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1、2012201220122012年年年年2 2 2 2月月月月 目錄1.1.公司简介公司简介2.2.等离子体点火技术发展情况等离子体点火技术发展情况3.3.等离子体点火技术工程应用等离子体点火技术工程应用4.4.相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践5.5.无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂6.6.效益分析效益分析公司簡介 主要从事煤粉燃烧主要从事煤粉燃烧領域領域技技术术的的研究开发，设计制造研究开发，设计制造及工程服务及工程服务等业务。等业务。等离子点火稳然等离子点火稳然技术技术低低NOxNOx燃烧技术燃烧技术余热利用技术余热利用技术锅炉综合改造锅炉综合改造 国家科技进步二等奖国家科技进步二
2、等奖中国电力科技技术一等奖中国电力科技技术一等奖公司簡介2008 年年“煤粉锅炉等离子点火及稳煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术燃技术”獲得獲得世界产权组织世界产权组织中国知识产权局中国知识产权局颁发的颁发的“中国专利金奖中国专利金奖”公司簡介等离子体点火技术发展情况等离子体点火技术发展情况技术原理7等离子体是物质除了固态、液态、气态的第四种形态。它对外呈中性，内部有很多活跃的阴、阳离子。它的温度可以高达4000K以上。当载体空气通过电弧时就产生了等离子体。技术原理8 启动阶段：稳定、高效的点火系统保证锅炉启动过程。In the start-up time:stable and high-effic
3、ient firing ensures the safety in the process of boiler start up.正常运行阶段：保持原来的燃烧器正常工作。In normal operating time:To keep the most performances of main burners at normal operation condition.低负荷运行阶段：可在较低负荷下稳定锅炉的燃烧In low load operating time:To keep the stable combustion of the boiler at lower load conditi
4、on.技術原理9直流电源控制柜直流电源控制柜圖像火檢探頭圖像火檢探頭火检监控电视火检监控电视控制系統控制系統冷却水冷却水压缩空气压缩空气200kVA一次风和煤粉一次风和煤粉技术发展情况10l l电极寿命大幅提高：阴极寿命电极寿命大幅提高：阴极寿命电极寿命大幅提高：阴极寿命电极寿命大幅提高：阴极寿命100h100h，阳极寿命，阳极寿命，阳极寿命，阳极寿命400h400hl l结构改进，可长期稳定运行结构改进，可长期稳定运行结构改进，可长期稳定运行结构改进，可长期稳定运行l l功率调节范围增大，点火能力提高功率调节范围增大，点火能力提高功率调节范围增大，点火能力提高功率调节范围增大，点火能力提高技
5、术发展情况11型型 號號煤種範圍煤種範圍備註備註DLZ-功率（功率（kW）長度長度（mm）200-230Var22%Mar15%Aar35%MA：雙（多）雙（多）級進載體空氣；級進載體空氣；DA：雙陽極；雙陽極；OA：載體；載體；-500-800-1200MA-200-230Var18%Mar15%Aar45%-500-800-1200300-230Var15%、Mar25%、Aar30%或或Var15%、Mar40%、Aar17%-500-800-1200DA-300無線圈，用於多晶無線圈，用於多晶矽矽工程工程OA-*300-230Var9%Mar15%Aar40%-500-800-1200
