關于循環流化床鍋爐等離子點火可行性的研討

夏傳弟

摘 要：對循環流化床鍋爐上采用的等離子點火技術進行分析說明，并結合電廠實例進行分析，為循環流化床鍋爐的經濟運行提供一種可以借鑒的方法，也使循環流化床鍋爐在能耗方面更接近于煤粉爐，為國家的節能減排提供新的思路。

關鍵詞：流化床鍋爐；等離子點火；燃燒器；油槍

中圖分類號：TK227.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0051-02

經過最近幾年的發展，等離子點火技術成功地運用在了煤粉爐中，并取得了巨大的經濟效益，因此就最近在等離子點火器廠家的考察基礎上，結合本單位的實際情況對這一新的課題進行初步探討。

1 等離子點火技術的工作原理

等離子體內含有大量化學活性粒子，在燃燒器的一次燃燒筒中能夠形成大于6 000 ℃的梯度和局部高溫區，煤粉顆粒在通過等離子“火核”區時受到高溫作用，在2～10 s內釋放出揮發物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。風粉在被送入等離子火炬中心區后，在約0.1 s內迅速著火，這提高了煤粉高溫熱源，使單相煤粉也迅速著火，最終形成穩定的燃燒火炬。反應在氣相中進行，這會使混合物組分的粒級發生變化，從而加快煤粉的燃燒速度，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大減少了煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等離子=1/6E燃能）。等離子體內含有大量化學活性粒子，可加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒。除此之外，等離子體再造揮發分的效應，可比通常情況下可以提高20%～80%的揮發分，這對點燃低揮發分煤粉、強化燃燒有著重要的作用。等離子點火器工作原理：燃燒器壁面采用氣膜冷卻技術，可冷卻燃燒器壁面，防止壁面燒損和結渣，并使用除鹽水對電極和線圈進行冷卻。

2 我公司的鍋爐和燃油系統概況

神華億利能源公司的鍋爐是上海鍋爐廠所產的國內首臺具有自主知識產權、無外置床690 t/h等級的CFB鍋爐，該鍋爐為超高壓中間再熱、單鍋筒自然循環的CFB鍋爐，是上海鍋爐廠在引進美國Alstom技術的基礎上和中國科學院聯合開發的具有自主知識產權的新一代CFB鍋爐。該鍋爐床上共布置6支（左右側墻和后墻各有2支）大功率點火油槍。由于該鍋爐采用的是床上點火方式，雖然簡化了燃燒系統的布置，但勢必會因熱量利用率低而造成點火過程中用油量的增加。在神華億利電廠投運初期，冷爐啟動一次要消耗燃油約50 t，按目前市場油價約8 000 元/t來算，一次機組啟動光燃油就要消耗40多萬人民幣，這是一個很驚人的數字。經過半年多的積極調整、認真摸索，現在在正常啟動的情況下，將啟動一次所耗燃油控制在40 t左右。目前的系統布置已經無法使系統燃油量變得更小，啟動用油費用也無法進一步減少。神華億利電廠有4臺690 t/h等級的CFB鍋爐，機組多，容量大，因此急需新的技術來減少啟動用油，這時CFB鍋爐等離子點火技術就成為合適的可采用技術。

3 等離子點火技術的可行性和應用分析

結合不同廠的不同情況有以下三種方案可供選擇：

方案一：布置的機組較少，并且附近沒有煤粉爐電廠可以采用的方案，具體應用如圖1所示。該方案的優點是系統不受外界干擾，可以隨時啟動設備進行制粉。缺點是：①機組較少，磨煤機投資較大，且利用率不高；②系統改造較大，改造工期很長，系統較為復雜。

方案二：機組附近有煤粉爐，并隨時可取到煤粉的電廠可以采用的方案。該方案的優點是：①系統簡單，對系統進行較小改動即可；②煤粉可以通過運灰車進行運輸，只要加裝一粉倉和少許管道即可；③投資最小。缺點是受條件限制，需要煤粉爐粉量的配合，自由程度不高。

方案三：周圍流化床鍋爐較多，可以設立中心制粉站。該方案的優點是幾家電廠合建一個中心制粉站可以減少投資。缺點是中心制粉站投資比例不好掌握而且管理不便。

針對上述方案的幾點說明：①以上所有方案中，等離子點火器可以在油槍進入爐膛處進行布置，即可以將油槍抽掉，直接在原來的位置上布置等離子點火器；②等離子點火器的煤風和燃燒風需采用一次風，以增加火焰燃燒的剛度和遠度；③床下的點火方式和點火風道無需改變。

