目录
1 前言———————————————————————————————1
2 等离子点火技术工作原理——————————————————————1 2.1 点火机理———————————————————————————1 2.2 等离子发生器工作原理—————————————————————2
2.3 燃烧机理———————————————————————————2
3 等离子点火系统组成————————————————————————3 3.1 等离子燃烧器—————————————————————————3 3.2 等离子发生器————————————————————————--
4 3.3 等离子电气控制系统——————————————————————4 3.4 等离子压缩空气系统——————————————————————4 3.
5 等离子冷却系统————————————————————————5 3.
6 壁温检测系统—————————————————————————6 3.
7 风烟在线监测系统———————————————————————7
3.8 图像火焰监测—————————————————————————7
4 影响等离子点火的燃烧因素—————————————————————8 4.1 煤粉浓度对燃烧特性的影响———————————————————8 4.2 一次风对燃烧特性的影响————————————————————8
4.3 二此风对燃烧特性的影响————————————————————9
4.4 拉弧功率对燃烧特性的影响———————————————————9
5 等离子燃烧器与传统油燃烧器对比的优点———————————————9
6 等离子点火的不足之处———————————————————————10
7 等离子点火运行中出现的问题————————————————————10
8 解决方法—————————————————————————————11
9 结论———————————————————————————————12 参考文献———————————————————————————————13
电站锅炉等离子点火系统
李鑫西安电力高等专科学校
摘要:本文介绍了等离子无油点火系统的工作原理和系统构成,对该技术进行了应用性试验研究,考察了煤粉浓度、一次风速、二次风量、拉弧功率等因素对其点火性能的影响。通过对比等离点火和油点火的优缺点,并发现一些运行中的问题,并提出一些解决方法。
关键词：等离子点火等离子发生器电站锅炉
1前言
大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核，为了减少重油（天然气）的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等，但是，这些方法已到了尽头，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，等离子煤粉点火燃烧器，采用直流空气等离子体作为点火源，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。
2等离子点火器的工作原理
2.1 点火机理
装置利用直流电流（280---350A）在介质气压0.01-0.03Mpa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率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。
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，促进燃料完全燃烧，除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常情况下提高20% ～80%的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特别的意义。
2.2等离子发生器的工作原理
等离子发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其拉弧原理为：首先设定输出电流，当阴极2前进同阳极1阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。一定压力的空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，其能量密度高达105 ～106W/cm2，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。
图（1）煤粉锅炉等离子发生器
2.3燃烧机理
据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原则设计了多级燃烧器。它的意义在于应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。实验证明运用这一原理及设计方法使单个燃烧器的出力可以从2T/H扩达到10T/H。在建立一级点火燃烧过程中采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心区，10000
℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80%，其点火延迟时间不大于1秒。
3 等离子点火燃烧系统组成
图（2）等离子点火系统
3.1 等离子燃烧器
图（3）等离子燃烧器结构图
等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大，属内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。
3.2 等离子发生器
等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、漩流环及支撑托架组成。等离子发生器设计寿命为8～10年。在两电极间加稳定的大电流，将电极之间的空气电离形成具有高温导电特性等离子体，其中带正电的离子流向电源负极形成电弧的阴极，带负电的离子及电子流向电源的正极形成电弧的阳极。
图(4)等离子发生器
3.3 等离子电器控制系统
等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。其基本原理是通过三相全控桥式晶闸管整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源。其由隔离变压器和电源柜两大部分组成。电源柜内主要有由六组大功率晶闸管组成的三相全控整流桥、直流电抗器、交流接触器、控制PLC等。
3.4 等离子压缩空气系统
压缩空气是等离子电弧的介质，等离子电弧形成后，压缩空气以一定的流速吹出阳极才能形成可利用的电弧。因此，等离子点火系统的需要配备压缩空气系统，压缩空气的要求是洁净的而且是压力稳定的。具体实现方案如下：
1）压缩空气有空压机经过滤装置储气罐出口母管的管道分别送到等离子点火装置。 2）等离子点火装置上的压缩空气管道上设有压力表和一个压力开关，把压力满足信号送回本燃烧器整流柜。
3）压缩空气母管的压力要求为0.5Mpa左右，每台等离子装置的压缩空气流量约为80NM3/h。
图（4）等离子压缩空气系统
3.5 等离子冷却水系统
等离子电弧形成后，弧柱温度一般在5000K到10000K范围，因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必须通过水冷的方式来进行冷却，否则很快会被烧毁。通过大量实验总结出为保证好的冷却效果，需要冷却水以高的流速冲刷阳极和阴极，因此需要保证冷却水不低于0.3MP的压力。另外，冷却水温度不能高于30℃，否则冷却效果差。为减少冷却水对阳极和阴极的腐蚀，要采用电厂的除盐化学水。具体设计方案如下：
