CFX进行等离子煤粉燃烧器的数值模拟计算，辅助设计；另外，燃烧器在出厂前应进行试验台热态试验。目前，等离子点火及稳燃技术已实现产业化，成功应用于64台各种型号的电站锅炉上，运行煤种包括贫煤、劣质烟煤、烟煤和褐煤；机组容量等级从50MW 600MW；燃烧方式包括切向燃烧、墙式燃烧；制粉系统类型包括中速磨中储式、双进双出中速
8、磨直吹式、中速磨直吹式和风扇磨直吹式制粉系统。烟台龙源电力技术有限公司开发的等离子无油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，对于新建机组，如果在机组试运初期投入等离子点火系统，将可以大大降低试运期间的燃油消耗，产生巨大的经济效益。内蒙古岱海电厂一期工程为新建2600MW汽轮发电机组，其锅炉设备为北京巴威公司设计生产，整压直吹式制粉系统,前后墙对冲燃烧方式，为在一期工程中成功应用等离子点火设备，达到节约试运燃油的目的，烟台龙源公司在总结其它工程成功经验的基础上进行了部分改进。第二章 等离子煤粉点火技术基本原理第一节 等离子煤粉点火机理等离子点火装置是利用直流电流在一定介
9、质（空气、氮气等）气压的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子体火核时，在千分之一秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，并再造挥发份，从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相流中进行，高温等离子体使混合物组份的粒级发生了一系列物理化学变化，近而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大的减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2、OH、H）和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃
10、烧。DLZ-200型等离子发生器是利用空气作等离子的载体，用直流接触引弧放电的方法制造功率达150 kW的等离子体，同时采用磁压缩及等离子体输送至需要进行点火的部位，完成持续长时间的点火和稳燃。第二节 等离子发生器工作原理图1 等离子发生器工作原理图1、工作原理 DLZ-200型等离子发生器为磁稳，空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极材料采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。阳极亦由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其工作
11、原理见图1。在冷却水及压缩空气满足条件后，首先设定电源(6)的工作输出电流(250350A)，当阴极(2)在直线电机(5)的推动下，与阳极(1)接触后，电源(6)按设定的工作电流工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机(5)推动阴极(2)向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电，生成等离子体。2、等离子发生器技术参数输出功率：50150 kW，连续可调；电流调节范围：200375 A，2%；电压调节范围：250400 V，5%；空气压力：0.120.2 MPa；空气耗量：100 m3/h；冷却水：除盐水，p0.2
