等離子點(diǎn)火技術(shù)與微油點(diǎn)火技術(shù)的比較

摘要:文章介紹了現(xiàn)階段電站鍋爐節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的等離子點(diǎn)火技術(shù)和微油點(diǎn)火技術(shù)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用情況，并對它們在應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，給電廠在機(jī)組新建和機(jī)組改造過程中對點(diǎn)火系統(tǒng)的選取提供一些參考。

關(guān)鍵詞:節(jié)油技術(shù) 等離子點(diǎn)火 微油點(diǎn)火

0 引言

當(dāng)今世界能源資源日益緊張， 國內(nèi)外均積極開展電站燃煤鍋爐節(jié)油技術(shù)的研究，我國也先后開發(fā)了“節(jié)省燃用油、燃油鍋爐改燒煤、推廣劣質(zhì)煤燃燒技術(shù)、以煤代油”等技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用對電站節(jié)油起到了明顯的作用，但燃煤機(jī)組節(jié)油降耗仍具有很大的空間。等離子點(diǎn)火技術(shù)的突破性進(jìn)展以及微油點(diǎn)火技術(shù)的出現(xiàn)，使我國的電站節(jié)油技術(shù)又邁向了新階段。在短短幾年時(shí)間內(nèi)，等離子點(diǎn)火技術(shù)和微油點(diǎn)火技術(shù)已成為現(xiàn)代大型機(jī)組鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃過程中的主流節(jié)油技術(shù)。

1 等離子點(diǎn)火技術(shù)

1.1 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成:等離子發(fā)生器;等離子燃燒器;電源柜及供電系統(tǒng);輔助系統(tǒng)(包括冷卻水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)，圖像火檢系統(tǒng));控制系統(tǒng)以及風(fēng)粉系統(tǒng)等。

1.2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)工作原理

1.2.1 等離子發(fā)生器工作原理 等離子發(fā)生器由線圈、陰極、陽極組成。其中陰極和陽極由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高溫電弧沖擊。線圈在高溫情況下具有抗直流高壓擊穿能力。電源采用全波整流并具有恒流性能。其點(diǎn)火原理為:在一定輸出電流條件下，當(dāng)陰極前進(jìn)同陽極接觸后，系統(tǒng)處在短路狀態(tài)，當(dāng)陰極緩緩離開陽極時(shí)產(chǎn)生電弧，電弧在線圈磁場的作用下被拉出噴管外部。壓縮空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體，進(jìn)入燃燒器點(diǎn)燃煤粉。

1.2.2 等離子燃燒器煤粉點(diǎn)火原理 直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下引弧，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動(dòng)空氣等離子體，該等離子體在點(diǎn)火燃燒器中形成T>4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子“火核”時(shí)，迅速釋放出揮發(fā)物、再造揮發(fā)份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的。等離子體內(nèi)含有大量的化學(xué)活性粒子，如原子(C、H、O)、離子(O2-、H+、OH-)和電子等，它們可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。

2 微油點(diǎn)火技術(shù)

2.1 微油點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成 微油點(diǎn)火系統(tǒng)主要以下幾部分構(gòu)成:強(qiáng)化燃燒氣化小油槍;煤粉燃燒器及濃縮裝置;輔助系統(tǒng)(包括油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、助燃風(fēng)系統(tǒng));檢測與控制系統(tǒng)以及制粉系統(tǒng)等。

2.2 微油點(diǎn)火工作原理

2.2.1 氣化小油槍點(diǎn)火工作原理 微油點(diǎn)火是利用壓縮空氣的高速射流將燃油直接擊碎，霧化成超細(xì)油滴并燃燒，同時(shí)用燃燒產(chǎn)生的熱量對燃料進(jìn)行初期加熱、擴(kuò)容、后期加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成油滴的蒸發(fā)氣化，使油槍在正常燃燒過程中直接燃燒氣體燃料，從而大大提高燃燒效率及火焰溫度。氣化燃燒后的火焰剛性極強(qiáng)，其傳播速度超過聲速，火焰呈完全透明狀，中心溫度高達(dá)1500～2000℃，可作為高溫火核在煤粉燃燒器內(nèi)直接點(diǎn)燃煤粉，從而實(shí)現(xiàn)電站鍋爐啟動(dòng)、停止以及低負(fù)荷穩(wěn)燃中以煤代油的目的。