1）冷却水系统采用闭式循环系统，由冷却水箱、冷却水泵、换热器及阀门、压力表、管路组成，冷却水泵两台互为备用。系统材质均为不锈钢。
2）冷却水箱、水泵安装保证不振动。
3）冷却水经母管分别送至等离子点火器，单个等离子点火器的冷却水用量约为10T/H，冷却水进入等离子装置后再分两路分别送入线圈和阳极，另一路进入阴极。回水采用无压回水（出口为大气压），等离子点火器回水经母管流经换热器冷却后返回冷却水箱。等离子装置来水管道上设有手动调节阀，用于调整等离子点火器冷却水流量，同时安装有冷却水压力表，过滤器及压力开关（CCS），压力满足信号送回本等离子整流柜。
4）每台发生器来水管路装有压力开关，压力满足信号送至整流柜PLC，保证等离子点火燃烧器投入时冷却水不间断。
5）冷却水采用除盐化学水，通过补水管路为冷却水箱供水。
6）对于两台炉公用冷却水系统，回水分管道加装截止阀
图（5）等离子冷却水系统
3.6 壁温监测系统
为了确保等离子燃烧器的安全运行，在燃烧器的相应位置安装了监视壁面温度的热电偶。热电偶的安装位置是根据数台等离子燃烧器的工业应用情况和燃烧器工作状态下的温度场确定的。安装位置如下图所示。热电偶的型号主要为K分度或铠装热电偶。
加装一次风速测量系统。一次风在线测速装置的组成
4 影响等离子点火燃烧性能的因素
4.1 煤粉浓度对着火性能的影响
煤粉浓度高可降低煤粉的着火热,有利于煤粉的点燃,但煤粉浓度过高会使点火初期氧量补充不足, 增加煤粉不完全燃烧热损失。
图(7)煤粉浓度对着火性能影响的线性图
由此可以看出该等离子点火装置的煤粉浓度适用范围为0.36 ～ 0.52m3/kg。
4.2 一次风速对着火性能的影响
一次风速的高低对煤粉的着火影响较大,一次风速过高,将导致煤粉着火推迟, 燃烧不稳;一次风速偏低, 则容易烧损燃烧器并在一次风管内造成积粉以致堵管。因此,点火一次风速的合理选择对等离子点火燃烧器的煤粉稳定燃烧至关重要。
图（8）一次风速对着火性能影响线性图
冷态启动及温态启动时,一次风速为22～24m/s和24～26m/s ,煤粉燃烧稳定,火焰明亮,可以定为最佳风速。
4.3 二次风量对着火特性的影响
在等离子燃烧器中,二次风主要作用是冷却一次室、二次室壁面以及提供煤粉燃烧的氧量, 但二次风速过高或过低都可能破坏气流的正常混合扰动,从而降低燃烧的稳定性。
图（9）二次风量对着火性能影响的线性图
冷态启动和温态启动时, 增加二次风量将使喷口火焰温度升高,二次风量减少后火焰刚性降低,同时伴有焦块喷出。因此在运行中,为防止一、二次室结焦,不宜将二次风关小。4.4 拉弧功率对着火特性的影响
图（10）拉弧功率对着火特性影响线性图
拉弧功率的变化对火焰温度影响不大, 煤粉一旦被点燃,燃烧情况的优劣主要取决于风粉参数的配比。
5 等离子点火燃烧器，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点：
1)经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的15%～20%，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用；
2)环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境；
3)高效：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，促进燃料完全燃烧；
4) 简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式；
5）安全：取消炉前燃油系统，也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故。
6 等离子点火系统的不足之处
尽管等离子点火能节油而产生很大的经济效益,但是作为一种新型的点火技术，和油点火技术相比较还是有许多不成熟的地方。主要集中在以下几方面：
1)等离子点火技术目前难以真正达到冷态锅炉冷粉点火，不能做到真正无油点火，需要保留锅炉的燃油系统。点火时需要对一次风预热，煤粉进行加热。同时等离子点火前需要用小油枪预热锅炉1～2h。
2)等离子点火技术并不是什么煤种都适用。主要有烟煤、贫煤、褐煤和劣质贫煤。但是都要求煤粉挥发分含量不能低于18%。煤粉挥发分含量偏低，在锅炉点火时就要更多的燃油，这就会降低等离子点火的经济性。
3)等离子点火系统的可靠性稳定性需要提高。由于锅炉的结构不同、等离子点火系统的结构不同、煤质的不同、点火过程中的操作方法的不同，会导致点火效果的不同。问题主要有：等离子枪出口结焦或烧毁、风管内煤粉结焦、等离子拉弧及运行是出现断弧的情况。
4)等离子枪阴极的使用时间太短。目前制作阴极材料有碳棒和金属材料。设计使用寿命一般100～110小时，但实际使用中，70小时左右就要更换阴极。工作超过30小时后就要加强监视等离子燃烧器阴极运行情况，防止因为阴极使用寿命造成燃烧器断弧，对锅炉的正常运转造成影响。
7 等离子点火运行中存在的问题：
1)等离子点火器均存在不同程度的断弧现象，冷态启动更加明显。阴极头烧损严重，机组启动及低负荷助燃不稳定，不能达到设计连续工作时间。
2)点火器阴极控制电机受硬件本身及阴、阳极接触时间的影响，电机经常烧损，阴极进退轨道及电机传动齿不同程度出现磨损，不能有效地保证阴极正常进退。
3)空气加热器小炉膛的打火设备电极采用两极式，无法调整极间距，点火过程中不能可靠打火；打火变压器设计不合理，易烧毁、造成其它控制设备损坏。
4)空气加热器小炉膛的油枪打火变压器控制存在缺陷，造成打火时间继电器损坏，影响等离子进行锅炉冷态启动。
5）等离子阴极水箱的连接件安装结构不合理，存在不同程度的漏水现象。
8 解决方法
1）在试验中发现电流、功率不稳是造成断弧的主要原因.通过调整引弧间距、增大拉弧电流、重新整定压缩空气压力、更换阴极头、清洁阳极，将压缩空气压力限制在0．015～0．02 MPa，更换喉口比原来小的阳极，解决了断弧问题。
等离子点火器自投入以来，阴极头烧损严重，频繁断弧和阴极头烧损有关，而阴极头烧损速度与压缩空气流量有关。等离子点火器阴极最初安装的压缩空气旋流环为乙烯材质，出现过变形。对此在乙烯旋流环内部加了不锈钢衬，支撑旋流环不产生形变。但新的旋流环的旋流孔过大，造成压缩空气压力降低，不能满足点火需要，又对旋流环进行改进，阴极头烧损的现象有所改善。但引弧成功率仍较低，即使引弧成功、燃烧时间也不能达到设计要求，电压、电流、功率曲线变化区间较大，稳定性不高。加大压缩空气截门开度后有所改变。压缩空气压力调整在等离子点火过程中有重要的作用，阳极的喉口大小、拉弧内膛粗细、阴、阳极的拉弧距离、冷却水的温度高低均限制了压力的调整。根据试验数据，对等离子点火阳极结构进行了改进，将阳极喉口缩小，增大阻力，填充拉弧内膛，减少电弧在拉弧内膛的滞留数量和滞留时间。将阳极全部更换成小喉口结构后，进行了长达10 h的引弧试验。10 h 内电流和功率变化很小，压缩空气风压调整范围变宽，阴极银质导电面损耗较小。根据其损耗程度可以推断阴极在当前条件下可以工作70 h左右。
2) 两级延时时间内，电机处于堵转状态，对传动齿损坏较严重。通过调节两级结合延时时间，从而解决了传动齿损坏及电机经常烧损的问题。
3) 针对等离子点火空气加热器油枪打火设备存在的缺陷，电极使用一体化电极，避免了极间距难以固定的问题，同时设计电极正交方向可调，使打火点可以调整在轻油喷入的边缘，着火点可控，满足了燃油点火的要求。
4) 打火时间继电器频繁烧毁的问题。经检查分析发现，电极变压器打火电流通过时间继电器触点导通，大大超过继电器接点额定电流。通过完善控制回路解决了问题。
5）更换等离子点火器水箱和冷却风箱后，解决了冷却风、冷却水泄漏问题。
