豐城等離子設(shè)計(jì)方案匯總

/豐城發(fā)電廠2×660MW機(jī)組等離子點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（第一版）擬稿：校對(duì)：審核：批準(zhǔn)：煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司2004年2月前言長(zhǎng)期以來(lái)，火力發(fā)電機(jī)組鍋爐的啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃消耗大量的燃料油。據(jù)《2000年電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編》數(shù)字表明，2000年電力系統(tǒng)燃用燃料油1217.2萬(wàn)噸。近幾年電力系統(tǒng)實(shí)行了一些削減燃油的措施，目前，全國(guó)每年電站鍋爐（不包括工業(yè)鍋爐）的點(diǎn)火和穩(wěn)燃用油估計(jì)在250萬(wàn)噸以上，干脆費(fèi)用每年超過(guò)60億元人民幣。新建的火力發(fā)電機(jī)組在試運(yùn)期間要經(jīng)過(guò)鍋爐吹管、整定平安閥、汽機(jī)沖車(chē)、機(jī)組并網(wǎng)、電氣試驗(yàn)、鍋爐洗硅運(yùn)行、機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行等很多階段，此期間由于鍋爐無(wú)法投磨或無(wú)法完全斷油運(yùn)行，因此要耗費(fèi)大量的燃油。依據(jù)原電力部頒布的試運(yùn)導(dǎo)則中的規(guī)定，600MW機(jī)組試運(yùn)期間燃油消耗的標(biāo)準(zhǔn)定量為9000噸，燃料費(fèi)用非?？捎^。煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的等離子無(wú)油點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)是一項(xiàng)煤粉鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)燃過(guò)程中以煤代油的有效措施，對(duì)于新建機(jī)組，假如在機(jī)組試運(yùn)初期投入等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，將可以大大降低試運(yùn)期間的燃油消耗，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。大唐公司托克托電廠一期工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，由于在1、2號(hào)鍋爐上安裝了等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，兩臺(tái)機(jī)組在試運(yùn)期間的燃油消耗分別只有2800噸和1400噸，大大低于同類(lèi)型的其它機(jī)組，節(jié)油產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。江西豐城電廠新建工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，為在該工程應(yīng)用等離子點(diǎn)火設(shè)備，達(dá)到同樣的節(jié)油效果，煙臺(tái)龍?jiān)垂具M(jìn)行了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，并提出了《江西豐城電廠新建工程鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案》，供各方探討。等離子煤粉點(diǎn)火技術(shù)基本原理1.1等離子煤粉點(diǎn)火機(jī)理等離子點(diǎn)火裝置利用直流電流在肯定介質(zhì)氣壓的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)限制下獲得穩(wěn)定功率的定向流淌空氣等離子體，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(guò)該等離子體火核時(shí)，在千分之一秒內(nèi)快速釋放出揮發(fā)物，再造揮發(fā)份，并使煤粉顆粒裂開(kāi)粉碎，從而快速燃燒。由于反映是在氣固兩相流中進(jìn)行，高溫等離子體使混合物發(fā)生了一系列物理化學(xué)改變，近而使煤粉的燃燒速度加快，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，大大的削減了促使煤粉燃燒所須要的引燃能量。1.2等離子發(fā)生器工作原理DLZ-200型等離子發(fā)生器為磁穩(wěn)，空氣載體等離子發(fā)生器，它由線圈、陰極、陽(yáng)極等組成。其中陰極材料采納具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱、耐氧化的金屬材料制成。陽(yáng)極亦由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率及抗氧化的金屬材料制成，它們均采納水冷方式冷卻，以承受電弧高溫沖擊。線圈在高溫250℃狀況下具有抗2000V的直流電壓擊穿實(shí)力，電源采納全波整流并具有恒流性能。