一、前言
    根據(jù)國(guó)家經(jīng)貿(mào)委權(quán)威統(tǒng)計(jì)，我國(guó)人均石油資源量只有世界平均水平的18%，我國(guó)已探明的石油可開采量為57億噸，現(xiàn)已開采33億噸，按照目前的開采速度只能再采十幾年。按目前的石油需求態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)到2005年和20 1 0年我國(guó)石油需求量將達(dá)到2.5億噸和3億噸，因此，我們必須高度重視油氣資源的集約經(jīng)營(yíng)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委已將電力、石油、石化、鋼鐵、化工和建材行業(yè)作為節(jié)油的重點(diǎn)行業(yè)，其中電力行業(yè)為重中之重，“十五”期間要求電力系統(tǒng)壓縮燃料用油540萬(wàn)噸。
    等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)的開發(fā)和研究在國(guó)外已有十多年的歷史。九十年代初期，我國(guó)一些院校在預(yù)燃室技術(shù)基礎(chǔ)上研究等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，但由于引弧等關(guān)鍵技術(shù)不過關(guān)而未成功。煙臺(tái)龍?jiān)措娏�技術(shù)有限公司在借鑒國(guó)外成功技術(shù)及總結(jié)國(guó)內(nèi)失敗原因的基礎(chǔ)上，于1997年開始研究適合中國(guó)國(guó)情的等離子點(diǎn)火裝置。1998年8月25日在試驗(yàn)室制造出第一臺(tái)樣機(jī)并引弧成功，在常溫送粉的情況下，成功點(diǎn)燃了揮發(fā)份為11%的淄博貧煤。1999年6月開始在煙臺(tái)發(fā)電廠#1爐安裝等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行試驗(yàn)。2000年2月15日成功實(shí)現(xiàn)機(jī)組無(wú)油點(diǎn)火啟動(dòng)。2000年9月29日通過了國(guó)家電力公司專家組鑒定，專家一致認(rèn)為該技術(shù)已達(dá)到“世界領(lǐng)先水平”。
    2000年12月，佳木斯發(fā)電廠13號(hào)爐(410t／h中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng))1號(hào)、3號(hào)角安裝等離子無(wú)油點(diǎn)火裝置進(jìn)行試驗(yàn)，獲得成功，完成鍋爐無(wú)油點(diǎn)火冷態(tài)啟動(dòng)。2002年3月30日等離子點(diǎn)火系統(tǒng)在天津大唐盤山發(fā)電有限責(zé)任公司新建600MW機(jī)組點(diǎn)火成功，實(shí)現(xiàn)了第一次應(yīng)用于中速磨直吹式制粉系統(tǒng)。2002年5月10日大同第二發(fā)電廠首次實(shí)現(xiàn)200MW機(jī)組大修后無(wú)油點(diǎn)火啟動(dòng)并完成各項(xiàng)試驗(yàn)．完全實(shí)現(xiàn)了冷熱態(tài)啟動(dòng)及低負(fù)荷助燃不用一滴油．共節(jié)油300余噸。為推廣等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)，解決節(jié)能降耗問題，根據(jù)巨化熱電廠410 t／h鍋爐的具體結(jié)構(gòu)形式，在1#、3#角（或2#、4#角）下一次噴燃器處改用等離子無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
二，等離子點(diǎn)火技術(shù)基本原理
    1、等離子點(diǎn)火機(jī)理
    等離子點(diǎn)火裝置利用直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動(dòng)空氣等離子體，該等離子體在點(diǎn)火燃燒器中形成T>4000K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子體火核時(shí)，在千分之一秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，再造揮發(fā)分，并使煤粉顆粒破列粉碎，從而迅速燃燒。由于反映是在氣固兩相流中進(jìn)行，高溫等離子體使混合物發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化，近而使煤粉的燃燒速度加快，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，大大的減少了促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。
    2、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成
    該系統(tǒng)主要以下幾部分組成：
    (1)等離子發(fā)生器一產(chǎn)生電功率為50～150KW的空氣等離子體，原理見圖1；
    (2)特種電源及等離子發(fā)生器供電系統(tǒng)一一用于將三相380V電源整流成直流電用于產(chǎn)生等離子體；
    (3)點(diǎn)火燃燒器一用于與等離子發(fā)生器配套使用以燃燒煤粉；
    (4)控制系統(tǒng)一由PLC、CRT、通訊接口和數(shù)據(jù)總線構(gòu)成；
    (5)輔助系統(tǒng)一由冷卻水、空氣的供給系統(tǒng)組成；
三、機(jī)組設(shè)備概況
浙江巨化集團(tuán)熱電廠410t／h鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的燃煤鍋爐。燃燒系統(tǒng)采用四角切圓燃燒方式，兩層油，四層煤，制粉系統(tǒng)為鋼球磨中儲(chǔ)式送粉系統(tǒng)。
    鍋爐主要技術(shù)規(guī)范：
    主蒸汽流量    410t／h
    主蒸汽壓力    13.7 MPa
    主蒸汽溫度    540℃
    再熱蒸汽流量  344 t/h
    再熱蒸汽溫度  313／540℃
    再熱蒸汽壓力  2.53/2.36 MPa
    給水溫度    245℃鍋爐的設(shè)計(jì)燃料特性：
    點(diǎn)火用油為o#輕柴油，發(fā)熱值取QDW=41450KJ／Kg