通过对等离子点火技术的简单分析和说明,能够初步对电站锅炉等离子技术有一定认识和理解,得出以下结论:
1)等离子点火燃烧系统能够直接点燃烟煤, 燃烧稳定、燃烧器不结焦、不烧损,达到锅炉冷态无油启动并列的目的。从而节省了电厂重油使用费用,节约了成本,减少了环境污染.。
2)等离子点火装置的煤粉浓度适用范围为0. 36 ～ 0. 52kg/ kg。冷态启动及温态启动时,一次风速为22 ～ 24m/ s和24 ～ 26m/ s。冷态启动和温态启动时, 增加二次风量将使喷口火焰温度升高。
3)等离子点火技术使用要求煤粉挥发分含量不能低于18%。这样对煤种的选择性选择变小。挥发性大的煤粉燃烧效率变低，这就会降低等离子点火的经济性。
4)等离子无油点火系统在冷态点火前期时,燃烧效率较低,因此如何提高前期燃烧效率应作为今后研究重点。
5)等离子点火器均存在不同程度的断弧现象，冷态启动更加明显。阴极头烧损严重，机组启动及低负荷助燃不稳定，不能达到设计连续工作时间。因此在以后应用中应该提高阴极的材料耐久度并改进阴极结构，防止问题持续出现
虽说等离子技术还存在一些问题,但等离子技术在节约能源、环保、提高经济性方面有着重要的应用意义，电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式，是一项值得推广的技术。其中的问题还有待相关专家一起研究解决，我相信等离子点火技术必然在工业生产领域中有着广阔的发展前景。
1.韩振东.曹宇《等离子点火断弧原因分析及措施》2004
2.金国根.JIN Guo-gen 《燃煤锅炉等离子点火装置的调试及启动》-电力建设2006,27(12)
3.马中杰《等离子点火器的应用研究》2009
4.于国良,李瑞扬,董利《电站锅炉等离子点火技术应用研究》2010
5.郑璐，薛立宗，齐伦《等离子点火系统应用研究》2010
6.田永强《等离子点火设备介绍》2009
7.李明堂《等离子点火系统介绍》2011
8.杨圣春《火电厂等离子点火装置存在的问题与对策》2011
9.黄锏,叶玲,牛涛,苗雨旺《等离子点火燃烧装置》2002
10. 张孝勇,陈学渊,罗泽斌,徐海康,李春岩,鞠胤宏《等离子点火技术在烟煤锅炉上的应用》[J];中国电力;2002
11. 徐程宏，刘庆鑫，温智勇《燃煤锅炉应用等离子点火技术的起动特性分析》[J]；广东电力;2006
（注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待您的好评与关注！）
焚烧火炬 1 焚烧火炬系统简介 沼气焚烧火炬是温室气体减排、降低恶臭和异味、安全生产以及防止污染改善周边环境的必要组成设备。沼气焚烧火炬一般是由辅助进气系统、塔体、燃烧器和自动控制系统组成，如图1所示。康达公司凭借其在垃圾填埋厂发电工程的多年项目经验，结合我国垃圾填埋场的具体实际情况，研发了具有自主知识产权的填埋气（沼气）焚烧火炬。 KDHJ300系列火炬为方体底座，圆柱形塔状结构。每小时最大可焚烧填埋气300立方米，最小可焚烧20立方米。负荷调节灵活，调节比达20-300立方米。这完全能够满足沼气产气高峰期和产气量逐年减少的情况下的焚烧要求。为了减少运行费用，燃烧器采用低压头大气式燃烧方案，燃烧空气靠火炬塔体的抽吸作用提供，流量则分别由两个进气百叶窗的开度调节。同时火炬具有自动点火、烟气温度控制、熄火保护、断电保护和回火安全保护等功能，尤其是它能在各种恶劣气象条件（如暴风暴雨）下正常稳定地工作。火炬的设计符合SH3009-2001《石油化工企业燃料气系统和可燃气体排放系统设计规范》、GB50236-98《现场设备、工业管道焊接施工及验收规范》、GB3096-93《城市区域噪声排放标准》及《大气污染排放限值》等国家有关标准。 图1 填埋气焚烧火炬
2 技术参数 表1 KDHJ300主要技术参数 序号项目参数 1 沼气压力8－10kPa 2 沼气气额定流量300m3/h 3 负荷调节范围20-300 m3/h 4 火焰燃烧温度800℃-1000℃ 5 烟气排放温度500-700℃ 6 沼气进气管径DE200 7 工作用电≤100W 8 装机容量≤1.5kW 9 高度 6 m 10 外径 1.2 m 11 重量 1.25t 3 系统特点及功能 5.3.1 系统特点 ①、专门针对填埋气、沼气、瓦斯等低热值气体设计。 ②、燃烧效率高，达到95%以上。 ③、负荷调节灵活，调节比达20-300立方米。 ④、燃烧安全，火焰稳定。 ⑤、强大的控制功能，便利的操作系统。 ⑥、能适应各种气象条件。 ⑦、较长的使用寿命。 ⑧、烟气排放少。 ⑨、噪音低。 ⑩、可做CDM项目。 5.3.2系统功能 康达公司的沼气焚烧火炬系统是一个独立、完整的系统，主要包括以下功能： 1)沼气在进入抽气风机之前，具有相应的除湿、过滤等工艺，以满足设备的长期、稳定运 行的需要。我们公司设计的系统工艺流程为：沼气→除湿过滤→抽气风机→监测仪表→阻火器→火炬。
微油点火与等离子点火应用方式的比较 一、等离子点火与微油点火的工作原理 1、等离子的点火原理是：利用直流电流在等离子载体空气中接触引弧，并在强磁场控制下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，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，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和成分发生变化，有助于加速煤粉的燃烧，大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。这样就可以用很低的能量点燃部分煤粉。然后，以内燃，逐级放大的方式，将整个燃烧器点燃，实现用等离子弧直接点火的目的。 2、气化微油点火燃烧器的工作原理是：先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达1500～2000℃。微油气化油枪燃烧
形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。 二、等离子点火与微油点火的系统组成 1、等离子点火系统主要有：等离子体点火燃烧器、等离子体发生器、等离子体电源及控制系统、冷炉制粉系统、风粉在线检测系统、压缩空气系统、循环冷却水系统以及火焰检测等系统构成。 等离子燃烧器改造一般布置在下层原主燃烧器位置，将该下层燃烧器一部或全部改造为等离子燃烧器，600MW以下的锅炉，一般每台炉设2～6台等离子燃烧器。 2、气化微油点火燃烧器一般安装在最下层的一层或二层主燃烧器位置，安装数量与等离子基本相同。 系统构成：由燃油系统、送粉系统、控制系统、辅助系统等部分组成。 燃油系统由燃油系统、压缩空气系统、高压风系统及气化小油枪等组成。 控制系统根据机组控制系统不同而采取不同方式，主要有就地手动控制与远程保护、PLC控制与FSSS联合保护、DCS控制与BMS（或FSSS）保护等几种。
