火电厂等离子点火系统简介及其电气设备的运行
锅炉｜电厂锅炉应用等离子点火的技术
锅炉｜电厂锅炉应用等离子点火的技术电力百科第 67 期：点火系统1. 等离子点火系统及原理1.等离子点火系统及原理1.1 等离子点火系统在等离子点火系统当中，主要由等离子发生器、直流电源、点火燃烧器、控制系统等部分组成。
其中，等离子发生器能够对50kW~150kW电功率的空气等离子体进行产生，直流电源能够将三相380V的交流电源整合成直流电源，向发生器供电。
点火燃烧器配合等离子发生器使用，对煤粉进行点燃。
控制系统采用了数据总线、通信接口、CRT、PLC等部分构成，能够实现全数字化自动控制。
系统具有50kW~150kW的输出功率，且连续可调。
压缩空气压力在0.12MPa~0.4MPa，流量在150m3/h以上，且能够保持洁净无油。
冷却水压力在0.3MPa以上，流量在10t/h 以上，t在40℃以下。
1.2 等离子点火原理在等离子点火装置当中，对直流电源进行利用，基于相应的介质气压条件接触引弧，在强磁场控制下，对稳定功率定向流动空气等离子体进行获取，采用磁压缩、机械等方法，向需要点火的位置送入等离子体射流，在点火燃烧器当中，能够达到4000K以上具有极大梯度的局部高温火核，当等离子火核与煤粉颗粒相接触，煤粉颗粒会对挥发物进行迅速释放，劈裂粉碎再造挥发充分，从而被快速点燃。
在等离子发生器当中，采用了阳极、阴极、线圈等部分，在发火原理上，基于相应的输出电流条件，中心阴极和阳极进行接触，系统达到短路的状态，阴极和阳极缓慢分开的过程中，会有电弧产生，在线圈磁场的作用下，将电弧拉出喷管外部。
在电弧的作用下，压缩空气受到电离，产生高温等离子体，从而使煤粉产生了被点燃的可能性。
在设计过程中，采用进退执行机构控制点火装置的阴极，同时控制电弧电功率。
此外，还利用相同的计算机控制系统，监视冷却水、冷却风等。
2. 等离子点火技术的实际应用2.1 技术改造在电厂锅炉对等离子点火技术的应用中，对老机进行技术改造是一项重要的内容。
火电厂等离子点火系统说明书
2×600MW级机组工程等离子点火系统说明书V 1.02010年05月-3-目录安全说明 (5)1 前言 (6)2 等离子点火系统主要构成部分 (7)3 等离子点火系统设备 (7)3. 1 等离子发生器 (7)3.2 等离子燃烧器 (9)3.7 冷炉制粉暖风系统 (14)3.8 图像火检冷却风系统 (15)图像火检冷却风取自锅炉煤火检冷却风系统。
(15)3.9 监控系统 (15)4 等离子点火系统的安装 (16)4.1 设备到货及现场保管 (16)4.2 等离子点火系统设备的安装 (17)5 等离子点火系统的调试 (21)5.1 启动前辅助系统和控制系统的调试 (21)5.2 等离子点火功能的燃烧器及其系统点火试运 (26)5.3 等离子燃烧器的整套启动试运 (27)6 等离子点火系统的操作 (28)6.1 远方控制： (28)6.2 运行操作要点： (29)6.3 运行操作中注意问题： (29)6.4 THP-600-2型等离子装置运行保护定值及技术参数 (30)7 等离子点火系统的维护 (31)7.1 等离子发生器的日常维护 (32)7.2 等离子发生器检修与维护前的准备 (32)7.3 等离子发生器检修 (32)7.4 发生器的进回水管的维护 (37)7.5 等离子发生器常见故障及排除。
(37)7.6 辅助系统的日常维护 (37)安全说明声明：本说明书列出了锅炉等离子点火及稳燃装置系统（以下简称；等离子点火系统）安全和可靠运行所需的最基本的措施，在对等离子点火系统设备检修维护时使用了未经厂家认可的零件，或是由不具备资格的人员进行不正确的操作将会增加出现危险的可能，这将导致事故的发生及设备损坏。
本手册所有安全提示请严格遵守。
请仔细阅读本说明书所提供的安全信息。
本说明书的解释和修改权归武汉天和技术股份有限公司。
警告!1 前言我国煤炭资源相对丰富，而石油资源相对短缺；以煤代油是我国一项非常重要的能源政策，研究开发推广以煤代油的技术和产品是我国正在执行的长期能源战略的一部分。
等离子点火系统运行规程
等离子点火系统运行规程1设备规范1.1等离子体点火发生器1.2等离子冷却水系统换热器1.3等离子冷却水泵1.4等离子冷却风系统2联锁保护2.1等离子体点火模式下运行时，任意一个等离子体断弧时，联跳该给粉机2.2等离子体点火模式运行时，该给粉机跳闸，联锁相应等离子体跳闸。
2.3锅炉MFT时，等离子体发生器应全部跳闸，并禁启。
2.4 载体风压力低（4KPa），等离子体发生器断弧，且该角等离子体发生器禁启。
