点火技术（共12篇）
点火技术 篇1
微油点火技术在电站锅炉上的应用, 就我国目前能源结构而言有深远的意思。我国是一个多煤少油的国家, 政策鼓励推广应用节油产品。无油或微油点火技术自应用以来, 得到市场极大的认可, 发展迅速, 目前已成为烟煤发电机组的必配系统。
1 微油点火工作原理
微油量气化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℃, 可作为高温火核在煤粉燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧, 从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。
2 微油技术特点
2.1 节油率高。
2.2 环保效果好。
2.3 安全可靠。
2.4 系统简单、改造维护工作量小。
2.5 操作简单, 点火过程全自动控制。
3 构成系统简介
微油气化直接点煤粉燃烧系统由微油点火系统、煤粉燃烧系统、控制系统、辅助系统四部分组成。
3.1 微油点火系统
微油点火系统:由微油气化油枪和辅助油枪、高能点火装置、油火检装置、燃油系统、压缩空气系统、高压风系统等组成。
3.2 煤粉燃烧系
煤粉燃烧系统:由点火煤粉燃烧器、煤粉浓缩器、周界风冷却系统和送粉系统 (原有系统不变) 等组成。
3.3 控制系统
控制系统:由DCS系统和就地控制箱、保护系统和运行参数监测等组成, 对点火系统和送粉系统进行控制, 保证锅炉安全、稳定、可靠运行。
3.4 辅助系统
辅助系统:由制粉一次风加热系统、燃烧器壁温监测系统组成。
4 煤的着火和燃烧特性分析
4.1 微油点火常规特性指标
4.1.1 挥发分
挥发分是煤粉在加热过程中释放出来的气态物质, 他在较低的温度下就能着火燃烧。挥发分燃烧释放的热量对焦炭进行加热, 使后者随之着火燃烧。此外挥发分析出后, 固态残留物焦炭变得疏松多孔, 增大了反应面积, 使之更易于燃烬。
为了避免因燃料灰分和水分变动而影响挥发分的量值, 常用可燃基含量Vr (%) 的数值来表示挥发分的大小。Vr随着燃料煤化程度的提高而降低, 煤化程度越深, 燃料的可燃基挥发分Vr (%) 越小, 含碳量Cr (%) 越高, Vr与Cr的关系可用下式近似表示
煤的挥发分含量越高, 开始析出挥发分的温度越低, 因此着火温度也越低。例如褐煤的着火温度为 (250~450) ℃, 烟煤为 (440~500) ℃, 无烟煤则为 (700~800) ℃。
4.1.2 发热量
燃料的发热量降低时, 理论燃烧温度和炉内的实际温度水平也随之下降, 火焰传播速度变小, 导致固体为完全燃烧热损失增加, 经济性变差。发热量降低到一定程度后会引起燃烧不稳, 灭火“放炮”事故增加, 必须投油助燃。
4.2 影响煤粉气流着火的因素分析
在微油点火燃烧器中, 影响煤粉气流的着火过程的因素主要有:一次风量和风速、煤粉细度、煤粉气流的初温、煤粉浓度。
4.2.1 一次风量和风速
增加一次风量, 就增加了将煤粉气流加热到着火温度所需热量, 因而在其它条件不变的情况下, 将使着火区的距离增大。同时, 一次风量加大就意味着减少了煤粉浓度, 化学反应析出的热量减少, 温度提高的速度也降低, 因而也将使着火推迟。
如果增加一次风速, 则意味着单位时间内流经着火区的煤粉空气混合物的容量增大, 亦即热容量增大, 当加热速度不变时, 煤粉气流的着火将推迟, 着火区域要更远些。
4.2.2 煤粉细度
煤粉细度对着火温度的影响比较复杂。
4.2.3 煤粉气流的初温
着火热与燃料种类、一次风量和煤粉气流的初温有关。提高煤粉气流的初温。着火热则大大减少, 因而有利于着火电站锅炉在燃用贫煤、无烟煤等燃料时, 经常采用较高温度的热风来输送煤粉就是为了减少着火热的缘故。
4.2.4 煤粉浓度
传统的对煤粉气流的点燃和存在最佳的煤粉弄的分析采用了与气体燃料混合物分析同样的前提, 即认为在着火区可提供给煤粉气流的热量不会成为限制因素。结合煤粉中的挥发分先析出的规律, 运用挥发分反应化学计量比的概念, 在锅炉燃烧技术中一般认为:按空气与挥发分数量计算出来的"过量空气系数"等于1小时煤粉-空气混合物中的火焰传播速度最大。据此原理, 当煤粉气流着火热与煤粉浓度间的关系成正比关系时, 在煤粉浓度很高的情况下, 挥发分析出的总量高, 而氧量并不高, 因而煤粉气流的着火并不快, 温度水平也较低;随着煤粉浓度的降低挥发分析出量减少, 而含氧量相对较高, 对着火有利, 温度水平也有所提高。当煤粉浓度增加到某一程度, 挥发分与含氧量达到化学比值时, 温度水平达到最高值, 此时即为最佳煤粉浓度。如果煤粉浓度进一步降低, 挥发分减少, 氧量过剩, 这时过剩的空气还要吸收着火区的热量, 所以温度降低。