12、MPa，qm8 t/h，t35。第三节 等离子燃烧器及其原理DLZ-200型等离子发生器的功率为50200kW，该功率的等离子体能直接点燃一定量的煤粉，这些剧烈燃烧的煤粉又要在瞬间点燃其它煤粉，为使燃烧器内顺利完成持续稳定的点火和燃烧过程，同时又要保证内燃式等离子燃烧器不被烧损，为此，发明并采用逐级点火、分级内燃、气膜冷却技术。为了获得煤粉点火的最佳浓度，根据制粉系统一次风煤粉浓度及现场一次风管道的具体情况，可分别采用叶栅、撞击块或导流板等方式浓缩煤粉，使之达到点燃煤粉的最佳煤粉浓度。按煤质的情况，尽可能使煤粉细度、一次风气流速度和一次风温度也在所要求范围之内，满足条件的一次风粉进入点火区，浓
13、煤粉经过高温的等离子体被点燃，在燃烧器内部燃烧。淡煤粉流经高温套筒的外壁，对其起到冷却的作用，在“环形缩口”的作用下被浓缩，并被已燃烧的火炬点燃。然后进入混合燃烧。完成逐级点火分级燃烧的过程。利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧器出口，在炉膛内燃烧。内外筒形成同心双层并联通道。按压差平衡原理必然导致内筒流速降低，有利于着火燃烧，降低飞灰含碳量，并有利于冷却内筒筒壁。燃烧器的一、二级点火筒为圆形，外筒为方形，与锅炉原主燃烧器的几何尺寸配合，有利于改造后的燃烧器与原主燃烧器出口气流的动量矩保持相近。燃烧器必须耐烧、耐磨，满足运行检修维护的要求。这样不但提高了燃尽率，简化了结构，降低了阻力，有利于与其它燃
14、烧器之间的阻力匹配；耐磨损的能力也得到提高。等离子燃烧器的壁温一般可以稳定地控制在4000C以下，最高不超过8000C，可以保证燃烧器的安全；投入运行后原主燃烧器的性能要求得到保证。第四节 旋流式等离子燃烧器的特点墙式燃烧锅炉一般均采用旋流燃烧器，旋流式等离子燃烧器的主要特点有：1、插入式布置利用中心一次风筒布置等离子燃烧器对于引进国外技术的燃烧器，外方往往不容许对燃烧器进行改动，利用一次风管，包括中心筒布置等离子点火燃烧器是合理的，这种方法便于将等离子点火燃烧器做成插入式的。轴向插入的优点是等离子弧不容易被吹偏，对点火有利。轴向插入的最大困难是送火距离较长，燃烧器容易超温、结渣。为了增加送火
15、距离，燃烧器的设计上采用一些特殊的措施，包括调整内外筒的通流比例，调整拉法尔缩口的位置，以至取消缩口。为了缩短送火的距离，采用输送弧的技术，可达1.52米。2、将中心风改为夹层风有的双调风燃烧器设有中心筒，中心筒因布置有小油枪，所以中心风用作根部风，在正常运行中中心风还具有调节回流区的作用；在燃烧器停用时，中心风可冷却燃烧器，以避免燃烧器损坏。在一次风管中布置等离子点火燃烧器时，保留了中心风，只不过把中心风移到一次风筒的外围，成为夹层风，其调节回流区和冷却燃烧器的作用都可得到保留。第五节 等离子点火燃烧系统的组成等离子点火燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。点火系统包括等离子发生器、等离
16、子燃烧器。辅助系统包括电源装置、控制系统、冷却水系统、高压风系统、图像火检系统。等离子发生器，产生电功率50150 kW的空气等离子体。点火燃烧器，与等离子发生器配套使用以点燃煤粉。电源装置由隔离变压器、直流电源柜、联接电缆等构成的等离子发生器的直流供电装置。隔离变压器的作用是为了隔离直流谐波及直流接地要求；原边电压为380VAC；付边电压为365VAC。直流电源柜提供等离子发生器所需的直流电；输入为AC380V，电源容量为150KVA；输出为DC250350A。控制系统由PLC、CRT、通讯接口和数据总线构成，实现装置的全数字自动控制，也可以实现与现场DCS之间的通讯。可通过触摸屏或DCS实