4 神華億利電廠等離子點火改造設想

神華億利電廠關于等離子點火改造的設想主要包括以下幾點：①就神華億利能源公司而言，由于鍋爐臺數較多，而且需要布置在一起，所以可以采用方案一或方案二。但其電廠位于億利工業園區，在距離CFB鍋爐機組500 m左右有一園區煤粉爐自備電廠，而且為中儲式，如果采用氣力輸送煤粉，可能管線有點過長，因此可以采用方案二，由灰罐車進行煤粉運送，然后使用氣力打至煤粉倉內即可。②由于上鍋廠的鍋爐設計和設備布置很開闊，空地也較多，因此可以在10 m運轉層上布置一容積約為60 m3的粉倉。③鍋爐的給粉風和燃燒風就近取自鍋爐的播煤風母管即可。④神華億利電廠鍋爐布置有6支油槍，可以在左右側墻和后墻各放置一只，改造為等離子點火器；其余的則備用。⑤為了保證點火時火焰噴射的距離，可以考慮在燃燒風處加裝壓縮空氣管道，以提高風壓。

5 結束語

隨著國家節能降耗工作的深入進行，等離子點火或小油槍點火方式勢必會得到推廣，一種新思路、新方法的應用還需要我們在實踐中不斷地檢驗和摸索。

參考文獻

[1]肖兵，毛宗源.燃燒控制器的理論與應用[M].北京：國防工業出版社，2004.

〔編輯：王霞〕

摘 要：對循環流化床鍋爐上采用的等離子點火技術進行分析說明，并結合電廠實例進行分析，為循環流化床鍋爐的經濟運行提供一種可以借鑒的方法，也使循環流化床鍋爐在能耗方面更接近于煤粉爐，為國家的節能減排提供新的思路。

關鍵詞：流化床鍋爐；等離子點火；燃燒器；油槍

中圖分類號：TK227.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0051-02

經過最近幾年的發展，等離子點火技術成功地運用在了煤粉爐中，并取得了巨大的經濟效益，因此就最近在等離子點火器廠家的考察基礎上，結合本單位的實際情況對這一新的課題進行初步探討。

1 等離子點火技術的工作原理

等離子體內含有大量化學活性粒子，在燃燒器的一次燃燒筒中能夠形成大于6 000 ℃的梯度和局部高溫區，煤粉顆粒在通過等離子“火核”區時受到高溫作用，在2～10 s內釋放出揮發物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。風粉在被送入等離子火炬中心區后，在約0.1 s內迅速著火，這提高了煤粉高溫熱源，使單相煤粉也迅速著火，最終形成穩定的燃燒火炬。反應在氣相中進行，這會使混合物組分的粒級發生變化，從而加快煤粉的燃燒速度，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大減少了煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等離子=1/6E燃能）。等離子體內含有大量化學活性粒子，可加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒。除此之外，等離子體再造揮發分的效應，可比通常情況下可以提高20%～80%的揮發分，這對點燃低揮發分煤粉、強化燃燒有著重要的作用。等離子點火器工作原理：燃燒器壁面采用氣膜冷卻技術，可冷卻燃燒器壁面，防止壁面燒損和結渣，并使用除鹽水對電極和線圈進行冷卻。

2 我公司的鍋爐和燃油系統概況

神華億利能源公司的鍋爐是上海鍋爐廠所產的國內首臺具有自主知識產權、無外置床690 t/h等級的CFB鍋爐，該鍋爐為超高壓中間再熱、單鍋筒自然循環的CFB鍋爐，是上海鍋爐廠在引進美國Alstom技術的基礎上和中國科學院聯合開發的具有自主知識產權的新一代CFB鍋爐。該鍋爐床上共布置6支（左右側墻和后墻各有2支）大功率點火油槍。由于該鍋爐采用的是床上點火方式，雖然簡化了燃燒系統的布置，但勢必會因熱量利用率低而造成點火過程中用油量的增加。在神華億利電廠投運初期，冷爐啟動一次要消耗燃油約50 t，按目前市場油價約8 000 元/t來算，一次機組啟動光燃油就要消耗40多萬人民幣，這是一個很驚人的數字。經過半年多的積極調整、認真摸索，現在在正常啟動的情況下，將啟動一次所耗燃油控制在40 t左右。目前的系統布置已經無法使系統燃油量變得更小，啟動用油費用也無法進一步減少。神華億利電廠有4臺690 t/h等級的CFB鍋爐，機組多，容量大，因此急需新的技術來減少啟動用油，這時CFB鍋爐等離子點火技術就成為合適的可采用技術。