5 总结
锅炉采用微油量点火技术, 锅炉可实现极微油量的启、停及稳燃, 节油率在90%以上, 综合节能效益75%, 锅炉启动一次耗油约8~15t。整个系统改造简单, 运行维护量小。另外, 采用该技术可实现锅炉点炉初期投入电除尘, 有益于环保。
摘要：主要介绍微油点火技术的原理、技术特点及组成等。
关键词：微油点火,燃烧
点火技术 篇2
一、脉冲点火燃气灶原理（有电热偶、无电热偶）
打开燃气阀门，按下旋钮，旋钮杆向下移动，推动阀体内顶针一起向下移动，顶针推动阀体内曲杆摆动，推动电磁阀打开；与此同时，旋钮杆上的金属片会与脉冲点火器开关线相接触，通过旋钮杆与面壳形成对地回路，脉冲开始点火；由于旋钮杆顶端为平头键，套在气阀芯的键槽内，如果旋钮逆时针旋转（顺时针旋转受阀体内定位装置的限制，不能转动），旋钮杆顶端的定位档块会随之旋起到阶梯台面上，脱离阀体的定位限制，气阀芯会随着旋钮一起转动，气阀芯气孔与阀体进气孔对齐导通。此时燃气就会通过输气管→阀体通孔→气阀芯→电磁阀阀门→引射管→喷嘴（与空气一次混合）→炉头→风门→火盖（与空气二次混合），遇火后燃烧。引射管与炉头相接处有调节空气进气量的装置（俗称风门），通过调节风门的大小（改变空气流通截面）可以改变一次空气混合系数，影响火焰燃烧状况，防止黄焰产生。由于刚开始燃烧时，热电偶受热就会产生电动势，通过导线进入电磁阀的线圈，产生磁场使电磁阀吸合，从而保持了气阀开启状态，所以松开手可随意调整火焰大小。当发生意外熄火时，热电偶引线端的电压很快变为零，电磁阀线圈失电，在弹簧的作用下，迅速切断燃气通路，防止燃气外溢。若想关闭燃气灶，可顺时针旋转旋钮至“关”位置即可，此时，气阀芯和电磁阀会先后切断燃气通路，燃烧停止，燃气不外溢；旋钮杆定位档块回旋到定位槽内，旋钮不能旋转。
二、脉冲燃气灶部件结构：
12-2）：是一对（两根）不同材料焊接在一起的合金丝，当一端加热，另一
端冷却时，能在两合金丝之间产生电动势（电压）的合金丝。产生电动势的大小决定于合金丝的材料性质和加热温度。它由金属丝、保护套及传输导线组成。在火焰上加热时，热电偶两端产生电动势提供给电磁阀，电磁阀得电维持吸合，保持了燃气的导通；当发生意外熄火时，利用热电偶两端的电动势消失，电磁阀失电释放，堵住燃气通路，防止燃气外溢。
2、电磁阀（见图2-3）：是一个用纯铁的U型冲片叠成或U型软磁铁氧体为芯柱（衔铁）的电磁铁。它通电后有磁场产生，能吸合阀芯的连杆，使燃气阀门的进气孔打开，失电后靠自身弹簧力的作用又能自动复位，封住燃气气孔，保证燃气不会外溢。燃气灶在按下旋钮点火时，先靠阀体内的顶针顶开电磁阀，当燃烧正常时，热电偶两端产生电动势（电压），电磁阀得电维持吸合，保证了松开手后燃气的导通；当发生意外熄火时，热电偶无火焰而无电动势产生，电磁阀释放，封住燃气通路，保证了使用的安全。
3、阀体总成：主要是用于燃气气路控制及燃气气流量的调节。是由气阀体、气阀芯、引射管、旋钮杆、定位装置、传动装置及其实现功能转换需要的附件组成（见图2-4所示）。气阀芯是用于调节燃气流量、控制燃气通路的装置，这是因为气阀芯气孔与气阀体进气口之间设有一定角度，当按下旋钮杆不作旋转时，气阀芯气孔与进气口并不对齐，燃气通路仍然被封住；如果此时点火成功，则旋转旋钮，气路导通，燃气将被点燃；若点火没有成功，旋
钮不转动，则可防止燃气外溢；气阀芯上不同通径的气孔限制了燃气的流量，控制着燃气灶火焰的大小。定位装置是由定位块和阀体内定位槽组成，“关闭”状态时，定位块套在定位槽内，旋钮不能转动，按下并旋转旋钮时，定位块旋起，脱离定位限制，保证了松开手后旋钮在一定范围内可自由转动以调节火力大小。
4、脉冲点火器：它是由电子元器件组成的一个脉冲高频振荡器（见图2-5所示）。由振荡器所产生的高频电压经升压变压器升成15KV的高电压，进行尖端放电，由放电的火花引燃燃烧器上的燃气。这种点火器点火率高，可连续放电。按下旋钮，脉冲点火器开始点火；松开旋钮，脉冲停止点火。
三、压电陶瓷燃气灶工作原理叙述