17、现操作。冷却水的作用是冷却等离子发生器阳极、阴极等部件；每台流量为8t/h、温度小于35、水质为除盐水、给回水压差大于0.2MPa，现场增加两台互为备用的冷却水泵（22kW），与现场原有的除盐水箱组成一个闭式循环的系统，由于等离子发生器部件发热点集中，但热量不大，出入口温差小于2，靠其自然散热即可，如果现场不具备条件，也可增加一台10m3的水箱，但需要在闭式循环中加换热器。高压空气提供等离子发生器产生等离子体所需介质和部分吹扫风；要求洁净、风压为0.01MPa左右、流量为150Nm3/h，高压空气可以由电厂压缩空气系统提供，也可以上两台互为备用的高压风机（18.5kW）。等离子点火系统还配有带
18、CCD摄像头的监视等离子燃烧器火焰的图像火检系统。第三章 岱海一期机组设备概况内蒙古岱海发电厂一期（2600MW）工程锅炉为北京B&W公司按美国B&W的RBC系列锅炉技术标准，结合燃用的煤质特性和自然条件，进行性能结构优化设计的亚临界参数RBC锅炉。锅炉为亚临界压力，一次中间再热，单炉膛平衡通风，自然循环，单锅筒锅炉。采用中速磨正压直吹制粉系统，前后墙对冲燃烧方式，并配置B&W标准的EI-XCL低NOx双调风旋流燃烧器。尾部设置分烟道，采用烟气分流挡板调节再热器出口汽温。锅炉本体采用紧身封闭布置，固态连续排渣。1、锅炉的主要设计参数见下表：名称单位B-MCR锅炉最大连续蒸发量(B-MCR)t/
19、h2028过热器出口蒸汽压力MPa(g)17.5过热器出口蒸汽温度541再热蒸汽流量t/h1717.3再热器进口蒸汽压力MPa(g)3.992再热器出口蒸汽压力MPa(g)3.832再热器进口蒸汽温度330再热器出口蒸汽温度541省煤器进口给水温度282.1锅筒设计压力MPa(g)19.8省煤器设计压力MPa(g)20.2再热器设计压力MPa(g) 5.0锅炉效率%93.432、煤质电厂设计煤种为准格尔矿煤，校核煤种为东胜煤。煤质及灰成分分析见下表：项 目单位设计煤种校核煤种工业分析Mad%3.848.94F.Car%52.91Vdaf%3834.15Var%23.0927.44Aar%265
20、.35元素分析Car%47.6265.64Har%3.013.59Oar%8.7710.21Nar%0.880.79St.ar%0.470.12Mar%13.2514.30Aar%265.35低位发热量Q.pkJ/kg1798124600kcal/kg43006065变形温度DT12501100软化温度ST14001170流动温度FT140011803、燃烧系统该锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，每台锅炉共配有36只EI-XCL(Enhanced IgnitionAxial Control Low_NOx)型燃烧器，前后墙各18只，分三层对称布置在锅炉的前后墙。燃烧器的结构见下图所示：图2 EI-X
21、CL型燃烧器结构示意图EI-XCl型燃烧器上配有双层强化着火的调风机构，从大风箱来的二次风分两股进入到内层和外层调风器，少量的内层二次风作引燃煤粉用，而大量的外层二次风用来补充已燃烧煤粉燃尽所需的空气，使之完全燃烧。二次风的旋流强度可以改变，其旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，使煤粉起到点燃和稳定燃烧。采用这种分级送风的方式，不仅有利于煤粉的着火和稳燃，同时也有利于控制火焰中NOx的生成。内、外层二次风的旋转方向是一致的。整台锅炉的36只燃烧器中18只燃烧器的二次风顺时针方向旋转，另18只燃烧器逆时针方向旋转。燃烧器设计数据见下表所示（按设计煤种THA工况）：项 目单 位数 值一次