其工作原理見(jiàn)圖1。在冷卻水及壓縮空氣滿(mǎn)意條件后，首先設(shè)定電源(6)的工作輸出電流(300～400A)，當(dāng)陰極(2)在直線電機(jī)(5)的推動(dòng)下，和陽(yáng)極(1)接觸后，電源(6)按設(shè)定的工作電流工作，當(dāng)輸出電流達(dá)到工作電流后，直線電機(jī)(5)推動(dòng)陰極(2)向后移動(dòng)，當(dāng)陰極離開(kāi)陽(yáng)極的瞬間，電弧建立起來(lái)，當(dāng)陰極達(dá)到規(guī)定的放電間距后，在空氣動(dòng)力和磁場(chǎng)的作用下，裝置產(chǎn)生穩(wěn)定的電弧放電，生成等離子體。圖1：等離子發(fā)生器工作原理圖機(jī)組設(shè)備概況豐城電廠新建2×660MW工程，鍋爐為上海鍋爐廠SG2102/25.4-MXXX型鍋爐，本鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型爐。2.1鍋爐容量和主要參數(shù)： 鍋爐主要參數(shù)：名稱(chēng)單位BMCRBRL主蒸汽流量t/h21022001.7主蒸汽溫度oC571571主蒸汽壓力MPa(g)25.425.31再熱器進(jìn)口壓力MPa(g)4.634.37再熱器進(jìn)口溫度oC322316再熱器出口壓力MPa(g)4.434.19再熱器出口溫度oC569569再熱蒸汽流量t/h1760.91673給水溫度oC2832802.2鍋爐熱力特性(B-MCR工況)： 干煙氣熱損失LG 4.66% 氫燃燒生成水熱損失LH 0.20% 燃料中水份引起的熱損失Lmf0.06%空氣中水份熱損失LmA 0.09% 未燃盡碳熱損失Luc 0.74% 輻射及對(duì)流熱損失LR 0.18% 未計(jì)入熱損失LuA 0.3% 計(jì)算熱效率 (按ASMEPTC4.1計(jì)算) 計(jì)算熱效率(按低位發(fā)熱量) 93.77% 制造廠裕量Lmm 0.35% 保證熱效率(按設(shè)計(jì)煤種低位發(fā)熱量) BMCR工況不低于93.42%BRL工況不低于93.5% 燃料消耗量 267.40t/h爐膛容積熱負(fù)荷 85.6kW/m3 爐膛斷面熱負(fù)荷 4.823MW/m2 燃燒器區(qū)域壁面熱負(fù)荷 1.79MW/m2 空氣預(yù)熱器進(jìn)風(fēng)溫度 20℃ 空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度： 一次風(fēng)溫度 332℃ 二次風(fēng)溫度 338℃ 省煤器出口過(guò)剩空氣系數(shù)α 1.2 爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù)α 1.2 空氣預(yù)熱器出口煙氣修正前溫度 134℃ 空氣預(yù)熱器出口煙氣修正后溫度 128.3℃2.3煤種項(xiàng)目單位設(shè)計(jì)煤校核煤1校核煤2校核煤3產(chǎn)地淮南豐城煤黃陵平頂山工收到基低位發(fā)熱值Qnet.arkJ/kg22410186002491021000業(yè)收到基全水份Mt%6.8011．6.166.50分收到基灰份Aar%25.3130.0018.6129.00析干燥無(wú)灰基揮發(fā)份Vdaf%34.6022.8438.5930.50空氣干燥基水份Mad%0.571.600.70元收到基碳Car%55.1847.5362.9854.99素收到基氫Har%4.093.054.092.87分收到基氧Oar%6.505.622.44.95析收到基氮Nar%1.321.181.011.19收到基全硫St.ar%0.801.620.980.50可磨性系數(shù)HGI-63.07860.584.0沖刷磨損指數(shù)Ke-爐內(nèi)氣氛-灰變形溫度DT℃1220150012201220灰軟化溫度ST℃>145015001260>1450灰熔化溫度FT℃>1450>15001300>1450煤灰成分：項(xiàng)目單位設(shè)計(jì)煤校核煤1校核煤2校核煤3SiO2%51.2354.9053.6451.09Al2O3%33.9832.1217.1231.67Fe2O3%5.197.095.083.80灰分析CaO%1.450.646.634.95TiO2%1.560.40.481.18K2O%0.931.291.33<1.7Na2O%0.691.100.44<0.4MgO%0.920.461.670.84SO3%1.320.0176.282.67P2O5%0.6580.240.982.4點(diǎn)火及助燃用油 油種：0號(hào)輕柴油 運(yùn)動(dòng)粘度(20℃時(shí)) 3.0～8.0厘沱（cst） 實(shí)際膠質(zhì) ＜70mg/100ml 酸度 ＜10mgKOH/100ml 硫含量 ＜1.0% 水份 痕跡 機(jī)械雜質(zhì) 無(wú) 凝固點(diǎn) ≯0℃ 閉口閃點(diǎn) 不低于65℃ 低位發(fā)熱值Qnet.ar ~42000kJ/kg2.5燃燒系統(tǒng)本爐采納四角切向布置的搖擺燃燒器，熱態(tài)運(yùn)行中，一、二次風(fēng)噴口均可作上下?lián)u擺，其中二次風(fēng)噴嘴擺角為±？°，一次風(fēng)噴嘴擺角為±？°。燃燒器和水冷壁采納法蘭連接，？只直流式燃燒器分？層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。