打开燃气阀门，按下旋钮，旋钮杆顶端压着气阀芯内阀门顶针一起向下移动，推动气阀芯内引火管阀门打开。由于旋钮杆顶端为平头键，套在气阀芯的键槽内，按下旋钮（顺时针旋转受阀体内定位装置的限制，不能转动），旋钮杆顶端的定位档块会随之旋起到阶梯台面上，脱离阀体的定位限制；逆时针旋转时，气阀芯会随着旋钮一起转动，带动气阀芯上的拨叉摆动，拨叉推动点火器内的击锤移动，击锤复位弹簧被压缩，当旋钮旋转到90°时，拨叉脱离击锤，在弹簧力的作用下，击锤迅速复位，击打压电陶瓷负极，在另一端（正极）产生瞬间高压（15KV），经导线联接到引火管放电点火。在旋转旋钮，打火针放电电火的同时，气阀芯气孔与阀体进气孔对齐导通，燃气就会通过两路向外输出，其一路为输气管→阀体通孔→气阀芯→引火管阀门→阀体引射管→喷气嘴（空气混合）→引火管，遇火燃烧，向着火盖喷射。另一路输气管→阀体通孔→气阀芯→引射管→喷嘴→风门→炉头（与空气一次混合）→分火器（与空气二次混合）→气路导通，遇火后燃烧。引射管与炉头相接处有调节空气进气量的装置（俗称风门），通过调节风门的大小（改变空气流通截面）可以改变一次空气混合系数，影响火焰燃烧状况，防止黄焰产生。关闭燃气灶，只需把旋钮旋转至“关”即可，此时气阀芯封住燃气气口，燃烧停止，燃气不外溢；旋钮杆定位档块回旋到定位槽内，旋钮不能旋转。
四、压电陶瓷燃气灶部件原理及作用
1、压电陶瓷点火器：主要是依靠具有压电效应的陶瓷元件，将机械能转换成电能，瞬间放电，放电火花引燃气体。它是由高压点火针、耐高压橡胶导线、压电陶瓷、击锤、复位弹簧、外壳体等组成（见图4-02所示）。压电陶瓷主要有钴钛酸铅为原料的陶瓷材料，经成型、烧结，上电极、极化等一系列工艺处理制成的柱型陶瓷。这种陶瓷晶格上正负离子的排列是非中心对称的，因此在外力的作用下，陶瓷两端之间产生电势差（电压）。其产生的电压高低与所受的外力和压电陶瓷的高度成正比，与陶瓷的截面成反比。点火器是将两个同几何形状的压陶瓷正极相连，用耐高压橡胶多股铜芯线引出，负极配上两个铜端面后，用聚碳酸酯塑料固封，便于压电陶瓷多次撞击。当按下并旋转旋钮，旋钮杆带动气阀芯上的拨叉摆动，推动点火器内的击锤移动，击锤复位弹簧被压缩，当旋钮旋转到90°时，拨叉脱离击锤，在弹簧力的作用下，击锤击打压电陶瓷负极，在另一端（正极）产生瞬间高压（15KV），点火针对地放电点火。
2、阀体总成：主要是用于燃气气路、风门、电子电火器扳机的控制及燃气气流量的调节。是由气阀体、气阀芯、引射管（含喷嘴）、旋钮杆、定位装置、复位弹簧、燃气阀门、传动装置及其实现功能转换需要的附件组成（见图4-03所示）。气阀芯是用于调节燃气流量、控制燃气通路的，这是因为气阀芯气孔与气阀体进气口之间设有一定角度，当按下旋钮杆不作旋转时，气阀芯气孔与进气口并不对齐，燃气通路仍然被封住；如果此时点火成功，则旋转旋钮，气路导通，燃气将被点燃；若点火没有成功，旋钮不转动，则可防止燃气外溢；另外，为了保证引火管在点火时有燃气喷射，而点着火后引火管燃气气路被切断，在气阀芯上设置了一个燃气阀门，按下旋钮时阀门靠旋钮杆推开，松开旋钮后阀门靠自身弹簧力复位，关闭燃气通路。风门是用于调节空气进气量的装置（即改变空气一次混合系数）。定位装置是由定位块和阀体内定位槽组成，“关闭”状态时，定位块套在定位槽内，旋钮不能转动；按下并旋转旋钮时，定位块起旋，脱离定位限制，保证了松开手后旋钮在一定范围内可自由转动以调节火力大小。
无油点火技术在电站锅炉中的应用 篇3
关键词:锅炉;无油点火;等离子;应用
随着现代电站锅炉容量的不断增大,大容量锅炉参与电网调峰的任务也越发重要,在锅炉稳燃及锅炉的启停过程中,消耗的燃油也越来越多,大大地增加了电厂的成本。无油点火技术就是在此情况下应运而生。所谓无油点火技术就是采用烟台龙源电力技术有限公司研制开发的DLZ-200型等离子点火技术,它是一种有效节约锅炉点火和稳燃用油的重要手段,作为一项高新技术,它的应用日趋成熟和广泛。
一、简述
中电投南阳热电一期2×200MW工程,锅炉为东方锅炉厂生产的DG670/13.7-20型锅炉,为超高压、自然循环、单炉膛四角切圆燃烧、一次中间再热、平衡通风、半露天布置、全钢结构、全悬吊结构、“∏”型煤粉固态排渣炉。燃用烟煤,燃烧器采用固定式水平浓淡煤粉燃烧器,16只燃烧器分四层布置。制粉系统采用双进双出钢球磨煤机冷一次风直吹制粉系统,每台锅炉配两台MGS-4060B型磨煤机,设计煤粉细度R90≤20%。煤质资料见下表:
二、等离子点火装置的组成
等离子点火装置是由等离子燃烧器、暖风器系统、等离子载体系统、冷却水系统、一次风速在线监测系统、图像火检监测系统、壁温监测系统组成。