22、风温70二次风温327磨煤机入口风温284一次风速m/s19.2二次风速（内环）m/s23.9二次风速（外环）m/s41.9一次风率%21.7煤粉细度R90%22磨煤机运行台数5锅炉共配备了36只油燃烧器，布置在锅炉前后墙，前后各三层，与锅炉煤粉燃烧器相匹配，每只燃烧器均配备一套高能点火装置，可对各燃烧器实现自动点火，每套高能点火装置上装有一支点火油枪，可用来点火、暖炉、升压及引燃和稳燃所属的煤粉燃烧器。本锅炉油喷嘴采用机械雾化方式。锅炉36支油枪的总出力约占锅炉出力的20%。 油喷嘴有技术数据见下表：出力工作油压恩氏粘度800 kg/h2.5 MPa3 oE4、制粉系统锅炉制粉系统为中速磨煤
23、机、冷一次风机正压直吹式系统，配6台北京电力设备总厂生产的ZGM123G型中速磨煤机和6台电子称重式给煤机，其气粉混合物经每台磨煤机上部分离器及其出口的6根煤粉管道送入锅炉前后墙燃烧器供炉内燃烧。设计磨煤机为5台运行，一台备用。磨煤机型号： ZGM123G分离器型式：静态离心挡板式分离器磨辊加载方式：液压变加载最大出力（磨100负荷）：80.22 t/h计算出力（BMCR）：62.56 t/h最小出力：20.06 t/h最大通风量（磨100负荷）：29.41 kg/s计算通风量（BMCR）：26.39 kg/s最小通风量：19.12 kg/s保证出力下磨煤机轴功率：636 kW磨煤机转速：23
24、.2 r/min磨煤机阻力（包括分离器、煤粉分配箱）磨煤机最大通风阻力（磨100负荷）：6.93 kPa磨煤机计算通风阻力（BMCR）：5.96 kPa磨煤机进口静压（BMCR）：9.39 kPa一次风管道尺寸：50810第四章 岱海一期等离子煤粉点火系统的设计方案岱海发电厂一期工程中锅炉的燃烧器为前后墙对冲布置，前墙、后墙各布置3层，每层6支EI-XCL型燃烧器，每台机组设有6台ZGM123G型磨煤机，各台磨煤机分别为各层的6支燃烧器供煤粉。根据锅炉及燃烧器的特点，其等离子布置方案为：将锅炉前墙B层磨煤机对应的6支燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器，该燃烧器后端弯头处装有等离子点火器，在锅炉点
25、火启动阶段，点火器产生的等离子电弧可将通过燃烧器的煤粉直接点燃；在锅炉高负荷运行阶段，该燃烧器可作为正常主燃烧器使用，不会对锅炉性能造成影响。这样改造的优点为现场改造工作量较小，锅炉及磨煤机在点火过程中的控制方式比较简单，锅炉启动过程中可以取得较好的节油效果。第一节 等离子煤粉点火装置的设计1、等离子点火煤粉燃烧器的设计根据岱海电厂一期锅炉EI-XCL型燃烧器的结构特点，基于等离子改造对锅炉的性能影响最小同时要求改造工作量最小的原则，其等离子点火燃烧器的改造方案，其结构如下图所示：图3 等离子点火燃烧器方案示意图由于锅炉原有的EI-XCL型燃烧器的一次风在燃烧器中心且没有旋流，本设计方案中将原
26、燃烧器的一次风内筒从后端面向后整体拆除，替换为等离子点火燃烧器。该燃烧器后端与一次风弯头相连，前端与原燃烧器平齐。经过改装的弯头上装有等离子发生器，产生的等离子体通过长杆型的等离子体输送装置送到前端的点火位置，煤粉在这里被逐级点燃后喷入炉膛。一次风弯头及燃烧器入口尺寸经过仔细核算，其通流面积与原燃烧器基本相同，以保证燃烧器阻力、一次风流速与原燃烧器相同；等离子点火燃烧器内部为两层中心筒套装的结构，不会对煤粉气流造成扰动，其通流面积与原燃烧器相同；原燃烧器的内、外二次风的旋流叶片在结构上不做任何改动，其运行方式也保持不变。在锅炉点火启动阶段，等离子电弧可将通过燃烧器的煤粉直接点燃，喷入炉膛的是正