四、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
    1、點(diǎn)火裝置的設(shè)計(jì)方案
    巨化集團(tuán)熱電廠410t／h鍋爐采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)
    (1)等離子點(diǎn)火結(jié)構(gòu)示意
    根據(jù)浙江巨化集團(tuán)熱電廠410t／h鍋爐的實(shí)際情況，將下層四臺(tái)主燃燒器其中的對(duì)角兩臺(tái)改造為等離子點(diǎn)火燃燒器。此方案系統(tǒng)簡(jiǎn)單，布置容易。在啟爐和穩(wěn)燃過程中完全可以全部采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，從而代替油槍節(jié)省價(jià)格昂貴的油資源。等離子點(diǎn)火燃燒原理見圖3。
    等離子載體為穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣；空氣經(jīng)母管分別送至就地點(diǎn)火發(fā)生器內(nèi)，點(diǎn)火發(fā)生器內(nèi)安裝壓力表和壓力開關(guān)用來(lái)控制壓縮空氣壓力：壓力滿足信號(hào)送回主控室控制系統(tǒng)。壓縮空氣壓力不小于0.2MPa，單臺(tái)流量為150Nm3／h。為保證空氣質(zhì)量，總管上可安裝一臺(tái)油水過濾器。
    (3)冷卻水系統(tǒng)
    為保護(hù)等離子裝置本身，需用水冷卻點(diǎn)火器。單臺(tái)點(diǎn)火器用水量為1 0T／H，出入口壓差不小于0 .25MPa。冷卻水采用除鹽化學(xué)水，水溫<40℃，經(jīng)母管分別送至就地點(diǎn)火器，就地安裝壓力表、壓力開關(guān)和手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，壓力滿足信號(hào)送回主控室控制系統(tǒng)。
    (4)電氣系統(tǒng)
    ①用戶提供AC380V、250KVA（兩路）電源分別經(jīng)隔離變壓器接至直流電源柜，輸出的直流電送至就地點(diǎn)火裝置上；運(yùn)行人員通過觸摸CRT調(diào)整控制柜輸出的直流電壓和電流；等離子裝置電源信號(hào)、冷卻水流量及壓力滿足信號(hào)、壓縮空氣壓力正常信號(hào)均由就地送至控制柜再由數(shù)據(jù)總線送到PLC處理，由CRT顯示。
    ②點(diǎn)火發(fā)生器與控制柜之間連接有信號(hào)電纜和動(dòng)力電纜，信號(hào)電纜為屏蔽電纜應(yīng)與動(dòng)力電纜隔離。
    ③單獨(dú)提供AC220V、1KVA電源給CRT和PLC。
    (5)圖像火檢系統(tǒng)
    采用圖像火檢系統(tǒng)監(jiān)視等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰。兩套點(diǎn)火燃燒器分別安裝兩套高清晰度圖像火檢探頭，其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)四畫面分割器，經(jīng)處理后再送至工業(yè)電視，工業(yè)電視可同時(shí)監(jiān)視兩套等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰。
五、經(jīng)濟(jì)效益分析
l、直接經(jīng)濟(jì)效益
●410T/H鍋爐燃油耗費(fèi)計(jì)算：該爐用油為0#輕柴油，以年耗油量為105噸計(jì)，燃油價(jià)格：0.30萬(wàn)元／噸
    每年燃油耗費(fèi)：105噸×0.3萬(wàn)元／噸=31.5萬(wàn)元=315000元
  ●410T／H鍋爐等離子點(diǎn)火裝置耗費(fèi)計(jì)算：
    (1)煤量耗費(fèi)
    1 05噸柴油發(fā)熱值：41450KJ／Kg×10 5×1000=4.3523×l09k,j
    1 05噸柴油相當(dāng)?shù)拿毫浚?.3523×l 09k,j／2.1847×l04 kJ/kg=1.992×105kg≈200噸
    采用等離子燃煤耗費(fèi)：260元/t×200t=52000元
    (2)運(yùn)用等離子電量耗費(fèi)：
    105噸燃油以每支油槍出力1200Kg／h計(jì)，耗時(shí)：
    (105t×1000kg/t)／1200kg／h=87.5小時(shí)
    等離子點(diǎn)火器正常運(yùn)行功率為100kw，87.5小時(shí)耗電為：87.5×100=8750kwh
    廠用電以0.2元/kwh計(jì)，運(yùn)用等離子耗電費(fèi)用：
    0.20元／kwh×8750kwh=1750元
    (3)調(diào)試階段等離子陰極耗費(fèi)
    87.5小時(shí)×5元／小時(shí)=438元
  ●運(yùn)用等離子點(diǎn)火運(yùn)行整個(gè)費(fèi)用為：
    52000元+1750元+438元=54188元
  ●54188元／315000元=0.172=17.2%
    采用等離子點(diǎn)火系統(tǒng)后，運(yùn)行成本僅僅是燃油成本的17 .2%
   ●投運(yùn)后年產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益（以年耗油1 0 5噸計(jì)）：
  315000元-54188元=26萬(wàn)元
2、間接經(jīng)濟(jì)效益
  鍋爐在點(diǎn)火或穩(wěn)燃投油期間，電除塵器無(wú)法正常投入，大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染，同時(shí)煙氣中的粉塵會(huì)對(duì)鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片造成嚴(yán)重磨損，這些均給電廠帶來(lái)間接的經(jīng)濟(jì)損失。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
    投入等離子點(diǎn)火系統(tǒng)后，電除塵器可以在鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行期間正常投入，大大減少粉塵的排放，避免了環(huán)境污染，給電廠帶來(lái)顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。