三、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,当阴极前进同阳极接触后,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,被电离成高温等离子体,其能量密度高达105-106W/C㎡,为点燃不同的煤种创造了良好的条件。
四、等离子点火系统投入使用方法
等离子点火系统投入时,先投入冷却水,载体风以及等离子火检冷却风等系统,调整冷却水水压到0.4MPa左右,调整载体风压到8KPa~12KPa,然后设定等离子点火装置的工作电流为300~320A,同时A磨煤机开始暖磨。在以上工作完成后,具备了等离子点火条件,将燃烧控制模式选定为“等离子模式”,等离子点火装置开始拉弧,拉弧成功后启动磨煤机,调整合适的一二次风速和煤粉浓度,观察到煤粉在等离子燃烧器中被点燃。点火成功后,监视等离子火焰,根据燃烧情况调整制粉和配风系统参数,保证燃烧器燃烧稳定。
如果冷态启动锅炉,首选要投入暖风器。对于水分小于10%的原煤,将热风温度加热到160℃就可以满足磨煤机的干燥出力要求。锅炉在点火两小时后,空预器后热风温度基本可以达到此温度,暖风器可退出运行。
五、磨煤机料位的建立
对于南阳热电锅炉来说,由于配置的是MGS-4060B型双进双出磨煤机,对刚建立的锅炉来说,料位的建立也至关重要,等离子拉弧后由于不能长时间无介质运行,需要在拉弧后迅速启动磨煤机,加大给煤量,给煤量控制在50t/h,开启A层对应的等离子拉弧的一次分管,此时要严格监视图像火检监测系统,观察一次风管的煤粉浓度,大约十分钟后料位建立正常,减少给煤量,拉弧对角的等离子,开启对应的一次风管。在此过程中,要严格监视给煤机料位,及给煤机粉管的出口温度。
六、等离子点火技术在调试期间的应用效果
等离子点火装置代替有枪使用,处在锅炉启动阶段外,在停炉、带低负荷、燃烧不稳定以及汽轮机负荷试验等工况下,均可用其作为稳燃手段;等离子点火装置在试运期间运行可靠,很少出现非正常断弧现象;等离子阴极使用寿命一般可达到80小时,阳极可以根据拉弧的效果及时进行更换;在节油方面,该技术发挥了巨大的作用,对于#1、2炉来说,从化学清洗到机组整套启动结束,可以说实现了无油点火,开创了一个锅炉无油点火的新时代。
七、等离子试运中出现的问题以及解决措施
(一)等离子燃烧器中心筒超温
等离子点火电弧的核心温度高达5000℃,煤粉在进入燃烧器中心筒就开始着火了,经过多级点燃放大后从燃烧器喷口喷出,所以容易造成中心筒超温和结焦。采取的措施有以下几个方面:
1.适当的提高一次风速。中心筒超温后,根据炉膛温度可以提高一次风速,使燃烧器内外套筒得到较好的冷却。
2.适当的减少燃料量,在同等的一次风速下,可以减少磨煤机的料位,减少粉管的煤粉浓度。但是要严格监视磨煤机出口风管的温度,防止磨煤机内部爆燃。
3.减少等离子拉弧电流。正常情况下的等离子电流设定到300-320A,当燃烧器的壁温达到400℃后可以适当降低设定电流,以防止中心筒超温,但是设定电流不低于260A。
(二)防止空预器燃烧和尾部烟道的二次燃烧
这个问题在南阳热电一期没有发生过,主要是得到了足够的认识,但不排除发生的可能性,如果得不到足够的认识,后果非常严重。这主要是因为等离子燃烧器中煤粉的着火率比较低,再加上炉膛温度比较低,不利于煤粉的进一步燃烧,煤粉很容易沉积在空预器及尾部烟道,随着炉膛温度的提高,很有可能发生空预器着火和尾部烟道的二次燃烧。
这个问题在南阳热电得到了很好的控制,采取的措施有:
1.空预器上面增加吹灰器并加强吹灰。(下转第95页)(上接第105页)东方锅炉厂设计的空预器只有在其下面配置有吹灰器,而空预器作为煤粉主要的沉积物,只在其下方装有吹灰器是远远不够的。
2.尽可能的提高一次风粉的温度。提高一次风粉的温度,有利于提高煤粉的燃尽率。
3.在锅炉燃烧稳定的情况下,尽可能的提高引风机出力,保持炉膛较高的负压,有利于煤粉的带出。
4.对于尾部烟道,在吹管和化学清洗时,由于炉膛温度一般都很低,煤粉在尾部烟道沉积的可能性加大,如果条件允许,停炉后应该对尾部烟道进行清理。
等离子在试运期间也存在着其它问题,比如断弧、暖风器不能满足加热要求等,但这都不是很大的问题,对锅炉的安全运行没有太大的影响,对设备稍加修改就可以解决。
八、结束语
等离子点火技术在南阳热电工程中能满足机组启动的各项要求,从分部试运到整套启动结束,基本实现了无油点火,节约了大量的燃油,为电厂节约了几千万的经济效益。但是等离子点火还是存在很大的安全风险,需要运行人员全面的考虑,精心的操作,才能确保机组安全经济的运行。
参考文献:
[1]DLZ-200等离子点火装置使用及维护说明书[R].2003.
