關(guān)鍵詞 等離子點火 節(jié)能 PLC
1前言
吉林熱電廠7號爐(220t/h)經(jīng)常參與調(diào)峰，因此頻繁啟停。改造前鍋爐點火采用人工點火方式。即：每次點火首先是點燃“火把”，然后把“火把”送入爐膛內(nèi)，點燃重油，再由重油點燃煤粉，這樣不僅點火操作繁瑣，安全系數(shù)低，同時燒掉大量的重油，影響了機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)改造后的等離子點火系統(tǒng)，鍋爐啟動時采用以程控方式在微機(jī)畫面上操作，直接點燃煤粉，取消了傳統(tǒng)的先點油，后燒煤的點火方式，縮短了鍋爐啟動時間，降低了鍋爐啟動費用，使運行人員從過去繁瑣的點火操作中解脫出來，大幅度地提高了廠競價上網(wǎng)的競爭力。
2系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理
系統(tǒng)主要由等離子點火發(fā)生器、直流電源柜(含整流變壓器)、點火燃燒器、控制系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等幾大部分組成。見圖1。
2.1等離子點火發(fā)生器
等離子點火發(fā)生器主要由陽極、電子發(fā)射槍、穩(wěn)弧線圈三部分組成。陽極組件由陽極、冷卻水道、壓縮空氣通道及殼體構(gòu)成。電子發(fā)射槍由槍頭、外套管、內(nèi)套管、引弧器、進(jìn)出水口、上電接頭等組成。電磁線圈由電纜及上電接口等組成，用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場。在電磁線圈通過300A以上直流電流時，在陽極組件上壓縮空氣的作用下，等離子點火發(fā)生器形成80～130kW高能的空氣等離子體，煤粉顆粒通過該等離子體“火核”作用，迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣向中進(jìn)行，使混合物發(fā)生了變化，因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。
2.2直流電源柜(含整流變壓器)
直流電源柜內(nèi)主要部件有功率組件、直流控制器、直流平波電抗器、電源開關(guān)、熔斷器。
功率組件：采用三相全橋控制晶匣管整流功率組件，最大輸出為1200A，1600V。
直流控制器：采用西門子6RA70系列全數(shù)字控制整流裝置。該裝置具有I/O擴(kuò)展口和RS232、RS485通訊功能，因此可以作為整流和等離子點火發(fā)生器的引弧控制接口、水流、風(fēng)壓保護(hù)接口，并且與其它計算機(jī)實現(xiàn)總線數(shù)字通訊。6RA70為全數(shù)字整流，電壓、電流的參數(shù)調(diào)整完全可以上位機(jī)設(shè)定，實現(xiàn)全過程自動控制。
直流平波電抗器：由于啟動階段電源要工作在低電壓的短路狀態(tài)，同時，電弧在陰陽極之間旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電壓跳變，要求電源要有極強(qiáng)的恒流能力。這就要求平波電抗器要有足夠的感抗，其平波效果達(dá)到較為理想，使整個系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
電源開關(guān)：控制電源柜內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)啟停。
熔斷器：電流過載保護(hù)。
2.3點火燃燒器
其性能決定了整個燃燒器運行的成敗。整個燃燒器分四區(qū)：
第一區(qū)：采用第一級氣膜冷卻技術(shù)，避免了煤粉的貼壁流動及掛焦，同時又解決了燃燒器的燒蝕問題；
第二區(qū)：為混合燃燒區(qū)，在該區(qū)內(nèi)采用“濃點濃”原則，淡粉流貼墻而濃粉滲入主點火燃燒器進(jìn)行燃燒；
第三區(qū)：為強(qiáng)化燃燒區(qū)，在第一、二區(qū)內(nèi)揮發(fā)份基本燃盡，為提高燃盡率采用提前補(bǔ)氧強(qiáng)化措施；
第四區(qū)：為燃盡區(qū)，疏松炭的燃盡率，決定于火焰的長度。
2.4控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)控制主機(jī)采用西門子S7-300可變程控制器，S7-300與各電源柜之間采用數(shù)據(jù)通訊，操作界面采用工業(yè)液晶顯示屏。其硬件配制如圖2所示。其中6RA70為全數(shù)字直流控制器，是電源柜的控制核心元件。