2.5某一角等离子点火器冷却水压力低（0.3MPa），等离子体发生器断弧，且该角等离子体发生器禁启。
2.6 载体风机联锁保护2.6.1运行载体风机跳闸，备用载体风机自启动；2.6.2载体风压力低，备用载体风机自启动。
2.7 冷却水泵联锁保护2.7.1运行冷却水泵跳闸，备用冷却水泵自启动；2.7.2冷却水压力低，备用冷却水泵自启动。
3等离子系统启动前的检查3.1检查等离子系统设备、管道、阀门、压力表等正常，确认连接正确，无缺陷。
3.2启动一台风机，另一台投备用，调整离子发生器载体风压力调节阀，调整减压阀后压力为8～12KPa。
3.3检查储水箱水位正常，开启储水箱至等离子冷却水泵手动门。
3.4启动一台等离子冷却水泵，调整等离子发生器入口压力0.5～0.8Mpa，另一台投备用。
3.5启动一台火检冷却风机，另一台投备用。
3.6检查等离子系统电源正常，等离子系统送电。
3.7检查等离子DCR画面投入、等离子控制触摸屏投入正常，集控室及电源柜的通讯状态正常，检查等离子控制权限在DCS。
3.8检查等离子风速在线检测系统正常。
3.9等离子系统联锁保护试验结束、正常。
4等离子点火装置在锅炉启动过程中的运行4.1锅炉上水结束，锅炉吹扫结束，MFT已复位。
4.2全面检查等离子燃烧器的各子系统，确认载体风压、冷却水压等各项参数正常，选择所需投入的燃烧器,检查“通讯正常”、“遥控”、“水压满足”、“风压正常”、“无MFT”,启动点火器条件满足。
电厂等离子体点火系统介绍
• 提高煤粉燃尽率：提高风压、提高电压、提高
电流、提高功率
2.等离子燃烧器调整
2.1调整原则：
• 在保证燃烧器结焦的前提下，尽量提高燃尽率
2.2标准等离子火焰：
• 燃烧器壁温在100℃-300 ℃之间 • 图像火检为粉包火状态 • 燃尽率较高、燃烧稳定
2.3实际中的调整：
• 冷炉启动或燃烧不好时：降低一次风量、提高
8 14 J3
12 13
A-19
14
8
J4
13 12
设定电流
A-20
A-22
实际电压
V1
+-
A-45
A-36
A-43
A-39 A-40
分流器
电抗器
- A1 + 1C1 1D1
K1
61 62 71 72
工程名称
文件名称
设计 校对 审核
贾锦 李本伟 李本伟
等离子电源柜S400J-Y
版本标记
V1.0
原理接线图1
• 系统的压力表、压力开关的定期校验
电源柜、隔离变的维护 ：
• 对电源柜、隔离变所处环境制冷、通风装置进
行检查，确保制冷效果
• 对各柜子内进行线路检查 • 对各柜内进行除尘
风机水泵的维护
• 按厂家说明书对风机及水泵进行维护 • 对风机水泵出口的压力表、压力开关进行校验 • 定期清理风机入口滤网
所谈感受 仅为抛砖引玉
1.2电压调整原则：
• 电压与拉弧间隙、电弧长度成正比 • 运行中进阴极维持最佳电压300V、新阴极除外 • 电压调整范围250V-360V
1.3载体风调整原则：
• 风压要大小适中，每台发生器的风压有差别 • 风压在一定范围内与电弧稳定度成反比 • 风压在一定范围内与电弧长度正比 • 参考值11kpa、最佳值要根据实际工况摸索
浅谈等离子点火系统在火电厂应用
浅谈等离子点火系统在火电厂应用摘要：在低碳环保的社会理念指导下，对某电厂等离子点火、常规点火、微油点火在试运行投资和投资总费用等方面进行分析，等离子点火方案给电厂带来了显著的社会效益和经济效益。
关键词：等离子点火；常规点火；微油点火1引言长期以来，火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃消耗大量的燃料油。
电站锅炉的启停及低负荷稳燃一直是燃料油消耗的大户，也大大增加了电厂的生产成本。
2等离子煤粉点火机理等离子点火装置利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场控制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温度大于4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子体火核时，在千分之一秒内迅速释放出挥发物，再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
由于反映是在气固两相流中进行，使煤粉的燃烧速度加快，大大的减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