少气点火装置燃烧技术 篇4
随着我国国民经济的快速发展, 电力工业更是迅猛发展, 燃油消耗的激增将对我国能源安全造成日益严重的影响[1]。
到2014 年底, 我国常规油气资源总量丰富, 石油地质资源量达到1085亿吨, 可采资源量268亿吨。天然气地质资源量68万亿立方米, 可采资源量40 万亿立方米。石油和天然气地质资源量均比2007 年评价结果同比大幅增长[2]。
20 世纪80 年代后期, 我国对于燃料的结构有所调整, 燃料结构出现多元化, 燃料中燃气所占比例逐渐增加[3]。
少油点火燃烧器是近几年发展起来的燃烧技术, 通过工程应用实例说明少油点火燃烧器不仅技术成熟, 且能取得可观经济效益[4]。
天然气与轻柴油具有很多相似的方面, 进一步研究少气点火技术迫在眉睫。
1 少气点火装置的结构设计
少气点火装置的结构由气枪、配风盘、稳燃环、燃烧室等组成, 如图1。
本少气点火装置配置了自动点火功能, 采用高压离子点火棒, 通过高电压在间隙电极之间电离空气而产生电火花, 从而引燃天然气。
本少气点火装置配置了自动检测天然气火焰的紫外火检设备。
2 少气点火装置数据分析
2.1 冷态实验
结合少气点火装置的结构进行了冷态实验, 天然气采用压缩空气代替, 天然气燃烧时需氧量采用空气代替, 压头由风机提供;通过系列数据的拟合成不同工况下的曲线。
不通空气, 只通压缩空气, 测得气枪的冷态流量关系:压力10—100KPa, 对应气枪出力60—200Nm3/h, 压力与流量基本成线性关系。不通压缩空气, 只通空气, 测得配风的冷态流量关系:压力1000—5000Pa, 对应配风出力1000—1600Nm3/h, 压力与流量基本成线性关系。根据天然气完全燃烧时需要空气量为体积比1:9.5, 通过对比可以得出本实验范围内空气的补量是完全满足天然气的理论燃烧需要的空气量。
天然气采用10-100KPa压力输送, 空气压力采用1000-5000Pa的压力输送, 天然气的输送压力是空气的10-20 倍, 防止气体燃烧时出现回火现象。
2.2 少气点火装置的热态实验
本实验过程中, 采用丙烷气体代替天然气, 丙烷的物理特性:相对蒸气密度 (空气=1) =1.56;燃烧热=92.13MJ/m3。
通过与天然气的对比, 丙烷的热值是天然气热值的2.52 倍左右。由公式C3H8+5O2=3CO2+4H2O可知, 丙烷1 体积燃烧需要5 体积的氧气, 而空气中的氧气占21%, 这样1 体积丙烷完全燃烧需要25 体积的空气。在小出力的情况下丙烷是能够满足实验条件的。
少气点火装置初次点火时, 丙烷的气量为30Nm3/h, 空气压力为1500Pa, 点火顺利, 气体火焰明亮, 火检能够检测到信号。
通过不同工况调整, 燃烧比较稳定, 没有出现脱火及点不着的现象。由于气枪是利用多孔高压射流将天然气快速通过小孔喷出流速很高, 防止了天然气产生回火现象;稳燃环, 加强了烟气的扰流, 提高了燃烧的稳定性;燃烧室提供了气体燃烧空间, 由于烟气快速膨胀, 烟气流速很高, 提高了出口烟气动量, 增强了火焰的刚性。
这种少气点火装置结构实现了气体完全燃烧, 同时提高了火焰的刚性。
3 结论
(1) 本次实验结果表明, 采用少气点火装置燃烧技术, 能够充分保证天然气在燃烧室内完全燃烧。
(2) 本次实验结果表明, 此种少气点火装置提高了天然气火焰的刚性。
(3) 少气点火装置的结构保证了点火的可靠性及火检检测的准确性。
(4) 少气点火装置燃烧技术是用微量的天然气, 进而为天然气直接应用煤粉锅炉提供可靠的应用。
摘要：本文介绍少气点火装置燃烧技术, 该技术具有结构简单, 投资少、可靠性高、基本无维护工作量等突出优点。
关键词：少气点火装置,燃烧室,配风盘,稳燃环
参考文献
[1]国际电力网.2020年我国电力工业发展展望[J].2009, 11 (13) .
[2]央视新闻.国土资源部:我国油气资源丰富天然气储量创新高[N].2015, 05 (06) .
[3]徐宏伟.燃气热水器发展现状研究[J].现代制造技术与装备, 2009 (03) .
点火的作文 篇5
妈妈说：你长大了，可以自己学着点的！我刚想再说些什么，妈妈好像知道了我的小心思，急忙又补充了句：你可以的，加油！有了妈妈的鼓励，我信心倍增。我，可是天不怕地不怕杜泠h，还怕什么打火机？呵呵，可笑！想着我便大摇大摆地走了。
可是，刚拿起打火机，我又开始担心了，我会不会把房子烧了呢？或者是把我自己烧伤呢？就在这时，妈妈的声音又回荡在耳边：你可以的，加油！我鼓足了勇气，把大拇指放在打火机上，手指慢慢地、颤巍巍地按了下去，大概刚按了几毫米的样子吧，我的大拇指便不听大脑队长的号令，像逃兵似的逃到了口袋中。这次打火失败，我心想：这次失败都是磊拇指临阵脱逃。我狠狠地咬了它一口，算是原谅它了。惩罚完大拇指，我又开始点火，这次，大拇指不抖了，但是动作依然很慢。我的眼睛瞪得圆溜溜的，死死地盯着大拇指，生怕它再次逃走。咔嚓，打火机中冒出了火星，我被吓了一跳，连忙扔了打火机，我长舒了一口气说：吓死宝宝了。已经打着火了，还是有进步的。我摸了摸大拇指，表示赞扬。这次大拇指刚拿到打火机便毫不犹豫地按了下去，我看着熊熊燃烧的烈火，开心极了！
长虹：我已经点火 篇6