油燃燒器的總輸入熱量按？%B-MCR計(jì)算。布置有？層油燃燒器，每支油槍的出力為？Kg/h。2.6制粉系統(tǒng)？鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨煤機(jī)、冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)。一臺(tái)爐設(shè)6臺(tái)MPS225輥盤(pán)式中速磨煤機(jī)，兩臺(tái)離心式密封風(fēng)機(jī)，6臺(tái)電子稱(chēng)重式皮帶給煤機(jī)。燃燒設(shè)計(jì)煤種時(shí)，5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。鍋爐設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=12%。磨煤機(jī)型號(hào)：MPS225分別器型式： 磨輥加載方式： 標(biāo)準(zhǔn)出力（磨100％負(fù)荷）： 58t/h最大計(jì)算出力（設(shè)計(jì)煤種）： 67.54t/h最小出力： t/h最大通風(fēng)量（磨100％負(fù)荷）： kg/s計(jì)算通風(fēng)量（BMCR）： kg/s最小通風(fēng)量： kg/s保證出力下磨煤機(jī)軸功率： kW磨煤機(jī)轉(zhuǎn)速： r/min磨煤機(jī)阻力（包括分別器、煤粉安排箱）磨煤機(jī)最大通風(fēng)阻力（磨100％負(fù)荷）： kPa磨煤機(jī)計(jì)算通風(fēng)阻力（BMCR）： kPa磨煤機(jī)進(jìn)口靜壓（BMCR）： kPa一次風(fēng)管道尺寸： 等離子煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)方案說(shuō)明豐城新建工程中鍋爐的24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，每臺(tái)機(jī)組設(shè)有6臺(tái)MPS225型磨煤機(jī)，各臺(tái)磨煤機(jī)分別為各層的4支燃燒器供煤粉。依據(jù)機(jī)組的上述特點(diǎn)，為達(dá)到最佳的節(jié)油效果同時(shí)保證運(yùn)行限制便利的角度動(dòng)身，初步設(shè)計(jì)的等離子改造方案為：將鍋爐A層的4支煤粉燃燒器改造為等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器。在鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中，等離子點(diǎn)火器產(chǎn)生的等離子電弧可將通過(guò)燃燒器的煤粉干脆點(diǎn)燃，噴入爐膛的是已被完全點(diǎn)燃的煤粉，這樣機(jī)組在啟動(dòng)過(guò)程中不用投入油槍?zhuān)瑑H利用A磨煤機(jī)及等離子點(diǎn)火系統(tǒng)即可完成鍋爐啟動(dòng)、汽輪機(jī)沖車(chē)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)并帶電負(fù)荷，此時(shí)爐膛溫度已達(dá)到較高水平，可以不投或僅投入較少的燃油即可啟動(dòng)其次臺(tái)磨煤機(jī)接著升負(fù)荷，使機(jī)組達(dá)到較好的節(jié)油效果。3.2等離子煤粉點(diǎn)火裝置的設(shè)計(jì)等離子燃燒器的設(shè)計(jì)原則1）穩(wěn)定牢靠地點(diǎn)燃，確保點(diǎn)火過(guò)程中不爆燃、不二次燃燒；點(diǎn)火過(guò)程燃燒器不結(jié)渣、不燒壞。2）不影響主燃燒器的主要性能。首先是燃燒器出口氣流的動(dòng)量矩基本不變和燃燒器出口流場(chǎng)不變，否則在正常運(yùn)行中可能引起結(jié)渣、超溫、燃燒效率下降等問(wèn)題；其次是燃燒器結(jié)構(gòu)必需簡(jiǎn)潔，阻力不能太大，以滿(mǎn)意各燃燒器之間阻力匹配的要求；第三是燃燒器必需耐燒、耐磨，滿(mǎn)意運(yùn)行檢修維護(hù)的要求。3）燃燒器的出力可以在肯定的范圍內(nèi)變動(dòng)，以滿(mǎn)意啟動(dòng)曲線的要求，同時(shí)滿(mǎn)意作為主燃燒器時(shí)出力的要求。從最大限度的節(jié)約燃油的角度考慮，在設(shè)計(jì)上該燃燒器希望能滿(mǎn)意在鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火時(shí)投入，鍋爐升溫升壓速率能滿(mǎn)意電廠運(yùn)行規(guī)程的要求。4）燃燒器的外形主要尺寸及接口尺寸和原燃燒器相同，便于燃燒器的布置和和系統(tǒng)的接口。3.2.2等離子燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等離子點(diǎn)火燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)下圖2（參考類(lèi)似工程）。等離子燃燒器是能否平安穩(wěn)定地點(diǎn)燃的核心，同時(shí)作為主燃燒器又必需滿(mǎn)意主燃燒器的原有性能。該工程將采納最新型的等離子燃燒器。其實(shí)際結(jié)構(gòu)，遵循先試驗(yàn)后工程的原則，將在得到鍋爐廠燃燒器的結(jié)構(gòu)圖、電廠供應(yīng)試驗(yàn)煤粉后，通過(guò)1：1的熱態(tài)試驗(yàn)后確定。