3 等離子點火技術的可行性和應用分析

結合不同廠的不同情況有以下三種方案可供選擇：

方案一：布置的機組較少，并且附近沒有煤粉爐電廠可以采用的方案，具體應用如圖1所示。該方案的優點是系統不受外界干擾，可以隨時啟動設備進行制粉。缺點是：①機組較少，磨煤機投資較大，且利用率不高；②系統改造較大，改造工期很長，系統較為復雜。

方案二：機組附近有煤粉爐，并隨時可取到煤粉的電廠可以采用的方案。該方案的優點是：①系統簡單，對系統進行較小改動即可；②煤粉可以通過運灰車進行運輸，只要加裝一粉倉和少許管道即可；③投資最小。缺點是受條件限制，需要煤粉爐粉量的配合，自由程度不高。

方案三：周圍流化床鍋爐較多，可以設立中心制粉站。該方案的優點是幾家電廠合建一個中心制粉站可以減少投資。缺點是中心制粉站投資比例不好掌握而且管理不便。

針對上述方案的幾點說明：①以上所有方案中，等離子點火器可以在油槍進入爐膛處進行布置，即可以將油槍抽掉，直接在原來的位置上布置等離子點火器；②等離子點火器的煤風和燃燒風需采用一次風，以增加火焰燃燒的剛度和遠度；③床下的點火方式和點火風道無需改變。

4 神華億利電廠等離子點火改造設想

神華億利電廠關于等離子點火改造的設想主要包括以下幾點：①就神華億利能源公司而言，由于鍋爐臺數較多，而且需要布置在一起，所以可以采用方案一或方案二。但其電廠位于億利工業園區，在距離CFB鍋爐機組500 m左右有一園區煤粉爐自備電廠，而且為中儲式，如果采用氣力輸送煤粉，可能管線有點過長，因此可以采用方案二，由灰罐車進行煤粉運送，然后使用氣力打至煤粉倉內即可。②由于上鍋廠的鍋爐設計和設備布置很開闊，空地也較多，因此可以在10 m運轉層上布置一容積約為60 m3的粉倉。③鍋爐的給粉風和燃燒風就近取自鍋爐的播煤風母管即可。④神華億利電廠鍋爐布置有6支油槍，可以在左右側墻和后墻各放置一只，改造為等離子點火器；其余的則備用。⑤為了保證點火時火焰噴射的距離，可以考慮在燃燒風處加裝壓縮空氣管道，以提高風壓。

5 結束語

隨著國家節能降耗工作的深入進行，等離子點火或小油槍點火方式勢必會得到推廣，一種新思路、新方法的應用還需要我們在實踐中不斷地檢驗和摸索。

參考文獻

[1]肖兵，毛宗源.燃燒控制器的理論與應用[M].北京：國防工業出版社，2004.

〔編輯：王霞〕

摘 要：對循環流化床鍋爐上采用的等離子點火技術進行分析說明，并結合電廠實例進行分析，為循環流化床鍋爐的經濟運行提供一種可以借鑒的方法，也使循環流化床鍋爐在能耗方面更接近于煤粉爐，為國家的節能減排提供新的思路。

關鍵詞：流化床鍋爐；等離子點火；燃燒器；油槍

中圖分類號：TK227.7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）07-0051-02

經過最近幾年的發展，等離子點火技術成功地運用在了煤粉爐中，并取得了巨大的經濟效益，因此就最近在等離子點火器廠家的考察基礎上，結合本單位的實際情況對這一新的課題進行初步探討。

1 等離子點火技術的工作原理

等離子體內含有大量化學活性粒子，在燃燒器的一次燃燒筒中能夠形成大于6 000 ℃的梯度和局部高溫區，煤粉顆粒在通過等離子“火核”區時受到高溫作用，在2～10 s內釋放出揮發物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。風粉在被送入等離子火炬中心區后，在約0.1 s內迅速著火，這提高了煤粉高溫熱源，使單相煤粉也迅速著火，最終形成穩定的燃燒火炬。反應在氣相中進行，這會使混合物組分的粒級發生變化，從而加快煤粉的燃燒速度，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大減少了煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等離子=1/6E燃能）。等離子體內含有大量化學活性粒子，可加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒。除此之外，等離子體再造揮發分的效應，可比通常情況下可以提高20%～80%的揮發分，這對點燃低揮發分煤粉、強化燃燒有著重要的作用。等離子點火器工作原理：燃燒器壁面采用氣膜冷卻技術，可冷卻燃燒器壁面，防止壁面燒損和結渣，并使用除鹽水對電極和線圈進行冷卻。

