等离子点火技术在循环流化床锅炉中的可行性分析

武晓俊，孙 刚，吴明锋

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

等离子点火技术在循环流化床锅炉中的可行性分析

武晓俊，孙 刚，吴明锋

（国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

主要针对等离子点火技术在循环流化床锅炉上的应用以及存在的一些问题，进行说明分析。为研究循环流化床机组的经济运行提供借鉴方法，以期做到更好地节能减排。

流化床锅炉；等离子点火；节能减排

随着循环流化床锅炉的发展，流化床机组日益增多，每次启动和调试，都需要消耗大量的燃油。而采用等离子点火技术应用在循环流化床锅炉上，不但能节约调试期间的成本，也可以减少低负荷运行时的助燃用油量。本文主要以300 MW循环流化床锅炉为例，进行分析和探讨。

300 MW循环流化床锅炉，调试期间耗油量大概在300 t左右，每次正常点火启动的耗油量均在40 t左右，不仅费用巨大，而且造成能源浪费。而对循环流化床锅炉点火油枪改造，采用等离子点火设备替代，虽然初期投资大，但从长远考虑，带来的经济效益可观。

1 采用等离子点火技术面临的问题

采用等离子点火技术，首先面临的是等离子燃烧所需煤粉问题。由于循环流化床锅炉燃用的煤粒径较大，不适合等离子点火。而采用等离子点火系统对煤粉要求严格，所用煤粉要有足够的细度R90=16%，并且要求煤质挥发分较高，Vdaf＞ 25%。为此，需为循环流化床锅炉等离子点火配置制粉系统。

根据不同厂的情况，有两种选择的方案：一是设计建造制粉系统、磨煤机、给煤机、管路等；二是采购附近煤粉炉电厂的煤粉，采用罐车运输，在场内设置煤粉仓和相应的煤粉输送系统。由于第一种方案投资大，利用率低，因而采用第二种方案，这样可以大大节约磨煤系统的投资[1-2]。

2 等离子点火系统替代床上油枪点火

a）等离子点火系统代替床上油枪，从二次风口斜向下插入炉膛，取代原先油枪的位置，并对二次风风口进行改造，满足等离子点火的要求。煤粉颗粒在燃烧器内首先进行了吸热裂解的变化，挥发分析出燃烧，紧接着焦炭燃烧，加热风煤混合物，到燃烧器出口时，温度达到将近1 100℃。到达密相区时，由于局部温度过高，有可能会引起结焦，应尽可能增加周界风或者二次风，减小到达密相区的温度，防止高温结焦。

b)采用床上等离子点火，必须保证煤粉的燃烬率在80%以上，否则燃不烬的煤粉会进入旋风分离器分离，经返料器返回到炉膛，难以控制炉膛内床料的含碳量。

点火期间，按锅炉每小时耗油量5 t计算，采用等离子点火，大概每小时需要10 t的煤粉，每次启动，按5 h考虑，逐渐积累，这样使得物料的含碳量越来越高。而含碳量越高，当床温升到一定程度时，有可能引起锅炉床料爆燃，对锅炉的安全运行存在一定的风险。因此，可采用高挥发分的煤粉，保证煤粉的燃烬率，尽量降低炉膛内含碳量。

3 等离子点火系统替代床下油枪点火

a)等离子点火系统代替床下点火油枪，在原先的油枪位置进行改造，满足床下等离子煤粉燃烧器的燃烧，同时对点火风道进行改造。采用床下点火，在满足炉膛温升的情况下，须严格控制燃烧器出口温度，控制在850℃以下，如控制不当，不仅会烧坏点火风道，同时也可能烧坏点火风道与水冷风室之间的膨胀节。风道改造如图1所示[3-4]。

图1 点火风道改造

在正常运行中，可调节阀门（4） 为开启状态；锅炉点火启动时，阀门开度控制在30%～40%，减小通过等离子点火器（2）的风量。使得部分一次风提前分离进入水冷风室，与煤粉着火后的烟气混合，混合点位于等离子点火器着火点之后，这样既保证了着火，又满足锅炉的最低临界流化风量。

b） 由于等离子燃烧器要求煤粉细度 R90＜ 18%，而风帽小孔直径一般在2 cm左右，因此不会发生堵塞风帽的情况。

c)采用床下点火，水冷风室积灰，需要在床下水冷风室内，设置漏灰斗。按每小时耗煤量10 t计算，煤质灰分40%，燃烬率为80%，则水冷风室内灰渣量每小时为5.2 t。而每次点火，大概需要5 h的升温时间，所以总的灰渣量为26 t。

水冷风室布风板面积为130 m2，水冷风室容积为500 m3，远远大于点火初期的灰渣累积量，足够整个点火期间灰渣的存放。可在水冷风室下端或者根据现场情况设置3到5个漏灰斗，以及点火风道的两侧，各设置1个漏灰斗，通过压缩空气可将排出的积灰排入灰场。

d)采用床下等离子点火，同样必须保证煤粉的燃烬率在80%以上，防止风道内爆燃，可采用高挥发分的煤种，保证煤粉的燃烬率。

4 结论

本文对循环流化床锅炉等离子点火进行了分析，得出：等离子点火运用于流化床锅炉具有一定的可行性，可以实现无油点火，经济效益和节能效果显著。并针对可能发生的问题，提出了相应的风险控制措施。

[1] 张增峰.论王坪电厂改造等离子点火的可行性 [J].科技情报开发与经济，2012（5）：10-12.

[2] 邰翔.循环流化床锅炉下等离子体点火的特性研究 [D].北京：北京交通大学，2011.

[3] 夏传弟.关于循环流化床锅炉等离子点火可行性的研讨 [J].科技与创新，2014（7）：22-23.

[4] 程昌业，王新光，王晓建，等.循环流化床锅炉应用等离子体无油点火技术的方案分析 [J].电力技术，2010（6）：6-10.

Feasibility Analysis of the App lication of Plasma Ignition Technology in Circulating Fluidized Bed Boiler

WU Xiaojun,SUN Gang,WU M ingfeng

（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

This papermainly discusses the application of plasma ignition technology in circulating fluidized bed boiler.Some problems are analyzed,which could provide reference for the economic operation of CFB boiler so as to better save energy and reduce emission.

CFBboiler;Plasma ignition;energy savingand emission reduction

TP273

B

1671-0320（2016）05-0049-02

2016-07-04，

2016-08-12

武晓俊（1984），男，山西文水人，2010年毕业于华北电力大学工程热物理专业，硕士，工程师，从事锅炉调试及优化运行工作；

孙 刚（1984），男，山西忻州人，2010年毕业于华北电力大学热能工程专业，硕士，工程师，从事信息安全工作；

吴明锋（1985），女，浙江湖州人，2010年毕业于太原理工大学英语专业，硕士，工程师，从事电力科技试验查新工作。