27、在燃烧的煤粉；在锅炉高负荷运行阶段，等离子发生器停止工作，燃烧器仍按原设计的运行方式工作，此时一次风煤粉仍以直流方式喷入炉膛，且喷口处的一次风速与原燃烧器完全相同，内外旋流二次风的结构没有任何变化，所以在高负荷阶段，改造后的燃烧器各项性能（阻力、风速、喷口处流场分布等）与原燃烧器基本相同。原EI-XCL型燃烧器一次风筒内的煤粉均流器将被拆除，这将会影响到一次风内部的煤粉均匀性，在设计时将在燃烧器入口弯头内部加装煤粉导向、均流装置，以尽量消除此项结构变化的影响。以上改变完全符合国家的标准规定：即配置直吹式制粉系统的锅炉，将煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火功能的燃烧器及其系统的设计要求。燃烧器弯头采
28、用内层碳化硅材料制造，如制造工艺无法达到，则采用贴陶瓷片等其它先进的防磨工艺制造。燃烧器管壁材料选用耐热耐磨钢（钢号：40Cr30Ni16NRe、45Cr4MaMoNiRe），耐温可达1000以上，燃烧器中心筒及喷口位置设有壁温测点，便于随时对壁温进行调整，既有利于点火又可防止燃烧器被烧坏。2、等离子发生器的设计方案等离子发生器采用烟台龙源公司的定型产品。点火器前端采用了烟台龙源公司开发的拥有多项专利技术的等离子体输送装置，它可以通过狭长的管道将高度压缩的等离子体输送到燃烧器的点火位置，解决了旋流燃烧器结构设计上的难题。等离子体输送管采用防磨损设计，可以耐受一次风煤粉气流的冲刷磨损，其运行寿命
29、可以满足锅炉检修周期的要求，同时等离子发生器及输送管可从燃烧器后端整体拆除，维护、检修十分方便。等离子发生器的阴极采用长寿命阴极，其保证的运行寿命为80小时。在点火器控制系统增加了阴极寿命预测系统，可在阴极失效前报警，便于运行、检修人员及时更换。阳极寿命为设计工况下不低于1000小时。第二节 电气系统设计每套等离子点火装置的供电设备包括1台隔离变压器和1台电源控制柜，单台等离子点火装置电源控制设备的性能参数见下表：序 号名 称单 位参 数1电源及控制装置额定电源电压V380 -510最大输入功率KVA200最大输出直流电压（DC）V375最大输出直流电流（DC）A400正常工作电压范围（DC）
30、V250360正常工作电流范围（DC）A290320适用频率范围Hz4565运行环境温度0-40防护等级IP20隔离变压器绝缘等级F级2电功率最低输出功率KW50最大输出功率KW150额定输出功率KW85110现场每台锅炉需要安装6台隔离变压器（14008002200/800kg）和6台电源控制柜（8008002200/500kg）。现场为每台锅炉的等离子点火系统提供6路380VAC/200KVA电源，每路电源为1台隔离变压器供电。另外，电厂需要为2台冷却水泵（380VAC/30kw2）和2台火检冷却风机（380VAC/7.5kw2）提供电源，2台火检冷却风机布置在锅炉17m平台，其中火检冷却
31、风机应有一路电源取自保安段。为B磨入口热风加热器供汽电动门提供1路380VAC电源。在等离子发生器厂用供电电源的选取时，为避免同一段电源上的大型设备（如给水泵、送引风机等）启动时，整流柜的低电压保护动作，造成等离子发生器的断弧，供电电源应取自负荷小的电源段，或直接从高压厂用母线上单独取等离子发生器专用低压段。第三节 磨煤机冷炉制粉方案设计采用直吹式制粉系统的锅炉在安装等离子点火系统时所要解决的首要问题就是煤粉的来源问题。本方案采用本炉制粉，其系统简单、运行方便，关键是解决制粉用热风的来源问题。本设计中采用在B磨煤机入口热风管道上加装蒸汽加热器，具体位置布置在主联络风道，暖风器需另设支吊点。在B