2 我公司的鍋爐和燃油系統概況

神華億利能源公司的鍋爐是上海鍋爐廠所產的國內首臺具有自主知識產權、無外置床690 t/h等級的CFB鍋爐，該鍋爐為超高壓中間再熱、單鍋筒自然循環的CFB鍋爐，是上海鍋爐廠在引進美國Alstom技術的基礎上和中國科學院聯合開發的具有自主知識產權的新一代CFB鍋爐。該鍋爐床上共布置6支（左右側墻和后墻各有2支）大功率點火油槍。由于該鍋爐采用的是床上點火方式，雖然簡化了燃燒系統的布置，但勢必會因熱量利用率低而造成點火過程中用油量的增加。在神華億利電廠投運初期，冷爐啟動一次要消耗燃油約50 t，按目前市場油價約8 000 元/t來算，一次機組啟動光燃油就要消耗40多萬人民幣，這是一個很驚人的數字。經過半年多的積極調整、認真摸索，現在在正常啟動的情況下，將啟動一次所耗燃油控制在40 t左右。目前的系統布置已經無法使系統燃油量變得更小，啟動用油費用也無法進一步減少。神華億利電廠有4臺690 t/h等級的CFB鍋爐，機組多，容量大，因此急需新的技術來減少啟動用油，這時CFB鍋爐等離子點火技術就成為合適的可采用技術。

3 等離子點火技術的可行性和應用分析

結合不同廠的不同情況有以下三種方案可供選擇：

方案一：布置的機組較少，并且附近沒有煤粉爐電廠可以采用的方案，具體應用如圖1所示。該方案的優點是系統不受外界干擾，可以隨時啟動設備進行制粉。缺點是：①機組較少，磨煤機投資較大，且利用率不高；②系統改造較大，改造工期很長，系統較為復雜。

方案二：機組附近有煤粉爐，并隨時可取到煤粉的電廠可以采用的方案。該方案的優點是：①系統簡單，對系統進行較小改動即可；②煤粉可以通過運灰車進行運輸，只要加裝一粉倉和少許管道即可；③投資最小。缺點是受條件限制，需要煤粉爐粉量的配合，自由程度不高。

方案三：周圍流化床鍋爐較多，可以設立中心制粉站。該方案的優點是幾家電廠合建一個中心制粉站可以減少投資。缺點是中心制粉站投資比例不好掌握而且管理不便。

針對上述方案的幾點說明：①以上所有方案中，等離子點火器可以在油槍進入爐膛處進行布置，即可以將油槍抽掉，直接在原來的位置上布置等離子點火器；②等離子點火器的煤風和燃燒風需采用一次風，以增加火焰燃燒的剛度和遠度；③床下的點火方式和點火風道無需改變。

4 神華億利電廠等離子點火改造設想

神華億利電廠關于等離子點火改造的設想主要包括以下幾點：①就神華億利能源公司而言，由于鍋爐臺數較多，而且需要布置在一起，所以可以采用方案一或方案二。但其電廠位于億利工業園區，在距離CFB鍋爐機組500 m左右有一園區煤粉爐自備電廠，而且為中儲式，如果采用氣力輸送煤粉，可能管線有點過長，因此可以采用方案二，由灰罐車進行煤粉運送，然后使用氣力打至煤粉倉內即可。②由于上鍋廠的鍋爐設計和設備布置很開闊，空地也較多，因此可以在10 m運轉層上布置一容積約為60 m3的粉倉。③鍋爐的給粉風和燃燒風就近取自鍋爐的播煤風母管即可。④神華億利電廠鍋爐布置有6支油槍，可以在左右側墻和后墻各放置一只，改造為等離子點火器；其余的則備用。⑤為了保證點火時火焰噴射的距離，可以考慮在燃燒風處加裝壓縮空氣管道，以提高風壓。

5 結束語

隨著國家節能降耗工作的深入進行，等離子點火或小油槍點火方式勢必會得到推廣，一種新思路、新方法的應用還需要我們在實踐中不斷地檢驗和摸索。

參考文獻

[1]肖兵，毛宗源.燃燒控制器的理論與應用[M].北京：國防工業出版社，2004.

〔編輯：王霞〕