2. 等離子煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)的基本構(gòu)成
2.1 等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器(簡(jiǎn)稱等離子燃燒器)(plasma ignition pulverized coal burner)??由燃燒器本體、濃談分離裝置、等離子發(fā)生器耦合接口裝置、方圓節(jié)等組成[2]。
2.2 等離子發(fā)生器(或稱等離子點(diǎn)火器、等離子槍)(plasma producer)
2.3 電源裝置(power supplies)??由隔離變壓器、整流柜、高頻引弧器、連接電纜等組成。如采用IGBT開關(guān)電源可省去隔離變壓器。
2.4 壓縮空氣系統(tǒng)(compressed air system)??由空氣壓縮機(jī)、輸送管路及閥門、油(水)氣分離裝置、壓力傳感器及顯示儀表等。如使用廠用儀表氣源可省去空氣壓縮機(jī),如儀表氣源滿足使用要求可省去油(水)氣分離裝置;如采用高壓風(fēng)作為等離子形成氣則整套系統(tǒng)改為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
2.5 冷卻水系統(tǒng)(cooling water system)??由循環(huán)水箱、水泵、換熱器、輸送管路及閥門、溫度傳感器、壓力傳感器及顯示儀表等。如采用廠用無鹽循環(huán)水,循環(huán)水箱、水泵、換熱器可省去。
2.6 風(fēng)粉在線檢測(cè)系統(tǒng)(air-coal powder online monitoring system)??由靠背管產(chǎn)生差壓信號(hào),用于在線監(jiān)測(cè)一次風(fēng)速,方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整。
2.7 圖像火焰檢測(cè)系統(tǒng)(image flame monitors)??CCD攝像探頭、通信傳輸電纜、顯示與控制柜等組成。
2.8 控制系統(tǒng)(contral system)??由控制柜本體、直流24V電源、觸摸屏、PLC、工控機(jī)、通訊電纜、編程電纜等組成。
3. 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展與應(yīng)用情況
我國(guó)和世界上許多專家長(zhǎng)期致力于研究點(diǎn)火器和燃燒器以期減少火電機(jī)組的油耗。從七十年代初期開始美國(guó)CE公司、BW公司和西屋公司等都曾投入大量的人力和財(cái)力研究開發(fā)等離子技術(shù)用于燃煤鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)燃。前蘇聯(lián)為解決每年2000萬噸鍋爐油耗問題制定5年(1986~1990)計(jì)劃,由三個(gè)科學(xué)院對(duì)等離子技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行研究,至今這項(xiàng)科研工作在俄羅斯國(guó)內(nèi)一直沒有停止過,并于上世紀(jì)九十年代初以后在其國(guó)內(nèi)以及蒙古國(guó)和北朝鮮得到應(yīng)用。我國(guó)從七十年代中期開始,清華大學(xué)、華中工學(xué)院、哈爾濱鍋爐廠、武漢鍋爐廠等單位都曾進(jìn)行過長(zhǎng)期的研究和開發(fā)并分別在淮北電廠和濰坊電廠做過工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn),點(diǎn)燃了少量煤粉,但一直沒有研制出工業(yè)應(yīng)用的成功產(chǎn)品,
九十年代,澳大利亞太平洋公司研制出容量為50Kw的等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器并應(yīng)用于曼莫拉電廠300MW機(jī)組。該產(chǎn)品只適用于揮發(fā)份25?以上的煙煤,必須采用氮?dú)庾龅入x子體形成氣以避免電極燒損,此外煤粉必須采用精細(xì)煤粉。因此必須配套使用制氮機(jī)、精細(xì)粉磨煤機(jī)等設(shè)備,整套系統(tǒng)設(shè)備價(jià)格昂貴,且不能燃燒貧煤和無煙煤。
俄羅斯和哈薩克斯坦均已經(jīng)完成了等離子弧點(diǎn)燃煙煤的工業(yè)試驗(yàn),但設(shè)備簡(jiǎn)陋、設(shè)備損壞率高、部分配套設(shè)備如電源技術(shù)落后、自動(dòng)化程度低尚、不能作為工業(yè)產(chǎn)品廣泛地推廣應(yīng)用。1995年11月 30日開始,哈薩克斯坦動(dòng)科院在中國(guó)寶雞電廠先后做了5次工程應(yīng)用試驗(yàn),均因設(shè)備損壞而失敗。1997年3月俄羅斯新西伯利亞動(dòng)科院與我國(guó)廣州鑫際等離子有限公司在我國(guó)廣東韶關(guān)電廠利用煤粉等離子點(diǎn)火技術(shù)點(diǎn)燃劣質(zhì)無煙煤試驗(yàn),歷時(shí)5年也均因設(shè)備損壞而失敗。
國(guó)內(nèi)外的研究在理論上也取得了很大進(jìn)展,如:“煤粉通過4000K以上等離子體時(shí)瞬間析出和再造揮發(fā)份20~100?,引起煤粉松裂、爆炸燃燒”,“煤粉通過等離子體高溫區(qū)域發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)的過程及其生成物質(zhì)”,“煤粉通過等離子高溫區(qū)時(shí)有C+H2O CO+H2 化學(xué)反應(yīng)再造揮發(fā)份”,“作為點(diǎn)火源的等離子體功率與被點(diǎn)燃煤粉的功率比值”等研究成果,為后人的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司利用前人理論研究成果,在前人工作的基礎(chǔ)上,吸取了他們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),針對(duì)他們存在的問題進(jìn)行攻關(guān),從1997年到2000年歷時(shí)3年多,于2000年初在煙臺(tái)電廠1#爐(220t/h)上采用四臺(tái)等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器(不能作為主燃燒器使用)點(diǎn)燃了煙煤,在我國(guó)歷史上第一次實(shí)現(xiàn)了電站燃煤鍋爐無油啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃。
從上世紀(jì)七十年代中期至今清華大學(xué)在這方面科研開發(fā)工作斷斷續(xù)續(xù)一直未中斷,但未取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。最近和俄羅斯有關(guān)科研單位有合作意向,正在洽談,結(jié)果如何不太清楚,但一直未見其產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際工程。
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