32、磨煤机入口热风加热器的供汽管路上增加1只电动截止阀，其执行器选用国产Rotork产品，其控制在DCS中实现，DCS仅为其提供开、关的干接点信号。在B磨入口冷风道上增设一道电动插板门，其执行器选用国产Rotork产品，其控制在DCS中实现。加热器布置方案如下图所示： 图4：蒸汽加热器布置图蒸汽加热器的汽源取自厂用高压辅助蒸汽，参数为1.3MPa（绝对压力）、320。加热器设计的进口空气温度为30，出口可加热至160170。暖风器疏水阀门组出口设1只逆止阀，加热器的疏水排放至锅炉原暖风器疏水扩容器排水至定排扩容器的管道上。岱海发电厂一期工程中磨煤机入口冷风管道上原设计只有一个630的冷风调节挡板，
33、在锅炉冷态启动初期，此调节挡板的漏风会降低磨入口风温影响磨煤机的启动。为在锅炉冷态启动时等离子点火系统运行期间保证磨入口风温，本方案要求在B磨入口冷风管道上增加一道电动关断挡板，此挡板的控制在DCS中实现。第四节 控制系统与FSSS、DCS接口设计1、等离子点火系统的控制方案等离子点火系统应既可以在该系统人机接口设备上操作，又可以在主控室内DCS系统OM画面上进行远方操作完成点火过程，并有完善的控制系统保证系统的安全运行。等离子点火系统中的冷却水泵、火检冷却风机的控制也在此完成。等离子点火系统的控制采用通讯方式纳入DCS，采用的通讯协议为MODIBUS（RS485，两线制）。增设1台控制柜（8
34、006002200，颜色为国标2000版82-13淡黄灰）。现场为其提供1路220VAC/5A的UPS电源。等离子点火系统自身应设有一套控制系统，其控制主机采用西门子S7-315（CPU选用CPU315-2DP具有MODIBUS接口）可编程控制器为核心，PLC与各电源柜之间为数据通讯。运行人员可在DCS中完成有关等离子点火设备的所有操作和必须的监视在触摸屏上完成DCS与触摸屏的操作权限切换。2、锅炉FSSS逻辑修改锅炉进行等离子点火系统改造后，需对原FSSS系统进行部分逻辑修改，以满足锅炉利用等离子点火系统启动的要求。结合岱海电厂一期机组特点，需对FSSS逻辑进行如下修改：在FSSS中设计B磨
35、煤机“正常运行模式”与“等离子运行模式”两种运行模式，并可相互切换，从而实现磨煤机FSSS逻辑切换功能；“正常运行模式”运行时，B磨煤机维持原有的FSSS逻辑；由S7-300送6个接点信号给锅炉DCS系统，分别代表6台等离子点火器运行正常，“等离子运行模式”运行时，B磨煤机FSSS启动条件中增加6台等离子点火器运行正常的条件，同时略去点火能量满足的条件；在声光报警系统中增加“等离子点火装置故障”信号，任一支等离子点火装置异常时，S7-300送信号至光字牌发声光报警；在声光报警系统中增加“等离子燃烧器超温”信号，任一支等离子点火燃烧器壁温超温时，S7-300送信号至光字牌发声光报警；当B磨在“等
36、离子运行模式”下运行时，任意3支等离子装置工作故障，联锁停B磨煤机，此逻辑在FSSS中由6个等离子点火器运行信号判别；B磨煤机跳闸，联锁等离子点火器跳闸；锅炉MFT时，等离子点火器应跳闸，并禁启；B磨煤机运行时，B层燃烧器的火焰保护仍采用锅炉原有的火检装置，炉膛灭火保护逻辑不变。另外，B煤机入口冷风管道上增加的关断挡板应增加以下控制逻辑：B磨入口冷风调整挡板开度大于5%时，关断挡板禁关；B磨入口冷风调整挡板由关位打开至开度大于5%时，关断挡板联锁打开。第五节 等离子煤粉点火辅助系统设计辅助系统设计的内容包括以下三部分：压缩空气系统的设计冷却水系统的设计图像火检监测系统的设计一次风风速在线监测系
