谈火电厂锅炉等离子改造取代燃油经济性

摘要：随着市场竞争的不断加剧，电力企业需要不断提升自身的竞争力。为此，本文从等离子的角度对火电厂锅炉进行改造，在一定程度上降低了燃油的使用量，提高了企业的经济效益，同时取得了较好的环保效果，进而为热电企业的发展提供参考依据。
关键词：等离子 锅炉改造 创新
随着电力体制改革的不断深入，各发电集团间竞争日益加剧，如何在电煤供应紧张的情况下降低企业成本，实现利润最大化，进一步提高市场竞争能力，成为各发电企业面对的严峻理由。目前，吉林省内多家电厂煤粉锅炉的点火和低负荷稳燃都是采用燃烧重油或轻油来实现的，点火和低负荷稳燃时要消耗大量燃油。为了提高自身的竞争力，努力减少燃油的耗量，提高锅炉点火的经济性与环保性。大唐长春第二热电有限责任公司现有在役6台22万千瓦机组，总装机容量达到132万千瓦，年发电能力70亿千瓦时，年供热能力1400万吉焦。二期工程装机容量为4×200MW机组，所配锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/140-YM9型自然循环固态排渣煤粉炉，每台锅炉共有两套制粉系统，设计煤种均为烟煤。
锅炉原有燃油点火系统介绍。
我公司3、4号炉改用等离子系统点火前，每台锅炉配备4支大油，4支小油（包含4支辅助油），大油出力为1.6t/h，小油出力为40Kg/h。下面是公司3、4号机组自投产以来每年耗油情况调查表。（单位：吨）
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根据上面的统计表格可见，公司3、4号机组自2005年以来平均年耗油138吨，燃油消耗量巨大，发电成本仍然处于高位，因此解决机组燃油量大的理由是节约发电油耗成本的最大利益空间。

1 可行性分析

等离子点火技术是一种新型燃烧技术，其原理是利用一定压力的空气作介质，在直流电流和强磁场制约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局部高温，煤粉颗粒通过时被迅速点燃形成火炬喷入炉膛。根据其他电厂的运转经验，等离子系统在机组启动、滑停和低负荷稳燃时，燃烧稳定，节油效果显著。
①等离子系统主要应用于发电行业大型燃煤火力发电厂煤粉锅炉的启动点火与稳燃，也可用于其他工业领域类似的煤粉锅炉的点火与稳燃，用以代替传统的燃油点火技术，达到节能、减排和显著提高运转企业经济效益的目的。等离子体点火时即可投入电除尘，启动期间颗粒物的排放可大大降低。②公司领导高度重视3、4号机组脱硫系统以及等离子系统改造，有充足的资金支持与保障；周边电厂长春四热、吉林热电厂、长春一热等有等离子系统成功运转的经验，可以相互学习和借鉴；参加等离子试运的运转人员有多年的现场实际工作经验和深厚的理论基础。

2 等离子系统简介

2.1 系统原理 MA300B型等离子点火装置是利用直流电流在空气介质气压条件下接触引弧，获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T>5000K的，温度梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎并再造挥发分，从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少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-、H2-、OH-、O-、H+）和电子等，可加速热化学转换，推动燃料完全燃烧。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。
2.2 系统组成 等离子体发生器为直流非转移型电弧等离子体发生器。等离子体炬具有温度高、能量集中、气氛可控等优点。由阴极、阳极等组成。材料采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成，采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。等离子体发生器所用直流稳压电源采用国际最新科技的IGBT管高频逆变开关直流电源，具有电流稳定度高、体积小、效率高等特点。等离子点火燃烧系统由点火系统和辅助系统两部分组成。点火系统包括发生器、燃烧器。辅助系统包括电源装置、制约系统、冷却水系统、高压风系统、图像火检系统。电源装置由直流电源柜、联接电缆等构成的直流供电装置。
2.3 技术特性 等离子体是除液体、固体和气体以外的第四种物质存在形式。它整体呈中性，内部富含极具活性的正、负离子、电子和分子。等离子体发生器产生的等离子体射流核心温度高达4000～10000℃，与等离子体燃烧器结合后在其内部形成合理的温度场，推动煤粉的裂解和燃烧。利用其特点，可在锅炉启动和稳燃过程中以煤粉完全替代燃油，实现无油启动和稳燃。
3 安装
2012年7月-8月，公司在3、4号锅炉等离子点火系统改造同时施工，均在一层1、3号角，二层2、4号角主燃烧器内布置有4个MA300B型等离子点火器。同时由于锅炉的制粉系统不具备冷态制粉条件，无法实现锅炉无油点火功能。为满足上述两个方面的要求及保障锅炉安全可靠运转，在1～3号锅炉之间和4～6号锅炉之间各加装一套具备双向可控的齿索输粉机装置，满足三台锅炉制粉系统之间的煤粉相互调配。

4 运转中带来的效益

2012年8月火电厂锅炉等离子改造取代燃油的经济性由优秀论文网站www.udooo.com提供,助您写好论文.15日-9月5日，使用等离子系统点火3次，使用等离子系统点火共产生费用100765.5元，折算成燃油费用261855元，节省费用161089.5元，由于等离子系统使用次数少，未产生更换阴极和阳极费用。
下面以年消耗696吨燃油进行经济分析。
①常规策略试运燃油耗费：燃油消耗：696吨/年；燃油：0.7万元/吨；燃油耗费：0.55×1000=487.2（万元）/年。②机组改装等离子体煤粉点火装置进行试运所需费用计算：原煤耗费：燃油的低位发热量为41816kJ/kg，设计煤种低位发热量为12579kJ/kg，原煤为500元/吨，年消耗燃油数量为696吨，则按发热量相等的原则所需的原煤量为2314吨，所需的原煤成本为：115.7万元。耗电费用：设计煤种发热量：12579kJ/kg；原煤消耗：2314吨；制粉单耗：20kwh/t。等离子体燃烧器耗电：20kwh/t，厂用电为0.29元/kwh，耗电费用：2314×（20+20）×0.29≈

2.7万元。

③正常运转中每年燃油量按696吨计算，年节约燃油费用约370万元。通过实际运转核算，等离子体点火系统运转消耗费用只是燃油点火系统的25%左右，可为公司节约大量运营成本。
等离子系统的采用，打破了传统作用上的点火方式，实现了真正的启动零耗油，同时在低负荷情况下采用等离子稳燃，与燃油比较效果更好。

5 遗留理由和今后打算

公司3、4号炉经过几次冷态启动、滑停，不断摸索总结出等离子系统运转的经验，也为以后其他机组的改造以及改造后运转提供借鉴。
参考文献：
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