- 38 - 技术交流 石油和化工设备2011年第14卷 煤化工火炬装置的调试技术 竺洪亮，邬晓涛，杨亮英，薛加科，杜悦，朱腾 （重庆川仪自动化工程检修服务有限公司， 重庆 401121） [摘 要] 阐述了煤化工企业中常规火炬装置的调试，针对火炬装置调试过程中经常发生的典型故障提出了见解和解决方法。[关键词] 煤化工；火炬装置；调试；高能点火器 作者简介：竺洪亮（1974—），男，重庆人，本科毕业，工程 师，在重庆川仪自动化工程检修服务有限公司从事自动化检修与管理工作。 随着大型煤化工企业的陆续投运，火炬装置在煤化工企业中的投运要求也相应提高。所有火炬装置完成安装后或大修结束后都必须按行业标准进行调试，调试合格后火炬装置方可投运。本文对火炬装置的调试要点进行一些阐述。 1调试前的准备工作 调试前应依据相关资料编制调试大纲，保证整个过程的计划性、严密性、科学性和可行性。部分设备和管线可能发生更换、改造，因此必须对照工艺流程图和管道布置图，核对现场设备和管线是否已按图纸施工，是否存在其他缺陷。核对无误后方可逐步试运，试运合格后进入备运状态。 2 按调试大纲分步试运 2.1 管线吹扫调试 火炬系统装置启动前，全部公用系统应处于可连续使用的状态，燃料气、仪表压缩空气、蒸汽管线和内传焰管道应吹扫干净，保持管道通畅，各阀门无泄漏。2.2 仪控设备调试 调节仪表、指示仪表、警报系统动作正确可靠；调节阀开度与调节器控制信号调试合格；检查各装置控制的压力、液位、流量、温度信号是否正确，与仪表位号应对应正确；自动点火系统是否可正常工作；燃料气管线上的气动切断阀工作是否正常；检查操作室高空点火系统盘面按钮工作是否正常；控制程序组态及参数设置是否符合工艺要求；系统内电器设备应接线正确，动作正常；地面内传焰点火器、高空点火器工作正常；高空障碍灯工作正常。2.3 公用工程分步调试2.3.1 蒸汽投用 打开所有疏水器旁路阀和排凝阀；微开蒸汽总阀，引入蒸汽进行暖管，手动调节闸阀，待排出蒸汽后，关闭排凝阀和疏水器的旁路阀，改用疏水器；确认蒸汽在水封罐和分子封处排出后，关闭各路闸阀；打开蒸汽总阀。至此，蒸汽引进完毕，进入备用状态。2.3.2 仪表空气投用 关闭地面内传焰点火器的压缩空气进口阀，打开压缩空气管总阀，确认压缩空气压力的读数在0.45～0.6MPa 之间。至此，压缩空气引进完毕。 2.3.3 燃料气投用 关闭地面内传焰点火器上的燃料气进口总阀，关闭各路高空点火装置管路总阀，关闭长明灯管路总阀，确认相应压力表读数不小于0.2MPa 。至此，燃料气引进完毕。在甲醇系统运行过程中，有甲醇驰放气时，为了节约能源，此时必须将液化石油气切换成甲醇驰放气作为燃料气使用。切换阀门在出液化气工段的管廊上，切换时先关闭液化气去火炬系统的截止阀，然后缓慢开启甲醇驰放气去火炬截止阀，直至全开，燃料气即切换完毕。2.4 氮气引进 2.4.1 放空管吹扫完毕后，应立即将氮气管线上截止阀打开，将氮气引入筒体对其进行连续吹扫置换。 2.4.2 打开氮气总阀并调节自力式调压阀，同时观察限流孔板前压力表的读数，应在0.08～0.15MPa 之间（不得低于0.08MPa ）。至此氮气引进完毕。2.5 系统点火调试
#4炉等离子点火装置运行规程 (试行) 批准：李富民 审核：高彦飞 编制：顾可伟 华能平凉电厂运行部 2003年9月
华能平凉电厂#4锅炉安装的等离子燃烧系统由烟台龙源电力技术有限公司提供，装置分点火系统和辅助系统两大部分，点火系统由等离子燃烧器、等离子点火器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成，辅助系统由压缩空气系统、冷却水系统、图像火检系统、一次风速在线测量装置等组成。 等离子点火系统共设计有四套等离子点火装置，其中四支等离子燃烧器分别装在锅炉A层四支主燃烧器位置，替换锅炉原有的煤粉燃烧器，等离子点火器安装在燃烧器侧面，四套电源控制柜和隔离变压器安装在380V工作段配电室，可以通过DCS或安装在主控室立盘上的触摸屏进行控制。 等离子点火器为磁稳空气载体发生器，它由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。阳极由高导电率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其拉弧原理为：首先设定输出电流，当阴极3前进同阳极2接触后整个系统具有抗短路能力且电流恒定不变，当阴极缓慢离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉开喷管外部。一定压力的空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，其能量密度高达105－106W/cm2，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。 一、设备规范： 1、冷却水系统：等离子装置在点火过程中要产生大量的热量，为冷却等离子装置的阳极和线圈，等离子点火装置中设计有专门的冷却水系统。冷却水取自300T除盐水箱，由两台TFW80-250型水泵供水，两台泵互为备用。冷却水经母管分别送至四个等离子发生器，单个等离子发生器的冷却水用量为8T/H，冷却水进入等离子装置后再分两路分别送入线圈、阴极、阳极，回水采用无压回水，出入口压差不小于0.2MPa。冷却水回水经回水母管返回至除盐水箱。
目录 1 前言———————————————————————————————1 2 等离子点火技术工作原理——————————————————————1 2.1 点火机理———————————————————————————1 2.2 等离子发生器工作原理—————————————————————2 2.3 燃烧机理———————————————————————————2 3 等离子点火系统组成————————————————————————3 3.1 等离子燃烧器—————————————————————————3 3.2 等离子发生器————————————————————————-- 4 3.3 等离子电气控制系统——————————————————————4 3.4 等离子压缩空气系统——————————————————————4 3. 5 等离子冷却系统————————————————————————5 3. 6 壁温检测系统—————————————————————————6 3. 7 风烟在线监测系统———————————————————————7 3.8 图像火焰监测—————————————————————————7 4 影响等离子点火的燃烧因素—————————————————————8 4.1 煤粉浓度对燃烧特性的影响———————————————————8 4.2 一次风对燃烧特性的影响————————————————————8 4.3 二此风对燃烧特性的影响————————————————————9 4.4 拉弧功率对燃烧特性的影响———————————————————9 5 等离子燃烧器与传统油燃烧器对比的优点———————————————9 6 等离子点火的不足之处———————————————————————10 7 等离子点火运行中出现的问题————————————————————10 8 解决方法—————————————————————————————11 9 结论———————————————————————————————12 参考文献———————————————————————————————13
火炬装置操作规程 第一章工艺技术规程 (3) 1.1 装置概述 (3) 1.2工艺流程简述 (3) 1.3 工艺设计数据和指标 (3) 1.3.1 工艺数据表 (3) 1.3.2 公用工程消耗表 (4) 第二章开工规程 (6) 2.1 开工操作 (6) 2.1.1 开工前的准备 (6) 2.2 公用管线启用程序 (8) 2.2.1 蒸汽引进 (8) 2.2.2 压缩空气引进 (8) 2.2.3 燃料气引进 (8) 2.2.4 氮气引进 (9) 2.3 火炬点火操作 (9) 2.3.1 点火前必备的条件 (9) 2.3.2 现场手动点火 (10) 2.3.3 自动控制点火 (10) 2.3.4 相关注意事项 (11) 第三章停工规程 (12)