其主要結(jié)構(gòu)如下：等離子燃燒器由等離子發(fā)生器、中心筒一級(jí)燃燒室、內(nèi)套筒二級(jí)燃燒室，方形外套筒等部分組成。中心筒一級(jí)燃燒室：引入濃縮后的含粉氣流，等離子電弧和煤粉在此發(fā)生劇烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解，產(chǎn)生大量揮發(fā)份并被點(diǎn)燃；內(nèi)套筒二級(jí)燃燒室：揮發(fā)份及煤粉接著燃燒，并將后續(xù)引入的煤粉點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分級(jí)燃燒；上述結(jié)構(gòu)保證了平安穩(wěn)定地點(diǎn)燃，并使燃燒器在2500～6000kg/h（待確認(rèn)）的出力范圍內(nèi)能穩(wěn)定的燃燒。外套筒：利用高速含粉氣流冷卻二級(jí)燃燒室，同時(shí)將部分煤粉推入爐膛燃燒；設(shè)燃燒器壁溫監(jiān)視測(cè)點(diǎn)，便于隨時(shí)對(duì)壁溫進(jìn)行調(diào)整，既有利于點(diǎn)火又可防止燃燒器被燒壞。序號(hào)名稱(chēng)單位結(jié)果備注1一次風(fēng)管風(fēng)速m/s等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)2一次風(fēng)溫℃63～70等離子點(diǎn)火器投運(yùn)狀態(tài)3一次風(fēng)量t/h4煤粉量t/h5-8.0依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可望提高5煤粉濃度kg/kg6噴口風(fēng)速m/s40～50噴口溫度按1000℃7燃燒器阻力Pa＜1000含濃縮裝置等離子點(diǎn)火燃燒器主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下表。熱電偶一次風(fēng)熱電偶一次風(fēng)等離子發(fā)生器插入位置中心筒一級(jí)燃燒室內(nèi)套筒二級(jí)燃燒室等離子發(fā)生器內(nèi)套筒二級(jí)燃燒室外套筒中心筒一級(jí)燃燒室一次風(fēng)粉風(fēng)箱周界風(fēng)壁溫?zé)犭娕紙D2等離子點(diǎn)火燃燒器方案示意圖3.2.3等離子發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案采納集開(kāi)放式磁穩(wěn)和機(jī)械、電磁壓縮于一體復(fù)合結(jié)構(gòu)的等離子發(fā)生器，其功率為50～150kW連續(xù)可調(diào).采納雙拉伐爾噴管復(fù)式陽(yáng)極，避開(kāi)煤粉對(duì)其污染，其材料為具有高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電和不易氧化的特別合金，壽命在1000小時(shí)以上；陰極為高速?lài)娮臁?qiáng)化冷卻結(jié)構(gòu)，材料由特別合金和銅質(zhì)材料組合而成，壽命在50小時(shí)以上，且更換便利。在托電一期的實(shí)際運(yùn)行壽命可達(dá)80～100小時(shí)。參見(jiàn)圖3陰極燒損質(zhì)量和時(shí)間的曲線。在限制系統(tǒng)增加了陰極壽命預(yù)料系統(tǒng)，可在陰極失效前報(bào)警，便于運(yùn)行、檢修人員剛好更換。陰、陽(yáng)極的磁穩(wěn)線圈均為水冷結(jié)構(gòu)。突破了前人所用的等離子發(fā)生器電極結(jié)構(gòu)和材料，勝利的付諸工程應(yīng)用。圖3陰極燒損質(zhì)量和時(shí)間的曲線采納了抗氧化特別合金的陰、陽(yáng)極，實(shí)現(xiàn)了以空氣作為等離子載體，不需專(zhuān)供惰性氣體愛(ài)護(hù)電極，既簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，又大幅度的降低了運(yùn)行費(fèi)用。等離子發(fā)生器作為本公司的定型產(chǎn)品，和各型等離子燃燒器相協(xié)作已勝利地點(diǎn)燃貧煤、劣質(zhì)煙煤、煙煤和褐煤。已應(yīng)用于盤(pán)山發(fā)電廠、托克托一期、大同其次發(fā)電廠、軍糧城電廠等多臺(tái)大型機(jī)組，性能牢靠，運(yùn)行穩(wěn)定。其外形圖見(jiàn)圖4及附錄。圖4復(fù)合式等離子發(fā)生器3.3電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于每臺(tái)鍋爐安裝了4套等離子點(diǎn)火裝置，每套裝置須要用戶(hù)供應(yīng)380VAC/200KVA的電源，所以每臺(tái)鍋爐在點(diǎn)火階段須要用戶(hù)供應(yīng)4路共計(jì)800KVA的電源。電源分別經(jīng)隔離變壓器接至等離子限制柜，輸出的直流電送至就地點(diǎn)火裝置上，運(yùn)行人員通過(guò)安裝在主控室立盤(pán)上的觸摸CRT進(jìn)行引弧、停弧操作，并可調(diào)整限制柜輸出的直流電壓和電流。應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)機(jī)組的低壓配電備用容量，確定是否須要增設(shè)新的點(diǎn)火變壓器為等離子點(diǎn)火系統(tǒng)供電。