6、*該發生器為煙臺龍源最新研製，所列資料為實驗室資料該發生器為煙臺龍源最新研製，所列資料為實驗室資料技术发展情况12l l由公频相控模式变为高频开关功率变化模式由公频相控模式变为高频开关功率变化模式由公频相控模式变为高频开关功率变化模式由公频相控模式变为高频开关功率变化模式l l电源稳定性好、抗干扰能力强、电源转换效率高电源稳定性好、抗干扰能力强、电源转换效率高电源稳定性好、抗干扰能力强、电源转换效率高电源稳定性好、抗干扰能力强、电源转换效率高l l功率因数达功率因数达功率因数达功率因数达0.900.930.900.93l l等离子体电弧稳定性更强、电弧温度更高等离子体电弧稳定性更强、电弧温度更
7、高等离子体电弧稳定性更强、电弧温度更高等离子体电弧稳定性更强、电弧温度更高技术发展情况13可控硅电源开关电源电源构成包括隔离变压器、可控硅整流装置、输出电抗器等交流输入直流输出一体化，结构紧凑技术参数稳流精度低，动态响应慢 效率低80功率因数0.7变压器尺寸：2200*1300*800(mm)柜体尺寸：2200*800*800(mm)稳流精度高，动态响应速度快效率高 90功率因数 0.9柜体尺寸：2200*800*800(mm)柜体重量：450Kg效益比较功率因素低，设备容量大占地大，基建成本高效率低，运行成本高功率因素高，设备容量小占地小，基建成本低效率高，运行成本低对发生器的影响起弧电流高
8、，180240A断弧电流高，216240A发生器功率可调节范围窄容易受大功率设备启动影响断弧起弧电流低，120150A断弧电流低，6080A发生器功率可调节范围宽断弧情况少，有利于阴极寿命技术发展情况14l l煤种适应煤种适应煤种适应煤种适应范围扩大范围扩大范围扩大范围扩大l l煤粉燃烧效率提高煤粉燃烧效率提高煤粉燃烧效率提高煤粉燃烧效率提高l l着火稳定性增强着火稳定性增强着火稳定性增强着火稳定性增强l l防结渣、烧损能力提高防结渣、烧损能力提高防结渣、烧损能力提高防结渣、烧损能力提高技术发展情况15改造前后煤粉燃尽率对比（启动过程）名称时间样品样品中的可燃物燃烧效率%A电厂改造前点火后1小
9、时灰4252.5点火后1小时渣51A电厂改造后点火后1小时灰7.594.8点火后1小时渣8.1B电厂改造前点火未成功 B电厂改造后（电厂测试结果）点火后2小时灰12.1491.9等离子体点火技术的工程应用等离子体点火技术的工程应用工程應用17u截止目前煤粉锅炉等离子体点火技术已在国内560台机组上成功应用，装机容量超过2.4亿千瓦。u采用等离子体点火技术的1000MW机组有25台，600MW机组227台，300MW机组214台，200MW及以下机组94台。工程應用18u冷炉制粉系统u燃烧器的布置u控制系统u电气系统u载体风系统u冷却水系统工程應用19中储式制粉系统中储式制粉系统：使用粉仓中的煤
10、粉或者邻炉来粉直吹式制粉系统直吹式制粉系统：使用冷风蒸汽加热器工程應用20原制粉系統原制粉系統熱一次風熱一次風蒸汽蒸汽冷凝水冷凝水磨煤機冷風蒸汽加熱器配有冷風蒸汽加配有冷風蒸汽加熱器的制粉系統熱器的制粉系統一次風管煤粉分離器&分配器中儲式制粉系統：使用粉倉中的煤粉或者鄰爐來粉直吹式制粉系統：使用冷風蒸汽加熱器工程應用21工程應用22Pulverizer and separatorSecondary air boxPlasma ignition pulverized coal burnerPrimary air conduitPlasma ignition pulverized coal bur
11、nerSecondary air boxPulverizer and separatorPrimary air conduit工程應用23工程應用24PLC直流電源控制櫃直流電源控制櫃觸控式螢幕觸控式螢幕DCS風機控制櫃風機控制櫃水泵控制櫃水泵控制櫃燃燒器壁溫燃燒器壁溫独立控制系统可以与DCS连接，成为DCS系统的一部分工程應用25工程應用26工程應用27相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践相關技術問題及運行實踐型型 號號煤種範圍煤種範圍備註備註DLZ-功率（功率（kW）長度長度（mm）200-230Var22%Mar15%Aar35%MA：雙（多）雙（多）級進載體空氣；級進載體空氣；