37、统的设计3、压缩空气系统的设计等离子发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子载体。等离子点火器所需的压缩空气取自现场的杂用压缩空气系统，在压缩空气供气母管上增设1台空气过滤器。等离子点火装置的压缩空气引出点应避免位于压缩空气系统的低位或末端，如无法满足时，则必须在引出点加装排油、疏水口。压缩空气系统设计的主要参数如下：最低气压：0.1MPa（调节阀后0.05Mpa）；最高气压：0.4MPa；空气压力调节范围：0.12 0.3MPa消耗量（单台等离子发生器）：150Nm3/h（国家标准：最小消耗量60 Nm3/h，最大消耗量为100 Nm3/h）含油量：小于10mg/m3（空气）4、冷却水系统
38、的设计为保护等离子装置本身，需用清洁的除盐水冷却阴、阳极和线圈。单个燃烧器用水量为10t/h，其中线圈用水采用无压回水（出口为大气压）；出入口压差不小于0.20.3MPa。冷却水采用除盐化学水，经母管分别送至就地点火发生器内，再分三路分别送入线圈和阴、阳极，就地安装压力表、压力开关和手动阀，压力满足信号送回主控PLC。冷却水系统设计的基本参数如下：最小压力：0.20MPa（国家标准：最小压力为0.30MPa）正常压力：0.4MPa最大压力：0.5MPa最大流量：10t/h等离子发生器冷却水差压0.20.3MPa水质要求： 除盐水，温度40等离子冷却水取自厂内闭式循环水系统，单设2台冷却水泵，水
39、泵位于锅炉0m固定端，其进水取自闭式水换热器出口母管，回水至闭式水膨胀水箱。冷却水系统的管材选用不锈钢（0Cr18Ni9）。本系统不会对原闭式水系统的运行造成影响。5、图像火检监测系统的设计为监视等离子点火燃烧器的火焰情况，方便运行人员进行燃烧调整，在经过改造的等离子点火燃烧器上各安装1套图像火检装置。具体方案为在燃烧器后端面的窥视孔位置安装一支图像火检探头，探头套管沿外旋流二次风风室一直向前延伸到燃烧器前端面。探头套管的前端内部安装有CCD摄像机，其视频信号送至集控室内九画面分割器，经处理后送到全炉膛火焰电视，运行人员可在点火初期同时监视6个等离子点火燃烧器的火焰，并可以随时切换至全炉膛火焰
40、。由于现场原有的火检冷却风容量有限，需要增加2台火检冷却风机为6支图像火检探头提供冷却风。在等离子点火器停止工作以后，压缩空气系统停止供气，图像火检冷却风系统将同时为等离子点火器供冷却风。6、一次风风速测量系统的设计说明为便于等离子煤粉燃烧器煤粉浓度、速度的控制，在B磨煤机出口六根一次风管上各安装一套风速在线监测装置，用于在线监测磨出口一次风速，方便运行人员进行燃烧调整。风速测量装置由靠背管产生差压信号，通过取压管将压力信号传入差压变送器。为防止取压管堵粉，接入压缩空气进行反吹扫，由2个三通电磁阀进行吹扫和正常测量切换。在压缩空气总管设置调节阀调整和稳定压缩空气压力。输粉管内风速（一次风）最低
41、风速：18m/s，最大风速：28m/s。整个系统的控制通过安装于主控室的PLC完成，显示和控制通过10.4触摸屏完成。第五章 调试及运行方式说明锅炉的燃烧系统在进行了等离子点火装置及制粉系统的改造后，已具备了冷态直接点燃煤粉、实现无油点火启动的能力，但为了保证整个机组安全启动，借鉴其它工程应用等离子点火装置启动的经验，建议首先利用油燃烧器进行锅炉点火，投入12层油枪后将锅炉汽包压力升至0.4Mpa左右，同时关闭锅炉空气门、凝汽器建立真空、旁路系统投入，此时启动等离子点火装置及B制粉系统，控制磨煤机出力在2025 t/h，将保证锅炉的升温升压速率安全范围内。此后，机组可利用等离子点火燃烧器完成汽