2.2.2 燃燒器直接點(diǎn)燃煤粉工作原理 微油氣化油槍燃燒形成的高溫火焰，使進(jìn)入一次室的濃相煤粉顆粒溫度急劇升高、破裂粉碎，并釋放出大量的揮發(fā)分迅速著火燃燒，然后由已著火燃燒的濃相煤粉在二次室內(nèi)與稀相煤粉混合并點(diǎn)燃稀相煤粉，實(shí)現(xiàn)煤粉的分級(jí)燃燒，燃燒能量逐級(jí)放大，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，大大減少煤粉燃燒所需的引燃能量，并滿足鍋爐啟、停及低負(fù)荷穩(wěn)燃的需求。

3 應(yīng)用情況

等離子點(diǎn)火技術(shù)及微油點(diǎn)火技術(shù)都是煤粉鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)燃過程中以煤代油的有效措施。近年來等離子點(diǎn)火技術(shù)在全國電廠中得到廣泛推廣，目前已經(jīng)在超過300臺(tái)電站鍋爐上得到成功應(yīng)用，囊括了不同煤種、不同制粉系統(tǒng)、不同爐型和燃燒方式，從50～1000MW不同容量范圍的燃煤機(jī)組。如:國電泰州電廠1000MW機(jī)組、華能玉環(huán)電廠600MW機(jī)組、華電襄樊電廠300MW機(jī)組均采用了等離子點(diǎn)火技術(shù)。

微油點(diǎn)火技術(shù)也廣泛應(yīng)用于新建燃用煙煤和貧煤的電廠中， 如廣東紅海灣發(fā)電有限公司2號(hào)鍋爐600MW機(jī)組、華能沁北電廠二期工程2×600MW機(jī)組、內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司三期擴(kuò)建工程2×330MW機(jī)組均采用了微油點(diǎn)火技術(shù)。

4 等離子點(diǎn)火與微油點(diǎn)火的優(yōu)缺點(diǎn)比較

等離子點(diǎn)火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):①可實(shí)現(xiàn)電廠的完全無燃油運(yùn)行，節(jié)油率100%，提高電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性;②可完全簡化了燃油系統(tǒng)，提高電廠運(yùn)行的安全性;③避免了燃油點(diǎn)火期間無法采用電除塵器而造成的冒黑煙的問題，降低了有害物質(zhì)的排放量，提高了環(huán)保效益。

等離子點(diǎn)火技術(shù)的缺點(diǎn):①一次性投資大，系統(tǒng)設(shè)備較為復(fù)雜;②由于受發(fā)生器功率的限制，等離子點(diǎn)火技術(shù)無法點(diǎn)燃揮發(fā)份低的劣質(zhì)煤，針對一些燃煤煤質(zhì)不好的電廠，需要另外調(diào)用優(yōu)質(zhì)煤或是加油助燃;③等離子發(fā)生器的陰陽極壽命短，更換工作量大，費(fèi)用高。

微油點(diǎn)火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):①一次性投資少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)操作方便，燃燒器及其附屬設(shè)備易改造;②油槍出力易調(diào)節(jié)，對煤質(zhì)變化適應(yīng)能力強(qiáng);③節(jié)油效果顯著，節(jié)油率可達(dá)95%以上。

微油點(diǎn)火技術(shù)的缺點(diǎn):①微油點(diǎn)火技術(shù)是最近幾年新出現(xiàn)的技術(shù)，與等離子點(diǎn)火技術(shù)相比，在大型機(jī)組上運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少，尚未有在1000MW機(jī)組上運(yùn)行的案例;②在點(diǎn)火和穩(wěn)燃的過程中仍需要少量燃油。

5 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對原油的消耗的增大，石油資源更加短缺，油價(jià)上漲，為了降低電廠運(yùn)行成本，燃煤電廠選用等離子點(diǎn)火或是微油點(diǎn)火等節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)是勢在必行。等離子點(diǎn)火技術(shù)與微油點(diǎn)火技術(shù)在應(yīng)用上各有優(yōu)劣，電廠在選擇采用時(shí)必須綜合考慮電廠自身的實(shí)際情況，對于進(jìn)廠煤種不確定，原來已經(jīng)有輕油系統(tǒng)的機(jī)組，選擇微油點(diǎn)火技術(shù)比較經(jīng)濟(jì)可靠。對于有可靠煤源，煤質(zhì)穩(wěn)定，而且是煙煤等揮發(fā)份較高易于燃燒的煤種的機(jī)組，可以選用等離子點(diǎn)火技術(shù)。隨著等離子點(diǎn)火技術(shù)和微油點(diǎn)火技術(shù)水平的不斷發(fā)展和日趨成熟，這兩種技術(shù)的應(yīng)用前景更為廣闊。