2.5火檢系統(tǒng)
火檢系統(tǒng)主要由一臺全爐膛火檢、兩臺點火器火檢、四畫面分割器、液晶監(jiān)視器、冷卻風(fēng)系統(tǒng)組成。火檢系統(tǒng)是采用光纖傳輸技術(shù)，采集爐膛火焰燃燒信號傳輸?shù)綌z像機(jī)，再進(jìn)入四畫面分割器輸出到工業(yè)用液晶顯示器，通過四畫面分割器控制顯示器上的畫面顯示，即可以采用一個畫面顯示全爐膛火焰，也可以采用分四個畫面顯示兩個點火器的火焰和全爐膛火焰情況。
2.6輔助系統(tǒng)
由冷卻水、壓縮空氣的供給系統(tǒng)組成。冷卻水系統(tǒng)取自化學(xué)用水，進(jìn)入點火發(fā)生器，起到點火發(fā)生器引弧時冷卻陰陽極的作用。壓縮空氣系統(tǒng)是通過冷卻風(fēng)機(jī)送給點火發(fā)生器0.2MPa的空氣，形成空氣為介質(zhì)的等離子體。
3系統(tǒng)功能
3.1程控點燃煤粉功能
系統(tǒng)從觸摸屏點火操作界面，很方便地啟動點火發(fā)生器，達(dá)到程控點燃煤粉的目的。
角點火操作畫面右上角為日期、時間，中間部分為過程示意圖和必要的操作按鈕、狀態(tài)顯示，下部分為畫面之間切換熱鍵。1號角點火畫面見圖3。
點火畫面上過程狀態(tài)一覽為點火器啟動條件和狀態(tài)指示。只在條件滿足時，對應(yīng)條件指示為綠色，點火器啟動操作才有效。運行人員可以通過點火畫面進(jìn)行點火發(fā)生器啟動和停止操作，并且監(jiān)視詳細(xì)的點火狀態(tài)信息。
3.2報警記錄
可以記錄引起點火器跳閘的首出原因。為保證等離子點火煤粉燃燒器安全可靠運行，“水流消失”、“空氣不足”、“柜內(nèi)冷卻風(fēng)機(jī)停”、“斷弧”這幾個條件中任一個條件滿足都會停止該裝置的工作。報警記錄記住跳閘首因，為運行及維護(hù)人員分析原因提供方便。
3.3設(shè)備狀態(tài)檢測和調(diào)整
系統(tǒng)提供設(shè)備狀態(tài)畫面，用來顯示設(shè)備的運行時間，用以提示檢修人員定期對設(shè)備易損件進(jìn)行必要的檢查和更換。而且，在設(shè)備狀態(tài)畫面上，可以調(diào)整啟動間隙，當(dāng)陰陽極運行一定時間后通過調(diào)整啟動間隙，滿足設(shè)備的正常工作。
3.4火焰檢測功能
在鍋爐啟動和正常運行過程中，通過工業(yè)用液晶顯示器直觀地觀測到爐膛燃燒狀況，使運行人員及時發(fā)現(xiàn)點火是否成功和爐膛燃燒不穩(wěn)等異常情況，保證鍋爐安全、穩(wěn)定運行。
4投入使用后的效果
該系統(tǒng)運行一年多來，參與多次調(diào)峰點火，縮短鍋爐啟動時間，節(jié)約大量燃油(一次啟動消耗2t油計算，一年大約降低啟動費用70萬元)，為工廠降低生產(chǎn)成本，起到了重要作用。
系統(tǒng)對整個點火過程進(jìn)行了直觀地監(jiān)控，保證鍋爐點火時的安全運行。
利用了全新的等離子點火技術(shù)及先進(jìn)的觸摸屏操作技術(shù)，直接點燃煤粉，減輕了運行人員點火操作時的勞動量。
5應(yīng)用中存在的問題及解決方法
5.1存在的問題
當(dāng)時，安裝時受爐體和工期的限制，等離子點火器安裝選擇在爐體兩側(cè)，只能以仰角形式安裝，但是，在正常運行中，爐體兩側(cè)的為穩(wěn)燃器(7、8號)經(jīng)常投入，煤粉經(jīng)過點火器進(jìn)入爐膛內(nèi)，因此煤粉很容易灌進(jìn)點火器內(nèi)。煤粉在點火器內(nèi)長期堆積后，不但使陽極造成污染，影響正常拉弧，而且，拉弧時，堆積在點火器內(nèi)的煤粉引燃，直接損壞陽極的現(xiàn)象也時而出現(xiàn)。
5.2解決的方法
改變原點火器位置，即點火器安裝在爐膛前墻小火咀位置，使點火器微微向下傾斜，煤粉分兩路進(jìn)入爐膛，即通過擋板的切換來實現(xiàn)。在正常運行時，煤粉不經(jīng)過點火器，走另一路，只有點火時，切換擋板，煤粉通過等離子點火器進(jìn)入爐膛。
更換大容量冷卻風(fēng)機(jī)，使引進(jìn)點火器的風(fēng)量足夠大，防止煤粉灌進(jìn)點火器內(nèi)。
6結(jié)束語
從一年多來等離子點火系統(tǒng)在吉林熱電廠7號爐運行情況來看，各種功能完全可以滿足煤粉鍋爐啟動時直接點燃煤粉的要求，縮短了鍋爐啟動時間，簡化了點火操作程序，并減少了啟動費用，從而，為電廠取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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