3等离子点火在电厂应用对于新建机组，由于在试运期间要经过锅炉吹管、整定安全阀、汽机冲转、机组并网、各项分步试验、试运行、消缺等许多阶段，此期间由于锅炉无法完全断油运行，因此要耗费大量的燃油，如果在机组试运初期投入等离子点火系统，将可以大大降低试运期间的燃油消耗，产生巨大的经济效益。
以下计算某电厂以标煤795元/t、油价7000元/t、成本电价0.23元/KWh、年运行5500小时计算。
①常规点火方案常规点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：运行费用：(4000+2000)×7000=4200万元总费用4200=4200万元②微油点火方案微油点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：燃油费用为：(4000+2000)×(1-90%)×7000 =420万元标煤消耗: (4000+2000)×90%× 41800/29271=7711吨标煤费用为：7711×795 =613万元制粉单耗：20 kWh/t；电价格为0.23元/kWh耗电费用：7711×20×0.23 = 3.55万元总费用：420+613+3.55=1036.55万元③等离子点火方案等离子点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：标煤消耗: (4000+2000)× 41800/29271=8568.2吨标煤费用为：8568.2×795 =681.2万元制粉单耗：20 kWh/t；等离子燃烧器耗电：20 kWh/t；电价格为0.23元/kWh耗电费用：8568.2×(20+20)×0.23 = 7.88万元总费用：681.2+7.88=689.08万元等离子点火和微油点火与常规点火方案在基建及试运期间总费用如下：各种方案总费用表投产后的经济性分析：①常规点火油系统运行及维护费用常规350MW冷态启动一次约需6小时(含清洗时间)，耗油约50吨，根据目前国内两台350MW级机组年平均起停次数为5次，则燃油耗费：50×5×7000=175万元供油泵耗电增加：90kW供油泵耗电增加费用：90×6×5×0.23＝0.0621万元一年的总费用：175+0.0621=175.0621万元②微油点火系统运行及维护费用a) 气化小油枪点火运行费用每小时耗油费用：单只气化小油枪出力为100 Kg/h数量：4台耗油费用：0.1×4×7000=2800元气化小油枪每小时运行总计费用：2600元按两台机组气化小油枪每年工作100小时计算, 气化小油枪运行费用为26万元/年(因气化微油点火的压缩空气、油系统由厂用压缩空气和炉前油系统接出，这一部分的运行费用忽略不计)。
等离子点火装置
8 等离子监控系统投运正常，包括等离子燃烧器壁温测量和火焰监视已投运正常。
9 检查等离子燃油热风加热室已具备投入条件，油系统投入管路阀门无漏泄，油温、油压正常，火焰监视已投运正常。
10 等离子点火器投运条件
1） 锅炉吹扫已完成，MFT已复位。
2 等离子冷却水泵的启动
1） 等离子冷却水泵电源送上后，将就地控制柜上两台冷却水泵的“遥控/就地”选择开关置“遥控”或“就地“位置，遥控或就地启动一台冷却水泵。
2） 等离子冷却水泵启动后，应检查水泵及电机声音、振动正常，冷却水系统管道无泄漏，冷却水母管压力正常。
3） 将另一台符合启动条件的等离子冷却水泵投入备用（将等离子冷却水泵的启停开关置“备用”位置），当发生冷却水母管压力低于0.4MPa时，投入备用的冷却水泵在“遥控”方式均自启动。
8 缓慢打开等离子燃油热风加热室油系统供、回油总门（防止低油压保护动作），调整回油调节门保持油压2.6MPa以上。
9 调整等离子燃油热风加热室入口风调节门，调节磨煤机入口一次风量在85t/h以上，磨出口一次风管风速在18m/s～22 m/s。
10 DCS顺控启动一只小油枪，根据该油枪出口火检检测装置判断是否着火,若不着火,立即关闭来油电磁阀,并关闭小油枪分油手动门,查明原因后方可再次点火;若着火,则立即检查点火枪自动退出,并根据着火情况开大小油枪燃烧器的根部风及冷却风门(75%～100%)。密切注意油枪燃烧器的温度指示及燃油热风加热室温度,根据磨煤机出口温度（不得高于80℃，不得低于55℃）来调整小油枪的出力、配风。但需控制小油枪燃烧器壁温、燃烧室壁温在600℃以下及燃油加热器加热室出口温度在360℃以下，防止磨辊轴承超温。
等离子点火系统