為節(jié)約電廠的改造成本，每?jī)膳_(tái)鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置可共用一套等離子電源柜和隔離變壓器，在電源柜出口設(shè)切換設(shè)備，運(yùn)行人員可分別選擇兩臺(tái)鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置供電進(jìn)行點(diǎn)火。但按此方案改造，共用電源系統(tǒng)的兩臺(tái)鍋爐不能同時(shí)利用等離子點(diǎn)火設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)火。電氣系統(tǒng)設(shè)備的布置及安裝位置選擇的原則：通風(fēng)良好、環(huán)境溫度不超過(guò)40℃、環(huán)境干凈、無(wú)漏水、無(wú)粉塵污染、和等離子燃燒器距離較近、便利設(shè)備運(yùn)輸及安裝。詳細(xì)電源取向及電源柜、隔離變壓器的布置應(yīng)由電力設(shè)計(jì)院依據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)確定。單臺(tái)等離子點(diǎn)火電源限制裝置性能參數(shù)見(jiàn)下表：序號(hào)名稱(chēng)單位參數(shù)1電源及限制裝置額定電源電壓V380-5％＋10％最大輸入功率KVA200最大輸出直流電壓（DC）V375最大輸出直流電流（DC）A400正常工作電壓范圍（DC）V250－360正常工作電流范圍（DC）A290－320適用頻率范圍Hz45－65運(yùn)行環(huán)境溫度℃0-40防護(hù)等級(jí)IP20隔離變壓器絕緣等級(jí)F級(jí)2電功率最低輸出功率KW50最大輸出功率KW150額定輸出功率KW85－110另外，電廠須要為2臺(tái)冷卻水泵（380VAC/22kw×2）和2臺(tái)火檢冷卻風(fēng)機(jī)（380VAC/7.5kw×2）供應(yīng)電源。等離子電氣一次系統(tǒng)見(jiàn)附圖。3.4磨煤機(jī)冷爐制粉方案設(shè)計(jì)采納直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐在安裝等離子點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)所要解決的首要問(wèn)題就是煤粉的來(lái)源問(wèn)題。本方案采納本爐制粉，其系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、運(yùn)行便利，關(guān)鍵是解決制粉用熱風(fēng)的來(lái)源問(wèn)題。熱風(fēng)的來(lái)源可實(shí)行鄰爐來(lái)風(fēng)或另設(shè)旁路以電加熱或蒸汽為熱源自制熱風(fēng)，保證鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿(mǎn)意磨煤機(jī)干燥出力的要求。依據(jù)江西豐城電廠新建機(jī)組的實(shí)際狀況，同時(shí)借鑒相關(guān)的勝利閱歷，本設(shè)計(jì)中采納在A磨煤機(jī)入口熱風(fēng)管道加裝蒸汽加熱器的方案。加熱器系統(tǒng)示意圖如下圖所示。蒸汽加熱器的汽源參數(shù)及布置等詳細(xì)方案需和各方協(xié)商確定。圖5：蒸汽加熱器系統(tǒng)示意圖3.5限制系統(tǒng)和FSSS、DCS接口設(shè)計(jì)3.5.1等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的限制方案方案一:另設(shè)觸摸屏方式等離子限制系統(tǒng)適應(yīng)性較寬，能自成獨(dú)立的系統(tǒng)，限制主機(jī)選用SimensS7—300系列可編程限制器。人機(jī)界面選用日本Digital公司的液晶顯示觸摸屏，型號(hào)為GP-2500。工程師工作站可以選用任一型號(hào)PC機(jī)，工程師可以在工作站上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，調(diào)整。運(yùn)行人員可以在觸摸屏上對(duì)整個(gè)等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器及系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和啟弧、停弧、功率調(diào)整、參數(shù)設(shè)置等操作。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)中的冷卻水泵、火檢冷卻風(fēng)機(jī)的限制也在此觸摸屏上完成。方案一只要把觸摸屏(10英寸,增加色16位)安裝在集控室便于操作的立盤(pán)上，限制系統(tǒng)安裝在800×600的安裝板上，安裝板固定在立盤(pán)后面。和鍋爐DCS的接口僅包含少量的DI/DO點(diǎn)，清單如下：DCS輸出信號(hào)：MFT信號(hào)A磨煤機(jī)跳閘信號(hào)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)輸出信號(hào)：等離子點(diǎn)火器運(yùn)行信號(hào)共4點(diǎn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)故障報(bào)警信號(hào)送光字牌其中大唐盤(pán)山和托克托基建工程以及多數(shù)改造工程均采納此方案。