1990年代，倪润峰统帅的时期，依托大规模生产、成本低优势的长虹凭借价格战登上“彩电大王”的宝座。但近几年来，由于互联网企业的“打劫”，长虹旧时的利器已经一文不值。自从2004年开始，长虹便已经投入巨资发展家庭互联网事业，但也只是小打小闹，没有实质性突破。
长虹的反击是家电智能化战略，其代表产品是CHiQ。它是长虹家庭互联网战略的落地之作，在家电发展中具有标志性意义。一项调查显示，凭借“真正的智能空调”，CHiQ空调面世之前高居消费者最期望空调产品榜首。长虹日前俨然成了拥抱智能化急先锋。
作为空调行业的“小字辈”，长虹提出“软件+模式”的智能空调标准，摒弃了传统意义的“硬件+功能”，搭建未来家电产品通过网络协同成一个整体，在大数据云端支撑下提供管家式的服务，成为家电行业智能化新思维模式，成为热门话题。
2014年，一直宣称“重新定义空调，颠覆传统空调行业”的长虹CHiQ空调亮相了。3月25日，长虹向格力、美的、海尔三大空调巨头负责人分别发出邀请函，邀请这三大巨头于3月31日召开的中国智能空调发展趋势研讨会，共同探索空调在智能化时代的发展方向。这在中国空调产业发展史上，还是第一次引起业内热议。
一位互联同企业人士则指出，“2014年底，格力董事长董明珠与小米科技董事长雷军的‘10亿赌局’胜负未分时，长虹却要重新定义空调业，看来董明珠的空调‘后院’已经起火了。”
汽油内燃机激光点火技术进展 篇7
尽管我国已将发展新能源汽车上升为国家战略并大力扶植新能源的研发产业化,但目前我国新能源汽车的技术还不成熟,在今后相当长一段时间内,汽车还是主要依靠化石能源,因此国家继续支持节能汽车的发展,特别是现有汽车的节油技术。
目前,为了能够满足排放和能源需求,发动机又出现了很多新技术,如缸内直喷技术(GDI)和调谐动力技术(MK)等,但这些技术无一例外地依旧使用火花塞点火,尽管火花塞技术领先的一些公司如博世公司已生产出4极火花塞,经试车表明这种火花塞寿命长,燃油经济性比普通火花塞高5%,但几十年的火花塞的结构和性能并没有本质变化。
近年来,随着各类激光器的快速发展,点火用激光器的价格不断降低、性能也在不断提高,激光诱导火花点火技术逐渐引起了汽车制造业的关注。图1中激光点火的火花核几乎是火花塞点火的8倍[1],与电火花塞点火相比,激光诱导火花点火的优点在于:
a.非接触式点火,无电极点火的老化、腐蚀、点火失败等问题。
b.可准确控制点火位置和点火时间,提高点火可靠性。
c.燃烧温度低,能减少NOx的排放量。
d.缩短燃烧时间,提高燃烧效率。
e.减少高频辐射,降低整车的辐射骚扰。
f.激光发生器的占用空间情况远小于火花塞,因此可以提供更大的灵活性。作为一种新型的汽油内燃机点火技术,激光诱导火花点火技术节油、环保,符合国家产业政策和技术发展方向,因此,该技术在内燃机领域有很广阔的应用前景。
1 原理及国内外研究现状
激光点火就是将脉冲激光聚焦,用聚焦后的激光束,通过各种物理过程点燃燃料的技术。激光点火主要有二种方式[2]:激光热点火、激光诱导火花点火(LISI,laser-induced spark ignition)。这二种点火的机理及使用对象完全不同的,激光热点火是激光直接作用到燃料上通过高温加热进而点燃,由于可燃气体在激光波长具有强吸收、光离解的特性,因此激光热点火不适合于点燃气体。
激光诱导火花点火方式是激光入射的激光束在混合气中聚焦于一点,照射到混合气体上,通过非共振多光子电离和电子逆轫致辐射吸收产生电子雪崩,从而使气体击穿,形成的等离子体核是一个在高温高压下具有高反应能力的化学中间产物源,它向周围释放光、热和激波,诱导全尺度的燃烧,达到点火的效果[2]。图2、图3、图4、图5的点火方式即是该方式。其不足之处是在点火位置只有部分的激光能量被混合气介质吸收利用,而剩余能量则穿过点火位置未被利用。M.H.Morsy等人提出了一种提高激光能量利用率的方法,见图6。其原理是用一个圆锥形空腔作为激光束收集器,这种点火方式所使用的尖金锥空腔角度在30°~60°之间,使用金(或铝)空腔的目的是阻止等离子体产生电晕,将部分瞬态激光能量吸收于空腔表面,反射到空腔的顶点,产生热电子,并保证加热激光脉冲的引导路径[3],虽然该方式能量利用率高,点火时间更短,但由于使用的空腔装在汽油发动机内部的机构问题无法解决,故不适用于汽油内燃机。
还有一种诱导点火方式是激光诱导光化学点火,这种点火方式可用于天然气内燃机上。激光诱导火花点火不同于激光诱导光化学点火,激光诱导光化学点火是用一种特定或可调波长的激光,来匹配目标分子吸收波长以离解目标分子,通过共振多光子激发典型自由基(如OH,CH等)以达到点火的目的[2]。