等离子点火系统1、点火原理在电弧的作用下，一定压力的空气被电离为高温等离子体，其能量密度高达105～106W/cm2，等离子发生器产生的稳定功率的直流空气等离子体，在燃烧器的中心筒中形成T＞5000K的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，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，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E（E等离子体=1/6E燃油）。
除此之外，等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃贫煤、强化燃烧有特别的意义。
2、系统构成等离子发生器部分：等离子发生器、隔离变压器、整流柜、载体空气系统、冷却水系统。
3、等离子发生器（1）结构设计紧凑，便于现场安装和维护。
（2）等离子发生器的电极材料为新型的复合材料，耐烧蚀，易起弧，电弧稳定，电极寿命长，阴极、阳极寿命可分别达到50和500小时以上。
（3）功率的调节范围大，对煤质变化的适应性强。
（4）有基本型和长杆型两种结构形式，既可适用于燃烧器四角布置，又适用于旋流燃烧器墙式布置。
4、煤粉燃烧器(1) 兼有点火燃烧器和主燃烧器功能，并与锅炉良好匹配，具有锅炉原燃烧器的技术特点和技术性能，比如射流特性、浓淡分离功能、低NOx、喷口摆动功能等。
(2) 由耐高温特种材料铸造而成，使燃烧器长期工作而不被烧损，并且耐磨损，耐冷热冲击,长期使用不结焦，寿命大于一个大修周期。
(3) 适应多种炉型，如切圆燃烧、旋流对冲燃烧炉型等；适应多种类型制粉系统，如中间仓储式、直吹式等。
(4) 根据内燃式燃烧器的温度场布置气膜冷却风，同时具有壁温在线监测功能，使燃烧器安全可靠运行。
火电厂设备及运行课程
火电厂设备及运行课程
摘要：
1.火电厂设备概述
2.火电厂设备的运行原理
3.火电厂设备的运行维护
4.火电厂设备的运行优化
5.火电厂设备的安全管理
正文：
火电厂是利用化石燃料（如煤炭、天然气等）燃烧产生高温高压的蒸汽驱动发电机组发电的厂房设施。
火电厂的设备主要包括锅炉、汽轮机、发电机、辅助设备等。
火电厂设备的运行是指在火电厂中，发电设备和辅助设备按照一定的工作程序进行工作，以实现发电的过程。
火电厂设备的运行原理主要包括：燃料在锅炉内燃烧产生高温高压的蒸汽，蒸汽通过管道送到汽轮机，驱动汽轮机旋转，汽轮机连接发电机，发电机通过旋转产生电能。
火电厂设备的运行维护是指对设备进行定期检修、保养和故障排除，以确保设备的正常运行和延长设备使用寿命。
火电厂设备的运行优化是指通过调整设备的工作参数，提高设备的工作效率和经济效益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
火电厂等离子点火系统简介及其电气设备的运行
作者：田增魁
来源：《电子技术与软件工程》2018年第22期
摘要大型火电厂锅炉的点火和稳燃大多都是采用燃烧重油来实现的。
随着油价的不断升高，火力发电燃油成本也越来越高。
为了减少油耗，引进等离子点火技术，利用直流电将以压缩空气为介质的气体电离，产生功率稳定、定向流动的直流空气等离子体。
该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成局部高温区，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
本文着重介绍等离子点火系统的构成和工作原理，以及电气设备的运行与维护。
【关键词】等离子点火器等离子燃烧器变压器控制柜电弧
大型火电厂锅炉的点火和稳燃大多都是采用燃烧重油来实现的。
近年来，原油价格不断上涨，火力发电燃油成本也越来越高。
电厂为了更好地保证自身竞争力，必须要设法减少燃油损耗，降低运营成本。
而等离子点火技术则有效地解决了这一问题。
河北华电石家庄鹿华热电有限公司（以下简称“鹿华热电”）采用了武汉天和技術股份有限公司生产的THPI-300/600-01型等离子点火装置，利用仪用压缩空气等离子体作为热源，实现助燃，达到节油降本目的。
1 等离子点火系统主要构成
等离子点火系统由等离子点火设备及其辅助系统组成。
等离子点火设备由等离子发生器、等离子点火燃烧器组成，辅助系统主要由压缩空气系统、冷却水系统、供配电系统（含隔离变压器、等离子电源柜、电抗器等）、图像火检系统、监控系统、控制系统、冷炉制粉系统等组成。
2 等离子点火技术介绍
2.1 点火机理
等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子、原子团、离子、电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。