方案一的優(yōu)點(diǎn)是整套系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，牢靠。方案二:DCS操作方式等離子操作限制可納入DCS系統(tǒng)，成為DCS限制系統(tǒng)的一部分。把等離子的限制做到DCS畫(huà)面上，可以便利運(yùn)行人員操作，便于管理。元寶山電廠即采納這種方案，但在限制柜保留了觸摸屏，以便調(diào)試。等離子限制系統(tǒng)和DCS的連接方式有兩種，一種采納硬接線的連接方式，該方式平安牢靠，但須要增加DCS的硬件模塊，詳細(xì)I/O清單見(jiàn)下表。其中軍糧誠(chéng)，平?jīng)?，恒運(yùn)等電廠等離子改造選用該方案。另一種連接為軟通訊方式和DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該通訊方式可支持MODIBUS協(xié)議，PROFIBUS協(xié)議或TCP/IP協(xié)議等。其中佳木斯電廠同上海新華DCS，巨化電廠同和利時(shí)DCS，元寶山電廠同INFO90DCS等均采納通訊方式和DCS進(jìn)行聯(lián)系，且整套限制系統(tǒng)完整，運(yùn)行平安牢靠。DCS增加的硬件I/O清單DO啟動(dòng)#1冷卻水泵啟動(dòng)#2冷卻水泵啟動(dòng)#1火檢風(fēng)機(jī)啟動(dòng)#2火檢風(fēng)機(jī)停止#1冷卻水泵停止#2冷卻水泵停止#1火檢風(fēng)機(jī)停止#2火檢風(fēng)機(jī)備用#1冷卻水泵備用#2冷卻水泵備用#1火檢風(fēng)機(jī)備用#2火檢風(fēng)機(jī)MFT跳閘(至PLC)斷弧報(bào)警（熱工信號(hào)）A磨跳閘(至PLC)B磨跳閘(至PLC)DI#1冷卻水泵運(yùn)行#2冷卻水泵運(yùn)行#1火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行#2火檢風(fēng)機(jī)運(yùn)行#1水泵遙控/就地#2水泵遙控/就地#1風(fēng)機(jī)遙控/就地#2風(fēng)機(jī)遙控/就地冷卻水泵出口壓力低冷卻風(fēng)機(jī)出口壓力低備用備用以下為單只等離子燃燒器通訊點(diǎn)，依據(jù)改造燃燒器數(shù)量乘4。DI#1通訊正常（PLC來(lái))#1水流量滿(mǎn)意(PLC來(lái))#1整流器正常(PLC來(lái))#1斷弧報(bào)警(PLC來(lái))#1遙控/就地(PLC來(lái))#1風(fēng)壓滿(mǎn)意(PLC來(lái))#1啟弧勝利(PLC來(lái))備用AI#1角設(shè)定電流(PLC來(lái))#1角實(shí)際電流(PLC來(lái))#1角設(shè)定電流(PLC來(lái))#1一次風(fēng)速（PLC來(lái)）#1-1壁溫?zé)犭娕迹↘）#1-2壁溫?zé)犭娕迹↘）DO#1啟動(dòng)(至PLC)#1角停止(至PLC)#1角電流增(至PLC)#1角電流減(至PLC)鍋爐FSSS邏輯修改鍋爐進(jìn)行等離子點(diǎn)火系統(tǒng)改造后，需對(duì)原FSSS系統(tǒng)進(jìn)行部分邏輯修改，以滿(mǎn)意鍋爐利用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)啟動(dòng)的要求。結(jié)合新建機(jī)組特點(diǎn)，同時(shí)參考其它直吹式制粉鍋爐的改造閱歷，初步建議對(duì)FSSS邏輯進(jìn)行如下修改：在FSSS中設(shè)計(jì)A磨煤機(jī)“正常運(yùn)行模式”和“等離子運(yùn)行模式”兩種運(yùn)行模式，并可相互切換，從而實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)FSSS邏輯切換功能；“正常運(yùn)行模式”運(yùn)行時(shí)，A磨煤機(jī)維持原有的FSSS邏輯；由S7-300送4個(gè)接點(diǎn)信號(hào)給鍋爐DCS系統(tǒng)，分別代表4臺(tái)等離子點(diǎn)火器運(yùn)行正常，“等離子運(yùn)行模式”運(yùn)行時(shí)，A磨煤機(jī)FSSS啟動(dòng)條件中增加4臺(tái)等離子點(diǎn)火器運(yùn)行正常的條件，同時(shí)略去點(diǎn)火能量滿(mǎn)意的條件；在主控室光字牌上增加“等離子點(diǎn)火裝置故障”信號(hào)，任一角等離子點(diǎn)火裝置異樣時(shí)，S7-300送信號(hào)至光字牌發(fā)聲光報(bào)警；任一角等離子點(diǎn)火裝置異樣時(shí)，DCS自動(dòng)投入斷弧燃燒器對(duì)應(yīng)的油槍?zhuān)划?dāng)A磨在“等離子運(yùn)行模式”下運(yùn)行時(shí)，隨意兩角等離子裝置工作故障，聯(lián)鎖停A磨煤機(jī)，此邏輯在FSSS中由4個(gè)等離子點(diǎn)火器運(yùn)行信號(hào)判別；當(dāng)A磨在“等離子運(yùn)行模式”運(yùn)行時(shí)，A磨煤機(jī)跳閘，聯(lián)鎖等離子點(diǎn)火器跳閘；鍋爐MFT時(shí)，等離子點(diǎn)火器應(yīng)跳閘，并禁啟；A磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，A層燃燒器的火焰愛(ài)護(hù)仍采納鍋爐原有的火檢裝置，爐膛滅火愛(ài)護(hù)邏輯不變。