激光诱导点火气体研究始于20世纪60年代末[5],当时主要针对CH4/H2/O2等天然气气体,激光点火汽油混合气的实验直到20世纪70年代末才由加拿大的J.D.Dall研究组首次开始进行[6],该研究组采用脉冲二氧化碳气体激光器,单缸发动机直接与测功机相联接,发动机同时装有激光点火和火花塞点火系统,见图2。试验结果表明,激光点火的最大空燃比可达27.8:1,点燃混合气的激光器火花爆发要求的最低能量取决于同样压力下在空气中击穿所需要的能量,将火花能量提高到高于这个最低水平有益于发动机的稳定运转。随后,汽油机激光诱导点火一直无突破性进展,这主要是因为激光器发展较慢。直到2005年,维也纳大学的M.Weinrotter采用固体激光器,激光通过光纤引导,经一个蓝宝石窗口射入一个单缸内,点燃了汽油混合气,研究了激光点火汽油混合气的最佳能量密度及温度、火花核扩散与激光能量的关系,见图3[7],这是首次固体激光器应用于汽油内燃机。同年,奥地利的Jenbacher气体发动机制造商发明了一种发动机激光点火系统,该系统通过光学聚焦系统将激光聚焦为一个不足6×l0-6mm2的光斑,以点燃料/空气混合物,每个发动机的气缸都可配置一支激光器,或者以分束片或转镜将一束激光进行分束,这种点火方案适用于多种燃料,包括汽油或液化石油气[8]。2007年,新型激光器光纤激光器首次应用于汽油机点火,Colorado州立大学的一个研究小组用光纤激光器进行点火实验,激光器重复频率10Hz,脉宽8 ns,波长1 064 nm,成功实现了缸内点火,点火效率为98%,运行发动机气压下效率可达100%[9],目前他们正实验用多路光纤分光给兆瓦级的多缸点火,使之尽快实现商业化。
2011年5月,日本冈山自然科学研究所的研究人员开发出了一种陶瓷粉末激光器,其大小相当于一个火花塞,从而允许它嵌入气缸中,这是一种设计独特的激光装置,它能以较低能级的激光为基础产生高能激光束,集中两到三束激光照射到引擎气缸内不同的深度,增加了燃烧的完全度,并避免了磨损的问题[10],见图4。2011年6月,马自达公司成功研制出激光点火转子发动机马自达新一代转子发动机16X Renesis[11],见图5,该发动机由一陶瓷激光器火花塞点火,发动机的排量为1 600 cm3,体积更小,并部分采用铝制结构,解决了转子发动机的燃油经济性差和扭矩输出不足这两个问题,这是汽油发动机史上的一个里程碑。至此,激光诱导火花点燃汽油发动机技术已成为可能,下一步要发展的只是成本和批量化。
国内激光点火主要应用于固体材料,采用激光热点火方式,激光诱导火花点火研究较少。最新开展激光诱导火花点火实验的是对H2,O2,Ar混合气体点火。2007年,中国科技大学的王昌建等首次进行了H2,O2,Ar可燃气体点火试验,并拍摄了激光火花的纹影图[2]。对汽油激光诱导火花点火技术研究尚未见报道。利用金锥的快激光点火示意图见图6[4]。
2 点火影响因素
影响点火的因素很多,如空燃比、温度、压力等,但测试表明,不同的混合气体有不同的点火能,点火能量是影响点火的最重要因素。基于此,我们主要讨论影响激光点火系统的因素,而对其他点火因素不作讨论。
2.1 点火激光器
研究表明,汽油混合气最小点火的激光强度为1012W/mm2[5],而激光波长并不明显影响点火过程和最小点火能量[12],因此只要达到了点火强度的各种激光器都可以应用于汽油内燃机。在实验室中,人们已经用很多种激光器给汽油燃烧室点火,在气体激光器、固体激光器及半导体激光器等各类激光器中,应用到汽油内燃机点火的主要有全固态激光器,气体激光器虽然首次运用到激光点火试验,但由于体积大而不适合应用到发动机上,半导体激光器由于光束质量差,输出功率低,目前还不被使用。
进入21世纪,全固态激光器飞速发展,大有取代气体激光器之势。全固态激光器转换效率高,器件结构紧凑,体积小,寿命长,可靠性高,结构牢固,光束质量好,能量大,峰值功率高,是当前激光技术发展的主要方向。测试表明,要达到低含量燃料空气混合气的点火要求需要高于10 m J的激光高能脉冲[5]。目前的中小功率的全固态脉冲激光器,峰值能量已可达到毫焦级,业已满足其条件,其结构大都是端面泵浦、采用Nd:YAG作为波导的全固态激光器,这类激光器早已商业化,成本低廉。
同全固态激光器相比,光纤激光器光纤作为波导介质,光纤芯直径小,再构成激光器时由于泵浦光被限制在光纤内,可以容易形成高的功率密度,同时以波导代替了全固态激光器的聚光腔,提高泵浦光的利用率,转换效率高,光束输出能量高,质量好,容易实现单模运转,也更容易聚焦,同时光纤具有高的表面积/体积比,散热效果好。光纤激光器的缺点是高能量的泵浦光会损害光纤,降低激光器的寿命,其次价格也较高,无法与全固态激光器相竞争[12]。
不论是Nd:YAG作为波导的全固态激光器,还是光纤激光器,对环境温度要求都较高,高温下无法工作,因此不能直接安装在气缸上,需通过耦合系统将激光输入到气缸内。多晶Nd:YAG陶瓷与Nd:YAG晶体有着相近的激光特性,是近年来研制成功的新型激光介质,采用多晶Nd:YAG陶瓷粉末作为波导的全固态陶瓷激光器,耐高温,可直接安装在气缸上,较Nd:YAG作为波导的全固态激光器和光纤激光器有巨大的优势,是最具发展前途的点火激光器。但目前该类产品的生产技术仅被日本等少数几个国家所掌握,还未商业化,制约了其在我国的发展。
2.2 耦合系统
实际上,目前限制激光诱导火花点火发展的关键原因并不是激光器的功率,而恰恰就是耦合系统。对于全固态Nd:YAG激光器和光纤激光器,其输出的激光束最终要通过传导反射镜或光纤、聚焦透镜、输入镜耦合系统进入气缸,发动机机舱内恶劣的工作环境极大降低了耦合系统的性能及寿命,特别是与气缸相联的耦合系统部分的输入镜将承受缸内高温高压恶劣的工作环境,同时缸内油污、积碳会粘附在输入镜上,这会大大影响激光的传输,降低点火功率。目前使用的材料是蓝宝石材料,还未找到更好的、成本低廉的输入镜材料,这大大增加了成本,也进一步验证了陶瓷激光器使用的可行性。