12、DA：雙陽極；雙陽極；OA：載體；載體；-500-800-1200MA-200-230Var18%Mar15%Aar45%-500-800-1200300-230Var15%、Mar25%、Aar30%或或Var15%、Mar40%、Aar17%-500-800-1200DA-300無線圈，用於多晶無線圈，用於多晶矽矽工程工程OA-*300-230Var9%Mar15%Aar40%-500-800-1200*該發生器為煙臺龍源最新研製，所列資料為實驗室資料該發生器為煙臺龍源最新研製，所列資料為實驗室資料相關技術問題及運行實踐钢球磨贮仓式制粉系统中速磨直吹式制粉系统双进双出钢球磨直吹式制粉系统负
13、压式风扇磨制粉系统相关技术问题及运行实践鍋爐冷態啟動曲線鍋爐冷態啟動曲線鍋爐溫態啟動曲線鍋爐溫態啟動曲線相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践等离子启动等离子启动相关技术问题及运行实践等离子体点火及稳燃装置在稳燃模式时，可选择“单只投运”“对角投运”“层投运”等各种方式。从按下启动命令到燃烧器喷口建立稳定火焰的时间小于4秒，短于油枪启动时间，完全满足机组要求。等离子体点火及稳燃装置在稳燃模式时，也可与火检系统联锁，在燃烧不稳时，自动投入，及时稳燃。相关技术问题及运行实践1.理论上，在投用等离子体发生器稳燃的情况下，锅炉可以在任何负荷下稳定燃烧。2.一般机组的最低稳燃
14、负荷为35%BMCR，继续降低负荷还会出现水动力问题和蒸汽温度过低的问题。等离子体点火系统对解决上述问题都更有优势。1.内蒙古某2330MW机组，2008年2010年，#1、2机组滑参数停机共计13次，汽轮机中压内缸高点金属壁温通常降至300以下，2009年4月21日#1机组滑停，缸温最低降至274，给检修预留了充足时间。2.天津某600MW机组，2003年采用等离子体点火装置进行机组滑停试验，汽轮机调节级金属壁温降至261。相关技术问题及运行实践典型事故分析日期日期爆管位置爆管位置材质材质是否有异物是否有异物启动方式及爆管时间启动方式及爆管时间2001-7-8#2炉高过出口段T22有冷启并网
15、后约20小时2001-8-7#2炉高过出口段T91有冷启并网后约11小时2002-5-8#1炉高过出口段T91无冷启并网后约18小时2002-11-14#2炉高过出口段T91有热启升网后约15小时2003-2-9#2炉高过出口段T91有冷启并网后约17小时2003-2-11#2炉高过出口段T91有冷启2003-2-152#炉高过出口段T91有冷启并网后约16小时2003-6-1#2炉高过出口段T91有小修后冷态启动过程典型事故分析序序号号电电厂厂锅锅炉炉制制造造商商累累计计运运行行时间时间H H爆管位置爆管位置材材质质运行状运行状态态1华 能沁北东方12000高过、屛过2次机组检修后再启动氧化
16、皮堵塞过热器爆管2湖 南#4东方3136 高过TP347H4号炉于2007年6月1日急停抢修，2007年6月30日开机并网后6 h发现炉管泄漏而停机。机组抢修并经检查后，7月11日开机，至7月16日晚上再次发现高过爆管3湘潭电厂东方数千小时TP347H启动后十几小时4汕尾#1东方4000高过T91满负荷运行5国华太仓#8上海9000高过T912007年6月20日14：40，8号炉点火，至21日0：30，机组带负荷至600 MW。6月22日1：30，锅炉再热汽温异常升高典型事故分析序序号号电电厂厂锅锅炉炉制造制造累累计计运运行行时间时间h h爆管位置爆管位置材材质质运行状运行状态态6某电厂 7、
17、8 号炉上海末级过热器T912007 年6 月20 日19 时15 分，8 号机组抢修后并网，6 月22 日02 时40 分末级过热器发生爆管2009 年10 月6 日6：58 机组并网，2009年10 月7 日22：00，7 号炉末级过热器爆管。2009 年10 月14 号7 号炉经过抢修再次启动后，末级过热器管出口段爆管7沙洲电厂#1上海5000末级再热器T91 不详8高资电厂#6上海5200末级过热器、末级再热器T91 不详9安徽田集发电#1上海8700末级过热器T918月l 7日，l号机组启动，l 6：l 6机组负荷601MW时，锅炉A侧末级过热器爆管，20：03锅炉停炉。8月21日，