3.1 停工操作 (12) 3.1.1 火炬气停止排放 (12) 3.1.2 停用长明灯 (12) 3.1.3 废液排放 (12) 3.1.4 火炬装置盲板清单 (12) 第四章主要系统控制操作规程 (12) 4.1 主要控制方案 (12) 4.1.1 点火系统控制 (12) 4.1.2 日常控制要求 (13) 4.1.3 辅助系统控制 (13) 4.1.4 火炬凝液系统 (15) 4.1.5 仪表空气管 (15) 4.1.6 内传焰管道 (15) 4.1.7 氮气系统启动 (16) 第五章装置主要连锁及DCS控制系统 (16) 5.1 装置主要连锁 (16) 第六章事故处理预案 (16) 6.1 生产过程事故处理和异常情况的操作方法 (17) 6.1.1 回火爆炸 (17) 6.1.2 硫化氢中毒 (17) 6.1.3 电气故障及排除 (18) 6.1.4 DCS故障及排除 (18)
管理制度编号：YTO-FS-PD820 等离子体点火安全注意事项通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
等离子体点火安全注意事项通用版 使用提示：本管理制度文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1.总则 1.1 为了保证等离子体点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行和维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项； 1.2 该注意事项适合于等离子体点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员； 1.3 烟台龙源电力技术股份有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子体点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调； 1.4 现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求； 1.5 烟台龙源公司必须提出等离子体点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲； 1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子体点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。
东胜发电有限公司（以下简称东胜公司）锅炉系上海锅炉厂制造的亚临界压力参数、自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、紧身封闭、固态排渣煤粉炉。锅炉燃用东胜本地烟煤。锅炉的制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台液压变加载中速磨煤机。锅炉启动点火系统采用烟台龙源——DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，配有2层等离子体点火系统，配置在A、B层燃烧器上，无燃油系统。 磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机,出力10~46t/h。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤种、煤量的适应性。 等离子体煤粉燃烧器选型为烟台龙源电力技术股份有限公司的DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可直接引燃煤粉，实现锅炉的冷态启动。该系统主要有以下几部分组成： 等离子体发生器——产生电功率为50～150kW的空气等离子体； 直流电源柜（含整流变压器）——用于将三相380V电源整流成直流电，用于产生等离子体； 等离子体煤粉燃烧器——用于与等离子体发生器配套使用，以引燃烧煤粉； 等离子体点火机理： 原煤主要来自内蒙古东胜周边地区，燃煤水份大，挥发份高，易着火，易磨制。 两年来累计启动15次，低负荷稳燃56次（负荷低于120MW），锅炉灭火后恢复3次，等离子在上述事件发生时，其应用特点： 经济：采用等离子体点火技术，2008年至2009年全年使用等离子体点火系统耗时329小时，阴极头更换6次。若使用柴油，平均每小时耗油4t/h，则消耗柴油1316t。两者比较，其维护费仅是使用柴油费用的10%以下，对于电厂，其经济费用节省是相当可观的； 环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦
等离子点火装置说明书 目录
1.概述 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的指标来考核，为了减少重油(天然气)的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等。但是，这些都是传统意义上的节油技术，节油效果是有限的，还不能达到最终不用油的目的，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火装置，采用直流空气等离子体作为点火源，可点燃挥发分较低的贫煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。采用等离子点火装置，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点： ●经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的，15％~20％，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用； ●环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境； ●高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子(C、H、0)、原子团(OH、H2、O2)、离子(O-2、H-2、OH-、O-、H-)和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧； ●简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式； ●安全：取消炉前燃油系统，也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故。 结论： 既然采用等离子技术点燃煤粉锅炉经济、高效、简单、安全、环保，有百利而无一害，当然是燃煤锅炉的首选设备，是目前燃油系统改造的最佳替代产品。
等离子点火技术 发电分公司王鹏恒 引言 从我国目前的能源结构中分析，油资源短缺是一个不争的事实，我国每年所消耗的石油都要大量依靠进口来满足国内日益增长的需要，这是一项耗费巨额资金的经济活动!面对国内油资源短缺这一严峻事实，我们迫切需要节约燃油来减少进口!当前情况下石油已成为影响我国能源安全和经济发展的重要战略物资，通过节约和寻找燃油替代品来保证国家能源和经济安全已经被提上了重要日程。为了满足燃煤机组的无油点火，等离子燃烧技术应运而生! 随着科技的发展，等离子点火技术已经得到很大的进步，在国内很多电厂中得到使用，而且使用效果良好，可以在保证机组安全的基础上为发电企业节约部分发电成本，已经逐渐成为电厂的主流点火方式。 当前，等离子系统主要涉及到发电行业的大型燃煤火力发电厂，主要应用于发电厂煤粉锅炉的启动、点火和稳燃。当然，也涉及应用于其他行业或者类似领域的煤粉锅炉的点火和稳燃。通过等离子点火技术的广泛使用，逐渐代替了传统的燃油点火，从而实现了节能减排，对企业的经济效益有了很大提高。同时在等离子点火中运用电除尘技术，使得颗粒物的排放明显减少，这项技术也适应了当前对燃油这一紧缺资源的节约，在国家提倡绿色能源的今天，等离子技术定将得到进一步发展，从而实现良好的社会和经济效益。 1 等离子点火系统 1.1 等离子点火系统的原理 等离子点火技术是一种新型的锅炉点火燃烧技术，等离子体直接点燃煤粉替代燃料油的原理是：它利用电弧电离空气流（也可以是其它气体）形成高温等离子体，利用水冷通道、自身磁场、外磁场以及气体旋流等稳弧方法来控制该等离子体，使其定向流动则形成了高温等离子射流。让煤粉通过此高温等离子射流，煤粉颗粒则在瞬间析出挥发份，再造挥发份、爆燃，在完全没有任何