3.6等離子煤粉點(diǎn)火協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.6.1協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括四部分：壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖像火檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一次風(fēng)風(fēng)速測(cè)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.6.2壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等離子發(fā)生器采納穩(wěn)壓、干凈、干燥的空氣作為等離子載體。依據(jù)電廠壓縮空氣系統(tǒng)的配置狀況，可利用電廠的雜用壓縮空氣系統(tǒng)為等離子發(fā)生器供氣。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下：最低氣壓：0.1Mpa（調(diào)整閥后0.05Mpa）；最高氣壓：0.4Mpa；空氣壓力調(diào)整范圍：0.01~0.02Mpa消耗量（單臺(tái)等離子發(fā)生器）：150Nm3/h含油量：小于10mg/m3（空氣）在等離子點(diǎn)火器停止工作以后，為節(jié)約壓縮空氣，將停止為等離子點(diǎn)火器供壓縮空氣，此時(shí)為冷卻點(diǎn)火器并達(dá)到密封的效果，將由圖像火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)為等離子點(diǎn)火器供冷卻風(fēng)。參見(jiàn)附圖。另外，等離子壓縮空氣系統(tǒng)也可以用高壓離心風(fēng)機(jī)代替，詳細(xì)方案可以另行商定。3.6.3冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為愛(ài)護(hù)等離子裝置本身，需用水冷卻陰、陽(yáng)極和線圈。單個(gè)燃燒器用水量為10t/h，其中線圈用水采納無(wú)壓回水（出口為大氣壓）；出入口壓差不小于0.2Mpa。冷卻水采納除鹽化學(xué)水，經(jīng)母管分別送至就地點(diǎn)火發(fā)生器內(nèi)，再分三路分別送入線圈和陰、陽(yáng)極，就地安裝壓力表、壓力開(kāi)關(guān)和手動(dòng)閥，壓力滿(mǎn)意信號(hào)送回主控PLC。冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)如下：最小壓力：0.20Mpa正常壓力：0.3Mpa最大壓力：0.5Mpa最大流量：10t/h等離子發(fā)生器冷卻水差壓0.2～0.3Mpa水質(zhì)要求：除鹽水，溫度≤40℃冷卻水水源取自鍋爐除鹽水補(bǔ)水箱，回水返回除鹽水箱。冷卻水系統(tǒng)的全部管材、閥門(mén)、泵殼、葉輪均選用不銹鋼，不會(huì)對(duì)水箱的水質(zhì)造成影響。參見(jiàn)附圖。在鍋爐固定端0m安裝2臺(tái)冷卻水泵，冷卻水泵設(shè)備規(guī)范如下: 流量： 40m3 揚(yáng)程： 80m 電機(jī)功率：22kw3.6.4圖像火檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為監(jiān)視等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰狀況，便利運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整，在A層4支燃燒器上各安裝1套圖像火檢裝置。詳細(xì)方案為在燃燒器的側(cè)面位置開(kāi)孔安裝探頭，詳細(xì)位置待定，單角組成示意參見(jiàn)圖6。探頭套管的前端內(nèi)部安裝有CCD攝像機(jī)，其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)的4畫(huà)面分割器，經(jīng)處理后送到全爐膛火焰電視，運(yùn)行人員可在點(diǎn)火初期同時(shí)監(jiān)視4個(gè)等離子點(diǎn)火裝置的火焰，并可以隨時(shí)切換至全爐膛火焰。圖6圖象火焰監(jiān)視系統(tǒng)組成假如現(xiàn)場(chǎng)原有的火檢冷卻風(fēng)容量有限，須要增加2臺(tái)火檢冷卻風(fēng)機(jī)為4支圖像火檢探頭供應(yīng)冷卻風(fēng)。冷卻風(fēng)管道系統(tǒng)圖參見(jiàn)附圖。冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)備規(guī)范：型號(hào)： LLX-I-550/2500 總風(fēng)量：2500NM3/h出口風(fēng)壓：5500Pa電功率：7.5KW3.6.5一次風(fēng)風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明為便于等離子煤粉燃燒器煤粉濃度、速度的限制，在進(jìn)行改造的磨煤機(jī)出口四根一次風(fēng)管上各安裝一套風(fēng)速在線監(jiān)測(cè)裝置，用于在線監(jiān)測(cè)磨出口一次風(fēng)速，便利運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整。