18、l机组再次启动，17：10负荷550MW时，发现炉管泄漏，立即停炉。8月26日，再次启动，23：43机组并网。8月27日锅炉过热器爆管。典型事故分析序序号号电电厂厂锅锅炉制炉制造造累累计计运运行行时间时间h h爆管位置爆管位置材材质质运行状运行状态态10 乐清上海3000末级过热器、再热器T91投入商业运行半年内，2次发生因锅炉爆管导致机组调停D修的案例，其中1 次为D修后启动才2 天又发生了再热器管高温爆管。11 珠海金湾上海T23不详12 平圩哈尔滨13 725 高温过热器停炉检查，氧化皮堆积严重13 信阳华豫东方高温过热器TP347H不详14 华电贵港上海13000末级过热器TP347H
19、2010年3月4日00：53，#2机组并网运行，2010年3月6日23：53，锅炉末级过热器爆管。2010年3月12日9：52并网后，2010年3月13日6：54又发生末级过热器爆管，机组停机。典型事故分析序序号号电电厂厂锅锅炉制炉制造造累累计计运运行行时间时间h h爆管位置爆管位置材材质质运行状运行状态态10 乐清上海3000末级过热器、再热器T91投入商业运行半年内，2次发生因锅炉爆管导致机组调停D修的案例，其中1 次为D修后启动才2 天又发生了再热器管高温爆管。11 珠海金湾上海T23不详12 平圩哈尔滨13 725 高温过热器停炉检查，氧化皮堆积严重13 信阳华豫东方高温过热器TP34
20、7H不详14 华电贵港上海13000末级过热器TP347H2010年3月4日00：53，#2机组并网运行，2010年3月6日23：53，锅炉末级过热器爆管。2010年3月12日9：52并网后，2010年3月13日6：54又发生末级过热器爆管，机组停机。相关技术问题及运行实践 锅炉停炉：锅炉停炉：锅炉停炉后无特殊要求，通常采用闷炉自然降温控制锅炉的降温速率，如锅炉受热面有紧急检修，也尽量控制高温受热面不快速冷却。相关技术问题及运行实践 为为减减缓缓氧氧化化皮皮剥剥落落，现现阶阶段段采采取取的的“焖焖炉炉”方方式式实实践践证证明明是是行行之之有有效效的的，如如果果进进一一步步采采用用等等离离子子体
21、体点点火火技技术术滑滑压压运运行行停停炉炉，优优越越性性更更无无可可比比拟拟，可可大大大大减减轻氧化皮的剥落。轻氧化皮的剥落。改進之前改進之前改進之後改進之後u以前阴极设计寿命50小时，实际工程累计使用寿命一般为20-100小时；u使用寿命不均等，原因不详；u使用前无法检验预知。u对材料成分和制造工艺进行许多改进；u产品随机抽样寿命达到297306小时的实验室水平；u实际工程中，产品的保证寿命达到100小时。相关技术问题及运行实践相關技術問題及運行實踐改进之前改进之前改进之後改进之後u阳极的平均使用寿命在200-500小时左右；u阳极易污染，造成启弧困难。u开发了L2C4阳极，稳定性、可靠性大
22、幅度提高，点火能力增强；u实验室累计寿命可达1000小时，正常使用条件下保证400小时；u更换作业简单，基本不需要维护。相關技術問題及運行實踐点火能力提高点火能力提高I、II代系统代系统III代系统代系统煤质适应范围煤质适应范围较好烟煤和褐煤较好烟煤和褐煤烟煤、褐煤、贫煤烟煤、褐煤、贫煤煤粉燃尽率煤粉燃尽率70%90%90%以上以上相關技術問題及運行實踐名称No.3 boilerNo.4 Boiler设计效率94.1094.10保证效率93.0093.00试验煤种准格尔煤准格尔煤试验时间2002.06.21.2002.12.18.第一次测试93.9594.55第二次测试94.0494.59平均