火炬点火装置的性能及在生产运行中调试方法和技巧 本文主要介绍火炬系统功能简介和在天然气处理站生产中的运行特点，以及在检修维护时的调试方法和技巧。 标签：火炬系统简介火炬系统特点系统调试方法 0 引言 本文主要介绍火炬系统功能简介和在天然气处理站生产中的运行特点，以及在检修维护时的调试方法和技巧。本人就针对克拉玛依“克75天然气处理站、盆五天然气处理站、滴西10天然气处理站、莫7莫11天然气处理站、呼图壁天然气处理站”等天然气处理站，来介绍火炬系统在运行中常见调试方法和技巧。 1 PYH-4型放空火炬燃烧系统概述 1.1 火炬燃烧系统简介目前上述天然气处理站放空火炬燃烧系统均是采用濮阳市亚华电仪有限公司的产品，主要针对各油气田、液化气处理站等中小型燃气放空火炬设施研制生产的：集点火、燃烧、火焰监空、安全放空于一体的节能环保型火炬燃烧系统。它有PYH-4H型火炬燃烧器，PYH-432通用型火炬点火装置或PYH-434型无源高效点火装置、PYH-443型紫外火焰探测器、PYH-432A 型手动点火控制箱或PYH-421型自动点火控制柜及PYH-464火炬通用节能型常明灯等组成。 PYH-4H型火炬燃烧器及PYH-432通用型火炬点火装置、PYH-464火炬通用节能型常明灯具有：抗风能力强、结构合理、安装操作简便、寿命长、高效节能的特点；火炬火焰检测采用PYH-443型紫外火焰探测器，可对火焰进行远距离监控，它是本公司对火炬进行火焰探测的专用产品，具有灵敏度高、抗干扰能力强（无误报）、无滞后、寿命长的特点；火炬点火自动控制采用西门子PLC，性能稳定可靠，可更好的实现对火炬设施的点火监控，且配套方便。 另外，考虑到解决僻远地带火炬现场无交流电源，不能釆用高压电弧对火炬进行点火的困难，特设计生产出了“PY H-434型无源高效点火装置”，它在保留原“PYH-432通用型火炬点火装置”主要功能特点的基础上进一步改进了结构性能，降低了对电源的要求，增加了便携式储电装置，可在现场无交流电源的特殊环境下方便地实现高压点火，保证了火炬设施的安全。PYH-4型火炬燃烧系统具有安全、环保、点火可靠，使用简便等特点，是中小型放空火炬的理想选择。 1.2 PYH-4型放空火炬燃烧系统主要功能特点：燃烧器集众家所长，结构合理，放空气体燃烧充分，寿命长；抗风能力强、燃烧稳定、无烟、噪音小、无回火现象；不需蒸汽助燃，节约投资和系统运行成本；手动、自动点火控制、火焰远距离监控，功能齐全、配套方便；专用高可靠型火炬点火装置、自动点火安全可靠、操作简便；专用型火炬火焰探测装置，监测火焰准确可靠、不滞后、无误
等离子燃烧技术在泰州电厂2*1000MW超超临界燃煤机组中的应用 泰州电厂蒋德勇摘要：本文介绍了等离子燃烧技术的原理，结合泰州电厂选用的设备，从运行的角度介绍了等离子燃烧技术在煤粉锅炉中的应用情况。 关键词：等离子燃煤机组超临界 等离子燃烧技术是采用空气等离子体作为点火源，在电弧的作用下，将一定压力的空气电离为高温等离子体，从而点燃煤粉的一种新型燃烧技术。它的出现改变了大型煤粉锅炉点火和稳燃依靠重油、轻油或天然气等燃料来实现的历史。近年来能源紧张，燃油价格不断上涨，为等离子燃烧技术的应用提供了契机。泰州电厂作为国内首批1000MW机组，成功的将等离子燃烧技术应用到实践，实现了锅炉的无油或少油启动，既节约了电厂的成本，又改善了电厂的生态环境。 等离子燃烧器利用直流电流在介质气压0.01~0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率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，也有助于煤粉的燃烧。为保护等离子装置本身，需用水冷却阴、阳极和线圈。所需冷却水采用闭式循环水，水压在0.6MPa 左右，经等离子冷却水泵加压后进入等离子装置。 等离子点火装置的结构和组成及原理如图1～2所示： 图 1 等离子装置的结构和组成
图2 等离子点火原理图 泰州电厂选用的是哈锅在日本三菱公司技术支持下设计制造的超超临界变压运行直流锅炉。本锅炉采用三菱重工（MHI）开发的低NOx的改进型PM主燃烧器和MACT燃烧技术。燃烧器采用无分隔墙的八角双火焰中心切圆燃烧大风箱结构。全摆动式燃烧器，共设六层三菱低NOx PM一次风喷口，三层油风室，一层燃烬风室、十层辅助风室和四层附加风室（Addition Air）。等离子燃烧器布置在A层燃烧器中，在锅炉点火及稳燃期间，可以替代油枪起到点火和稳燃的作用。在锅炉正常运行中，具有主燃烧器的功能，其出力及燃烧工况与其他层燃烧器一致。由于安装等离子燃烧器，在燃烧器摆角改变时，A层燃烧器不参与摆动，但这并不影响燃烧器摆角对过热器及再热器及过热器的调节。 燃烧器的结构布置如图3所示：
焦炉火炬放散点火系统方案 针对焦炉窑头放散及高塔放散自动点火系统的技术要求，我方与贵厂技术人员进行了深入的沟通及技术交流，由于全套进口放散点火系统造价较高，考虑到性价比不太理想，现本着实用、简便、造价低的原则提出我们的方案。 一、窑头部分放散点火系统： 1、总述： 该焦炉窑头部分为8个放散出口，每个放散出口配备一套GDQ-20型高能点火装置，可实现煤气放散的自动点火。该点火装置点火能量大，发火端耐高温，抗积碳，抗结焦，不受外界环境（温度、湿度、风速、气压）影响，点火可靠且安装方便。 2、组成： 该高能点火装置由点火器、高压直角点火杆、高压连接导线组成。 3、功能：当需要点火时，给点火器通电AC220V 50Hz点火器发出点火信号经高压导线传至点火杆，在点火杆头部发出能量为20J的电火花，煤气遇火花后点燃，实现点火功能。点火信号可由控制开关控制也可由上下游系统信号控制。 4、安装： 将高压直角火杆安装在每个方散口出口处，将点火器安装在放散口附近或控制箱内，点火杆与点火器之间用高压导线连接，应保证点火器与点火杆之间的距离≤10m以内，5m为最佳。建议将点火器安装在控制柜或防护箱内。 5、单个放散口点火系统示意图：
窑头放散管高压点火杆 固定卡 高压点火线高能点火器 二、高塔部分放散点火系统： 1、总述： 该焦炉高塔部分考虑到高度因素大气压及风速的影响，在放散出口处配备两套GDQ-20型高能点火装置，可实现煤气放散的自动点火。该点火装置点火能量大，发火端耐高温，抗积碳，抗结焦，不受外界环境（温度、湿度、风速、气压）影响，点火可靠且安装方便。 2、组成： 每套高能点火装置由点火器、高压直角点火杆、高压连接导线组成。 3、安装： 分别将两支高压直角火杆对称安装在方散口出口处，将点火器安装在放散口附近或控制箱内，点火杆与点火器之间用高压导线连接，应保证点火器与点火杆之间的距离≤10m以内，5m为最佳。 4、功能：当需要点火时，给点火器通电AC220V 50Hz点火器发出点火信号经高压导线传至点火杆，在点火杆头部发出能量为20Ｊ的点火花，煤气遇火花后点燃，实现点火功能。点火信号可由控制开关控制也可由上下游系统信号控制。 5、高塔放散点火系统示意图：
管理制度编号：LX-FS-A54025 等离子体点火安全注意事项标准范 本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