除此之外，等离子体还有再造挥发份的效应，可使煤粉挥发份析出量比通常情况下提高20%～80%，这对于点燃低挥发份煤粉、强化燃烧有特别的意义。
THPI-300/600-01型装置利用直流电将以压缩空气为介质的气体电离，产生功率稳定、定向流动的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一级燃烧筒中形成温度大于4000K、梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子体“火核”受到高温作用，能在10-3秒内迅速释放出大量挥发份，同时也使煤粉颗粒破裂粉碎。
挥发份迅速燃烧释放热量，从而点燃煤粉碳颗粒。
2.2 工作原理
THPI-300/600-01型等离子发生器使用双路载体风来产生高温等离子体，它由阴极、阳极、前进气室、后进气室、引弧装置、开关电源、冷却水腔等部分组成。
等离子发生器采用同轴双气室结构，等离子体弧采用空气压缩形式，阳极和阴极在工作时固定不动，间距保持恒定。
在阴、阳极之间加稳定的大电流，将电极空心筒体中的压缩空气电离成具有高温导电特性的等离子体。
等离子体被前进气室进来的压缩空气压缩，并由后进气室进来的压缩空气吹出阳极筒体，形成连续稳定的高温等离子体流。
THPI-300/600-01型等离子发生器功率在160-
350KW范围内连续可调，其工作原理如图1所示。
与传统的煤粉燃烧器不同，等离子体点火燃烧器是借助等离子体发生器产生的高温等离子体来点燃煤粉的，属内燃型燃烧器。
等离子体点火燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用高温等离子体将煤粉点燃：在建立一级点火燃烧过程中，将经过浓缩的煤粉送入等离子体高温火核中心区域，高温等离子体同浓煤粉混合，伴随着热化学反应，提高煤粉的挥发份含量，强化燃烧过程;后续的煤粉在燃烧器内被分级点燃、火焰逐级放大，可在燃烧器喷嘴处形成3-5米长的火焰。
3 电气系统
等离子点火装置的电气系统主要由6kV高压开关柜、等离子主变压器、低压开关柜、等离子隔离变、直流电源控制柜、电抗器等部分组成。
供电系统取自6kVIA段的一面高压开关柜，接至等离子主变压器，通过等离子低压开关柜接至等离子隔离变压器，再接至直流柜，输出的直流电送至就地等离子体发生器为产生等离子体电弧提供电源。
6kV三相交流电源经主变压器转换为690V交流电，主变压器原边接成三角型，副边接成星型中性点接地，安装在变压器柜内。
690V三相交流电经隔离变压器隔离后引入直流电源控制柜，隔离变压器原边接成星型，副边接成三角型且中性点不接地，从而减少谐波对电源的污染。
直流电源控制柜为等离子体发生器提供直流电源及点火控制。
采用西门子6RA80系列整流装置，将三相交流电源变为稳定的直流电源。
控制系统采用西门子200的PLC模块，配备触摸屏便于故障查询。
平波电抗器产生足够的感抗，保证在等离子体发生器工作特别是启动过程中，电流的平稳。
4 电气设备的运行与维护
4.1 定期试验
等离子点火装置一般是在热备用状态，每月应进行一次试拉弧，每次持续时间为60s即可。
4.2 日常巡检
加强日常巡检力度，注意控制柜显示屏是否有报警以及主变压器、隔离变压器、控制柜的温度是否正常。
4.3 设备检修
结合机组检修，做好高低压开关的综保校验、绝缘测试、直阻测试，变压器实验以及长电缆的检查工作。
4.4 常见故障及处理方法
如表1所示，偶尔报401、402故障时，重新试拉弧3-5次即可。
若是频繁报警，则需对阴阳极面进行清扫、打磨，并注意其使用时间。
在阴极使用150h，阳极使用500h后，进行更换。
5 结语
等离子系统在火电厂锅炉点火中的应用打破了传统意义上的点火，以鹿华热电一台
330MW机组锅炉为例，装设一层等离子燃烧器，安装4台等离子点火器，实现了等离子助燃
点火，每次启炉可节约燃油20t左右。
此外，在出现燃烧不稳定的情况时，等离子点火系统还可以进行稳燃，并且与传统的燃油助燃相比效果明显，维护简单，成本低廉。
可见，利用等离子点火系统，能产生非常可观的经济效益，宜进行推广。
参考文献
[1]郭宪法，等离子技术在火电厂锅炉点火中的应用[J].黑龙江科技信息，2017 （14）.
[2]康国伟，等离子技术在火电厂的应用[Jl，黑龙江科技信息，2015 （35）.
[3] THPI-300/600-01型等离子点火装置说明书.武汉天和技术股份有限公司，2016.。