23、值94.0094.57表1：大唐盘山600MW机组3、4号锅炉热效率试验比较摘自摘自大唐盤山發電廠大唐盤山發電廠3 3、4 4號鍋爐性能試驗報告號鍋爐性能試驗報告相关技术问题及运行实践项目工况1工况2工况3投入磨煤机A B C D E FA B C D EFA B C DE F保证值93.5093.5093.50测试时间2006.04.02.2006.04.04.2006.04.04.现场测试效率93.8694.3894.06修正后锅炉效率 93.7394.2293.88摘自摘自華能汕頭發電廠華能汕頭發電廠3 3號鍋爐性能試驗報告號鍋爐性能試驗報告 BMCR工況，NOx排放平均值300mg/m
24、3，低於保證值400mg/m3。表2：华能汕头3号600MW机组锅炉效率测试结果比较相关技术问题及运行实践摘自摘自康平發電廠康平發電廠1 1、2 2號锅炉號锅炉性能試驗報告性能試驗報告表3：辽宁康平电厂600MW机组性能测试結果比较测试项测试项目目1号号锅锅炉炉2号号锅锅炉炉实测值实测值保保证值证值实测值实测值保保证值证值锅锅炉炉热热效率效率93.63%92.7%93.85%92.7%NOx排放排放值值355.23 mg/Nm3400mg/Nm3360.82 mg/Nm3400mg/Nm3等离子体等离子体发发生生器停运器停运时锅时锅炉炉最低最低稳稳燃燃负负荷荷566.16t/h30%B-MCR
25、（570t/h）567.3630%B-MCR（570t/h）美国多燃烧器锅炉炉膛防外爆内爆标准NFPA85：“除非每个主燃烧器都装有火焰监视器，否则禁止使用第三类特殊点火器。”我国电站煤粉锅炉炉膛防爆规程DL/T4352004,3.2.5 C：“每个燃烧器煤粉喷口应配有点火器。如果某些不单独运行的燃烧器煤粉喷口，其相邻运行的燃烧器煤粉喷口能提供可靠的点火源时，可不设点火器。”相关技术问题及运行实践相关技术问题及运行实践1.保护的正常投入2.煤粉稳定高效的点燃3.图像火检监视装置4.断弧工况的措施5.壁温测量系统在线装置投入6.升负荷速率的控制无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂u传统的燃
26、煤发电厂都设计有燃油点火系统，安装了等离子体点火系统后可以实现无燃油运行，即主要采用等离子体点火系统实现锅炉的点火和稳燃，原设计的燃油点火系统作为等离子体点火系统的备用和补充。u无燃油燃煤电厂则是取消了燃油点火系统，完全采用等离子体点火系统实现锅炉点火和稳燃。由于没有燃油系统作为备用，对等离子体点火系统的设备性能、系统配置方案和运行维护管理都提出了更高的要求。u在国电集团企业标准无燃油燃煤发电厂等离子体点火及稳燃系统的设计、调试与运行导则中规定：无燃油燃煤发电厂是指：采用等离子体点火及稳燃系统，不设燃油系统的燃煤电厂。无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂项目项目符号符号单位单位设计煤种设计煤种校核煤种
27、校核煤种实际煤种实际煤种收到基低位发热量收到基低位发热量Q Qnet,arnet,arkJ/kgkJ/kg19440194401750017500162001620017000干燥无灰基挥发分干燥无灰基挥发分V Vdafdaf%34.334.337.237.2242431收到基灰分收到基灰分A Aarar%12.712.713.2913.299 917收到基碳收到基碳C Carar%53.653.648.548.5383841.2收到基氢收到基氢H Harar%3.33.32.942.941.41.43.92全水分全水分M Mt,art,ar%19.819.822.922.9262628哈氏可
28、磨系数哈氏可磨系数HGIHGI%828284848484u国电内蒙古东胜热电厂2330MW空冷供热机组分别于2008年1月24日和6月28日投产发电。无燃油燃煤电厂u三年来累计启动27次，低负荷稳燃67次（负荷低于120MW）；滑参数停机13次；机组跳闸、锅炉灭火后恢复3次。年度年度机组机组机组启动机组启动次数次数累计时间累计时间（小时）小时）低负荷稳低负荷稳燃燃次数次数累计时间累计时间（小时）（小时）20082008年年#1#14 4282811114444#2#22 214147 7282820092009年年#1#15 5353517176868#2#24 428282121848420