等离子体点火安全注意事项标准范 本 使用说明：本管理制度资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1.总则 1.1 为了保证等离子体点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行和维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项； 1.2 该注意事项适合于等离子体点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员； 1.3 烟台龙源电力技术股份有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子体点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协
调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调； 1.4 现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求； 1.5 烟台龙源公司必须提出等离子体点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲； 1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子体点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。 2.人身安全 2.1 维护等离子体发生器（更换阴极、阳极等）时应首先停止等离子体发生器，切断整流柜控制电源，并切换至就地控制位置，拔出交流侧保险，并挂"有人工作，禁止操作"警示牌，确认等离子体发生器无电后方可开始工作； 2.2 在就地观察炉膛燃烧情况时身体应站在观火
第二章等离子点火煤粉燃烧器工作原理 2.1 点火机理 本装置利用直流电流（280---350A）在介质气压0.01-0.03Mpa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率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=1/6E油）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，促进燃料完全燃烧，除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常情况下提高20% ～80%的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特别的意义。 变，当阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。一定压力的空气在电
图2.2 燃烧机理图
采用提前补氧强化燃烧措施，提前补氧的原因在于提高该区的热焓进而提高喷管的初速达到加大火焰长度提高燃尽度的目的，所采用的气膜冷却技术亦达到了避免结焦的目的（1998年获专利）。 第四区为燃尽区，疏松碳的燃尽率，决定于火焰的长度。随烟气的温升燃尽率逐渐加大。 第三章 等离子点火燃烧系统组成 3.1 等离子点火燃烧系统 3.1.1 燃烧系统 等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大，属内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。 如图3.1所示，等离子发生器产生稳定功率的直流空气等离子体，该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 II III 等 离 子 发 生 器 一次风 I 气膜风 等离子弧 图3.1 等离子燃烧器示意图 风箱 中心筒 撞击式浓淡块
培训资料等离子点火技术基本原理与系统- 1
等离子点火技术基本原理 与系统 烟台龙源电力技术股份有限公司 2008年7月
目录 1．概述 (3) 1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 (3) 1.2 等离子点火技术的发展历程 (4) 2．等离子发生器及其辅助系统 (5) 2.1 等离子发生器工作原理 (5) 2.2 等离子冷却水系统 (7) 2.3 等离子载体风系统 (9) 2.4 等离子电源系统 (13) 3．等离子燃烧器及其工作原理 (15) 3.1 等离子燃烧器结构特点 (15) 3.2 等离子燃烧器点火原理 (16) 4．等离子点火风粉系统 (17) 4.1 中储式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (17) 4.2 直吹式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (18) 4.2.1直吹式制粉系统蒸汽加热器制备热风方案 (18) 4.2.2直吹式制粉系统燃油加热器制备热风方案 (20) 5．等离子点火监控系统 (23) 5.1 等离子燃烧器壁温测量系统 (24) 5.2 一次风风速测量系统 (24) 5.2.1一次风在线测速装置的组成 (24) 5.2.2测速管的选择 (25) 5.3 图像火焰监视 (26) 6．等离子点火控制系统与锅炉FSSS、DCS的连接 (27) 6.1 等离子点火控制系统 (27) 6.2 等离子点火系统与锅炉的连接 (28)
1．概述 1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 火力发电机组中的煤粉锅炉，其点火及低负荷稳燃的传统方法是燃用柴油、重油或燃气。这种方法运行成本高，以一台670t/h锅炉为例，在冷态启动过程中，要耗费约50t轻质柴油。据统计，每年全国仅电站锅炉因点火及低负荷稳燃就消耗数百万吨燃油。大量的燃油消耗，以及因此而带来的燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用，无疑加大了发电成本。同时，由于油煤混烧，使锅炉的技术和经济指标下降。据有关资料表明：锅炉燃煤过程中，同时燃烧具有高反应性能的燃油将降低锅炉机组的经济生态效益，主要表现在增加燃料固体未燃尽热损失10%～15%，降低锅炉机组的传热系数2%～5%，增加水冷壁高温腐蚀速度，降低锅炉设备的运行可靠性，在一定条件下增加NO X、SO X等污染物的排放量30%～40%。而且在煤油混烧期间电除尘器不能投入，造成了一系列的环保和社会问题。 为了解决上述问题，开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器便成了一直公认的一条途径。近三十年来，世界各国科技人员在这方面做了大量的工作，开发了一些新式煤粉直接点火燃烧器，取得了一些成果。例如从上世纪80年代以来相继开发研制的浓、淡分流，大速差等多种形式预燃、稳燃燃烧装置、小流量油枪及主燃烧器改进(钝体、夹心风)等煤粉点火稳燃装置，但工业应用表明：以预燃室为特征的少油煤粉直接点火燃烧器在不同程度上还存在易结渣、烧损，使用期短等弊端而影响了它的广泛推广应用。同时，开发出来的煤粉直接点火燃烧器没有把点火技术和稳燃技术有机地结合起来，障碍了这一技术的推广。 煤粉锅炉等离子点火与稳燃技术实现了点火技术与稳燃技术的有效结合。该技术是一项以热等离子体作为煤粉激发热源，直接点燃煤粉，启动锅炉，并可在锅炉低负荷时稳定锅炉燃烧的新技术。其基本原理是：将具有4000℃以上的高温直流电弧空气等离子体输送到专门设计的等离子燃烧器内，使流经该燃烧器的煤粉在等离子体高温和热化学作用下瞬间被点燃，煤粉在燃烧器内着火后喷入炉膛，从而达到了锅炉点火和助燃不用燃油的目的。 煤粉锅炉等离子点火技术主要由等离子发生器、等离子燃烧器、冷炉制粉系统、图像火焰检测系统、一次风速测量系统和相应的控制系统组成。