42、轮机冲转、发电机并网等工作，此期间油枪可部分或全部退出运行，锅炉不再消耗燃油。1、等离子燃烧器的启动试运应包括以下内容1）启动前辅助和控制系统的调试。2）等离子燃烧系统的冷态和热态启动试验。3）等离子燃烧系统低负荷稳燃能力试验。4）等离子燃烧器改为主燃烧器运行时，即在锅炉正常运行时，作为主燃烧器使用情况下，对整炉燃烧组织的影响试验等。试验中需测量的项目：机组负荷，锅炉主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度、压力，各级减温水流量，摆动火嘴摆角，各段烟风系统压力、温度，各燃烧器火检，等离子发生器功率，启动过程的飞灰可燃物，炉膛温度，投粉后的着火时间等。2、各辅助系统的调试1）冷却水系统：水泵启动后首先对冷
43、却水管进行冲洗，将杂物冲净后再进行等离子发生器的水管连接；然后按顺序逐一打开各台等离子发生器的冷却水阀，检查等离子发生器内部、软管、接口的严密性，不得泄漏，同时确认所有回水管均有水流出。2）压缩空气系统：缓慢打开压缩空气系统母管进气手动阀，检查系统内各压力表指示的正确性，检查各阀门、法兰连接处有无泄漏现象。适当开大手动阀，对压缩空气管路进行吹扫，检查油、气分离装置，排出分离出的杂质。3）图象火检系统：检查火检探头的安装位置，应以能在集控室工业电视看到燃烧器喷口火焰为原则。3、等离子燃烧系统各项联锁、保护的传动检查1）传动检查等离子燃烧器启动允许条件：锅炉吹扫完成、压缩空气压力满足、冷却水压力满
44、足。2）传动检查等离子燃烧系统的启动程序。3）传动检查等离子燃烧系统的停止程序。4）传动检查等离子燃烧系统保护停止条件：锅炉MFT、压缩空气压力不足、冷却水压力不足。5）等离子燃烧器与锅炉FSSS系统保护信号传动试验。4、总体调试要求总体调试分前期调试和后期调试。前期调试主要侧重于等离子点火装置的启弧、稳弧、着火特性试验；等离子点火装置投运情况下影响煤粉着火的因素研究：包括等离子发生器功率、一次风速、磨煤机给煤量、一次风温、煤粉细度、内外二次风等六个方面进行研究；后期调试主要侧重于等离子点火装置燃烧器的防结焦性能考核、冷炉制粉不同运行方式的比较、磨煤机最小出力调整、炉膛出口烟温的控制、锅炉启动
45、升温、升压速率的控制、无油汽轮机高压缸启动发式冲转、并网、不同磨煤机随负荷要求切换方式的研究、B层燃烧器作为主燃烧器运行的调整、等离子方式B磨煤机停炉滑参数运行等试验调整及整个系统的可靠性分析等内容。5、冷炉制粉系统试运要求试运中，对蒸汽加热器系统首先进行吹扫，系统严密性要求较好，疏水通畅，不发生水击现象。在每次“等离子运行模式”B磨煤机启动前，蒸汽加热器要提前投入，主要有以下几点：1）在厂用汽压力0.8MPa1.0MPa时，投入蒸汽加热器，磨煤机入口一次风温维持在170左右，调整B磨煤机给煤量达最小出力时，磨煤机出口风温要达到设计要求，要能够满足磨煤机的干燥出力；2）当由启动锅炉提供时，其汽源压力、流量仍能满足B磨煤机冷炉制粉的要求；3）在蒸汽加热器投入运行，B磨煤机暖磨完成启动后，运行2小时，空预器后一次风温可达到170，此时蒸汽加热器可以退出运行，记录消耗的蒸汽量；4）蒸汽加热器加热一次风主要依靠蒸汽在冷却过程中的凝结放热，所以在蒸汽加热器投入时，尽可能的提高来汽压力，进而提高其饱和温度是很关键的，同时加热器下的疏水罐要维持一定的水位，保证合理的运行方式。6、煤粉着火性能试验要求在等离子煤粉点火装置投运的过程中，要从煤粉的着火、燃烧特性角度进行大量的试验，主要有以下几点：1）煤粉点燃速度。在等