一次風(fēng)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖7。由靠背管產(chǎn)生差壓信號(hào)，通過(guò)取壓管將壓力信號(hào)傳入差壓變送器，為防止取壓管堵粉，接入壓縮空氣吹掃，由2個(gè)三通電磁閥進(jìn)行吹掃和正常測(cè)量切換。在壓縮空氣總管設(shè)置調(diào)整閥調(diào)整和穩(wěn)定壓縮空氣壓力。整個(gè)系統(tǒng)的限制通過(guò)安裝于主控室的PLC完成，顯示和限制通過(guò)10.4”觸摸屏完成。圖7一次風(fēng)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖運(yùn)行方式說(shuō)明4.1運(yùn)行方式選擇的原則運(yùn)行方式的選擇要以保證鍋爐的平安為首要?jiǎng)由睃c(diǎn)。對(duì)應(yīng)大型直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐，運(yùn)用等離子煤粉點(diǎn)火技術(shù)不強(qiáng)求實(shí)現(xiàn)完全無(wú)油啟動(dòng)，而以省油為目的。因此油系統(tǒng)不應(yīng)完全取消，可考慮簡(jiǎn)化油系統(tǒng)，并可以降低油槍出力。4.2運(yùn)行方式說(shuō)明鍋爐的燃燒系統(tǒng)在進(jìn)行了等離子點(diǎn)火裝置及制粉系統(tǒng)的改造后，已具備了冷態(tài)干脆點(diǎn)燃煤粉、實(shí)現(xiàn)無(wú)油點(diǎn)火啟動(dòng)的實(shí)力，但由于江西豐城電廠新建的磨煤機(jī)為？型，該磨煤機(jī)不能空載運(yùn)行，長(zhǎng)期運(yùn)行的最小出力為？t/h。在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)之初，這樣大的煤粉量點(diǎn)燃噴入爐膛，是否會(huì)造成鍋爐的升溫升壓速率過(guò)快、汽包壁溫差過(guò)大、水冷壁受熱不均、鍋爐整體膨脹不能保證等問(wèn)題，須要計(jì)算。假如磨煤機(jī)最低出力不能滿(mǎn)意鍋爐的升溫升壓速率，為保證整個(gè)機(jī)組平安啟動(dòng)，借鑒類(lèi)似應(yīng)用等離子點(diǎn)火裝置啟動(dòng)的閱歷，點(diǎn)火初期我們建議首先利用油燃燒器進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火，投入油槍后將鍋爐汽包壓力升至0.4Mpa左右，同時(shí)關(guān)閉鍋爐空氣門(mén)、凝汽器建立真空、旁路系統(tǒng)投入，此時(shí)啟動(dòng)等離子點(diǎn)火裝置及A制粉系統(tǒng)，限制磨煤機(jī)出力在20～25t/h，將保證鍋爐的升溫升壓速率平安范圍內(nèi)。另外，在實(shí)際啟動(dòng)中，可以實(shí)行適當(dāng)提高鍋爐上水溫度、點(diǎn)火后適當(dāng)增加鍋爐通風(fēng)量、加強(qiáng)燃燒調(diào)整、限制較高的汽包水位等技術(shù)措施，使鍋爐升溫、升壓速率的限制在規(guī)程規(guī)定的范圍，從而保證鍋爐水冷壁受熱勻稱(chēng)、鍋爐整體膨脹速率要求。此后，機(jī)組可利用等離子點(diǎn)火燃燒器完成汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)等工作，此期間油槍可部分或全部退出運(yùn)行，鍋爐不再消耗燃油。經(jīng)濟(jì)效益分析5.1干脆經(jīng)濟(jì)效益新建工程為2×660MW汽輪發(fā)電機(jī)組，機(jī)組在試運(yùn)期間要經(jīng)過(guò)鍋爐吹管、整定平安閥、汽機(jī)沖車(chē)、機(jī)組并網(wǎng)、電氣試驗(yàn)、鍋爐洗硅運(yùn)行、機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行等很多階段，此期間由于鍋爐無(wú)法投磨或無(wú)法完全斷油運(yùn)行，因此要耗費(fèi)大量的燃油。依據(jù)電力部最新頒布的試運(yùn)導(dǎo)則中的規(guī)定，600MW機(jī)組試運(yùn)期間燃油消耗的標(biāo)準(zhǔn)定量為9000噸。假如在機(jī)組試運(yùn)初期投入等離子煤粉點(diǎn)火系統(tǒng)，將可以使整個(gè)試運(yùn)期間的燃油消耗限制在2000噸以?xún)?nèi)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。江西豐城電廠一臺(tái)機(jī)組按常規(guī)方法試運(yùn)所需燃油耗費(fèi)計(jì)算：燃油消耗：9000噸燃油價(jià)格：0.3萬(wàn)元/噸燃油耗費(fèi)：0.3×9000=2700（萬(wàn)元）機(jī)組改裝等離子無(wú)油點(diǎn)火裝置進(jìn)行試運(yùn)所需費(fèi)用計(jì)算：燃油耗費(fèi)：燃油消耗：2000噸燃油價(jià)格：0.3萬(wàn)元/噸燃油耗費(fèi)：0.3×200