第一章总述 第一节装置概况 一、装置规模 本装置适用于神华煤液化项目污水处理场生化单元EPC总承包项目的甲烷燃烧系统设备。可处理154污水处理场生化单元所产生的全部沼气，处理量为175.2万Nm3/年，最大负荷：400 Nm3/h，最小负荷50 Nm3/h。所有设备和生成的排放物满足国家有关安全、环保等强制性标准要求。 二、装置的平面布置 本甲烷燃烧装置所有设备布置在10X10米界区内。大门向北，位于界区的东北角。所有管道来自于东南角的东面。主要设备火炬燃烧塔布置在界区的西北角、水封罐布置在东南角、备用气源储瓶间布置在南侧、电仪控制柜布置在北侧的大门旁边。详细布置见图（平面布置图：PYH-SDCL-01-012）。三、装置组成 本甲烷燃烧装置主要由水封罐、地面火炬（由燃烧器组、防辐射隔热罩和防护墙组成）地面火炬自动点火系统等组成。 第二节装置的设计基础 一、原料及产品性质 本甲烷燃烧装置的用途为：将来自于154污水处理场生化处理单元所产生的全部沼气进行焚烧处理，使其满足国家强制性污染物排放环保标准，没有产品产出。 二、物料平衡 （本条不适应于本装置） 三、化工原料消耗 （无） 四、能料消耗 ●燃烧气 正常情况下由需处理的沼气支持运行，不额外消耗燃料。当装置刚开工 时可能沼气的甲烷含量低，不足以支持燃烧，此时需要消耗备用的瓶装 液化气，消耗量为：1.5Kg/h。 ●蒸汽 不消耗 ●水 本装置只有水封罐消耗新鲜水，水封罐采用溢流水形式稳定水封面高度，消耗量为：冬季0.6m3/h。 五、综合能耗 ●供电：380V/AC 50Hz 5kw ●仪表系统: 0.3kw ●电伴热: 2.5kw (仅冬季用) ●点火：500kw(短时) ●照明：600w(仅晚上用) 六、生产控制分析 （不需要） 七、装置控制分析
等离子点火技术在鲁北电厂的应用 本文介绍了等离子点火技术的发展过程和基本原理，以及在鲁北电厂实际应用的情况。 标签：等离子点火应用原理 1 等离子点火技术的意义 我国的能源结构是煤多油少，这就决定油价的起伏，制约着发电企业的成本，节约石油就显得十分重要。特别是能源危机的来临，使用清洁、可替代的能源就更为重要。等离子点火技术，就为我们电力企业节约锅炉启动及低负荷助燃油提供了解决办法。事实表明，等离子点火技术在新建机组上，节约效果特别明显。有资料显示：内蒙古托克托电厂600MW机组投产中采用了等离子点火，从首次点火到1号机组“168满负荷试运”完成，节约燃油达2000t以上。 2 等离子点火技术的发展过程 2000年12月，等离子点火技术在佳木斯发电厂100MW中储式制粉系统燃用烟煤的锅炉中，成功的实现了冷态点火，是我国等离子点火技术在工程上的首次应用。2001年3月以来，等离子点火技术有了明显的发展。首先将直流主燃烧器改造为等离子燃烧器，然后将该技术应用于直吹式双进双出磨煤机制粉系统锅炉的旋流燃烧器上。随着技术发展，该技术逐渐应用于200MW、300MW及600MW.2003年，等离子点火技术实现首台褐煤600MW机组的点火，拓展了等离子点火技术煤种适应范围。2006年，等离子点火技术成功应用于玉环电厂1000MW机组，是目前我国最大火电机组应用此技术的典范。 3 等离子点火技术原理 等离子点火装置是利用直流电流在0.004MPa~ 0.03MPa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，该等离子体在专门设计的燃烧器中心燃烧筒中形成温度T 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，受到高温作用，在1*10-3s内迅速释放出挥发物，并破裂粉碎而再造挥发分，迅速燃烧。 4 鲁北电厂等离子点火系统的组成 鲁北电厂等离子点火系统由等离子发生器、点火燃烧器及其输粉系统，直流电源柜及控制系统，辅助系统和热工监视系统组成。 以鲁北电厂安装的DLZ-MA-300-B等离子体发生器为例，等离子体发生器在电源、冷却水和介质气等条件具备的情况下产生高温等离子体。电源系统提供保证等离子体稳定运行的恒定电流，最大功率可达200KW。 鲁北电厂等离子点火装置的辅助系统由冷却水和空气的供给系统组成。 空气系统通过介质气管路提供用于电离产生等离子体的洁净稳定的工作气体；冷却水管路对阴阳极进行冷却，冷却水进回水压差的大小直接影响阴阳极乃至整个发生器的使用寿命。空气系统的来源：鲁北电厂等离子压缩空气由仪用压缩空气出口母管的管道分别送到等离子体发生器附近。然后每根压缩空气管道分成两路，分别提供发生器所需的一、二级介质气。两路压缩空气管道上均设有压力表（浮子流量计）和压力开关。压力开关把压力满足信号送回电源柜。空气系统同时设计有备用吹扫管路，吹扫空气取自图像火检探头冷却风机出口母管，用于保证在锅炉高负荷运行、等离子体发生器停用时对发生器内部进行吹扫，使其
大型工业煤粉锅炉的点火-等离子 近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。通过引入等离子点火系统，不但保证提高燃烧过程的经济性，而且可以改善火电厂的生态条件，达到真正意义上的经济、环保、高效。 关键词：等离子PLC 燃烧 1概述 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核，为了减少重油（天然气）的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等，但是，这些方法已到了尽头，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可点燃挥发份较低的（10%）贫煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备，采用等离子点火燃烧器，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点： 1) 经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的15%～20%，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用； 2) 环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境； 3) 高效：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，促进燃料完全燃烧； 4) 简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式； 5）安全：取消炉前燃油系统，也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故。 2等离子发生器工作原理 本发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非金属材料制成。阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。其拉弧原理为：首先设定输出电流，当阴极3前进同阳极2接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。一定压力的空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，其能量密度高达105 ～106W/cm2，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。 3等离子系统组成 等离子系统主要包括：电气系统、冷风加热系统、冷却水系统、载体风系统、控制系统、监视系统。 3.1 电气系统 等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。其