29、102010年年#1#15 535356 62424#2#27 749495 52020合计合计27271891896767268268总计总计457457（小时）（小时）无燃油燃煤电厂u1、2号机组分别于号机组分别于2008年年12月月10日、日、2009年年8月月15日通过了日通过了“168小时小时”试试运行，投入商业运行。运行，投入商业运行。无燃油燃煤电厂名名 称称符号符号单单位位设计设计煤种煤种 校核煤种校核煤种1 校核煤种校核煤种2元素分析元素分析收到基碳份收到基碳份Car%39.4941.8537.06收到基收到基氢氢份份Har%2.762.862.21收到基氧份收到基氧份Oar%
30、7.83118.348.43收到基氮份收到基氮份Nar%0.820.721.09收到基硫份收到基硫份Sar%0.911.230.73工工业业分析分析收到基灰份收到基灰份%34.9730.1036.82收到基水份收到基水份Mt%13.2214.9013.66空气干燥基水份空气干燥基水份Mad%4.85.8610.90干燥无灰基干燥无灰基挥发挥发份份Vdaf%43.7444.7445.36收到基低位收到基低位发热发热量量Qnet.arkJ/kg153001614014110哈氏可磨系数哈氏可磨系数HGI/7574u入厂煤中经常入厂煤中经常出现灰分高于出现灰分高于55%，发热量，发热量10MJ/kg
31、左右左右的劣质煤，有的劣质煤，有时还需要掺烧时还需要掺烧一部分褐煤。一部分褐煤。无燃油燃煤电厂u康平电厂两台机组正式投产至2010年底已连续运行16个月u在此期间，1号炉正常启停14次，非计划启停2次u2号炉正常启停13次，非计划启停2次。u等离子体点火设備均能够正常投入，点火效果良好，保证了康平电厂的安全运行。无燃油燃煤电厂国电内蒙古东胜电厂国电内蒙古东胜电厂国网能源阜康电厂国网能源阜康电厂宁夏发电集团六盘山电厂宁夏发电集团六盘山电厂吉林龙华延吉电厂吉林龙华延吉电厂吉林江南电厂吉林江南电厂陕西德源府谷能源有限公司陕西德源府谷能源有限公司新疆哈密大南湖电厂新疆哈密大南湖电厂天津北塘热电厂天津北
32、塘热电厂截至截至20102010年底，国内已建成无燃年底，国内已建成无燃油电厂油电厂7 7座，正在建设中的无燃座，正在建设中的无燃油电厂油电厂1515座。座。无燃油燃煤电厂无燃油燃煤电厂效益分析效益分析效益分析u烟台龙源公司联合各相关电厂、设计及调试等单位编写了电力行业标准等离子体点火系统设计与运行导则，并于2010年由国家能源局颁布实施。u中国国电于2010年印发无燃油燃煤发电厂等离子体点火及稳燃系统的设计、调试与运行导则，用于规范集团内无燃油电厂的建设。推动了相关标准的制定工作推动了相关标准的制定工作效益分析节省了燃油系统的建设费节省了燃油系统的建设费，调试期间及投产后节约大量燃油，经济效
33、益，调试期间及投产后节约大量燃油，经济效益显著显著经济效益经济效益采用等离子体点火及稳燃技术，简化了锅炉点火设备，并使设备维采用等离子体点火及稳燃技术，简化了锅炉点火设备，并使设备维护工作大大简化。护工作大大简化。技术效益技术效益采用等离子体无燃油电厂技术，取消了油库这一重大火灾隐患，提采用等离子体无燃油电厂技术，取消了油库这一重大火灾隐患，提高了电厂的消防安全水平。高了电厂的消防安全水平。安全效益安全效益采用等离子体点火及稳燃技术，除尘系统和脱硫系统在锅炉点火启采用等离子体点火及稳燃技术，除尘系统和脱硫系统在锅炉点火启动和低负荷稳燃期间都可以正常投用，减轻了对环境的污染。动和低负荷稳燃期间都可以正常投用，减轻了对环境的污染。环保效益环保效益結束語等离子体煤粉等离子体煤粉点火点火及稳燃技术实现以煤代及稳燃技术实现以煤代油，符合国家能源产业政策，于国有利；油，符合国家能源产业政策，于国有利；节省的节省的效益效益留在了企业，对企业有利；留在了企业，对企业有利；不与民争油，于民有利。不与民争油，于民有利。68