2.3 系统稳定性
激光点火系统是光学系统,采用了许多光学器件,相对于电火花点火系统,工作环境要求高,稳定性差,仅仅是温度引起的一点点材料形变,都会改变光束传输和聚焦效果,进而影响整个系统的性能。目前的激光点火系统,稳定技术还需极大完善及提高,这对光学器件的材料技术、加工技术提出了较高的要求。
如果克服了稳定性这一障碍,那么就可以采用分束技术,即将一台激光器发出的激光通过光学器件分束到各个气缸内,整个点火系统就可以替代分电器,这将具有巨大的优越性。博世公司的霍尔无触点分电器火花塞点火系统的使用寿命可达20万km,从目前看,激光分束系统要达到此指标,还有相当长的路要走。
从上述分析看,为提高激光点火能量,单独提高激光器的输出功率,作用有效,关键是耦合系统设计,及稳定性的提高,这是激光点火系统应用的主要因素。目前,可采用中空镀膜光纤、超高光洁度镜面技术、金属基镀铝膜传输镜等一系列技术来实现,随着技术的发展和成本的降低,解决该技术的手段越来越多,实现的可行性越来越大。
3 结论
某电厂等离子点火技术的应用 篇8
关键词：等离子,锅炉启动,燃油
引言
等离子点火系统是由等离子发生器产生大功率等离子体直接点燃煤粉, 其中心温度可达6000℃。国电丰城电厂为4×340MW机组, 锅炉型号为HG-1025/18.2-YM6, 亚临界一次中间再热强制循环汽包炉。制粉系统为正压直吹式, 配备5台中速辊式磨煤机, 燃烧方式为四角切圆。4台锅炉分别在1996～2000年期间投产, 投产调试期间, 每台锅炉耗用了上千吨燃油。由于江西电网季节峰谷差大, 机组启停较为频繁, 每次锅炉启动大约需要耗用30～40t燃油 (季节差别) , 开机成本较大。历年来该公司开机次数统计如表1所示。
2000年山东烟台电厂第一台煤粉锅炉等离子点火及稳燃技术成功应用。公司及时跟进, 分别对4台锅炉进行了等离子点火技术改造, 于2001年底全部改造完毕, 取得良好的效果, 每次锅炉启动用油量平均控制在3t左右。
1 等离子原理
等离子点火及稳燃技术是利用等离子电弧直接点燃煤粉。等离子发生器电离空气, 产生4000～10000℃的高温等离子体, 等离子燃烧器强制煤粉通过该等离子体, 煤粉在瞬间发生一系列物理和化学变化 (如裂解、析出挥发分、再造挥发分、剧烈燃烧等) , 被迅速点燃, 在等离子燃烧器内着火后喷入炉膛, 从而代替油枪, 实现锅炉点火和稳燃。等离子点火及稳燃系统由等离子燃烧器和等离子发生器及其辅助系统组成。辅助系统主要包括:电源系统, 提供等离子发生器所需的直流电;冷却水系统, 冷却等离子发生器阳极、阴极等部件;载体风系统, 提供等离子发生器产生等离子体所需介质;火焰检测系统, 监视等离子燃烧器的燃烧状况;一次风速测量系统, 方便运行人员进行燃烧调整;冷炉制粉系统, 直吹式制粉系统时, 解决锅炉冷态条件下煤粉制备的热风来源;控制系统, 通过触摸屏或DCS操作控制等离子点火及稳燃系统。等离子点火系统如图1所示。
2 操作指导
因该公司锅炉配置直吹式制粉系统、四角切圆燃烧方式, 因此将等离子点火器安装在第二层制粉系统 (B层) 4个燃烧器进口处, 即每台炉配置4套等离子点火器。安装等离子点火装置后, 运行方式发生较大的变化。之前, 锅炉冷态启动从锅炉点火到机组并网启动第二台制粉系统后, 才能视燃烧情况退出油枪运行, 大约需12h左右。现在只需考虑磨煤机的干燥出力要求, 即一次热风温度在150℃以上, 投入等离子, 启动B制粉系统正常后, 退出油枪运行, 大约耗时2h。等离子燃烧器操作指导如下:
1) 锅炉点火前:送、引风机保持单台运行。
2) 锅炉点火后:启动1台一次风机, 风压维持在5.5～6.5kPa, 并关闭送风机出口联络门, 提高一次风热风温度, 待一次热风温度达170℃时对B磨开始暖磨。
3) 一次热风温度在150℃以上时, 保持BC油枪3#～4#运行, 适当开大汽机高低旁路, 准备投入等离子点火。
4) 控制磨风量为50～55t/h, 磨出口温度在90～95℃。
5) 投入空预器冷端连续吹灰。
6) 就地检查等离子各角压缩空气和冷却水压力正常 (空气压力0.008～0.01MPa, 冷却水压力为0.35 MPa) 。
7) 设定启弧电流在300A, 按等离子点火装置的启动程序启动1#～4#等离子发生器, 启弧正常后, 调节电流在310～330A左右, 并确定四角启弧正常。
8) 确定B磨启动条件满足, 将B煤层燃料风开度调至10%, BC层辅助风开度在50%～60%, 锅炉总风量在500～550 t/h, 启动B磨煤机, 再启动给煤机, 为保证煤粉浓度达到0.35～0.45要求, 维持给煤量在15～20t/h, 并调整炉膛负压正常。当等离子燃烧稳定后, 逐步调整给煤机煤量, 最后维持在15t/h左右。
9) 通过火焰电视图象、负压、炉膛出口烟温等监视各角煤粉着火情况。
10) 负压调整正常后, 就地通过看火孔监视各角着火情况, 并与运行操作员取得联系 (启磨时, 严禁看火人员站在看火孔看火, 小心炉膛冒正压) 。
11) 监视和控制汽包升温升压率, 根据等离子着火情况, 降低燃油压力并逐个退出油枪运行, 并投入电除尘运行, 通过调节给煤量和汽机旁路开度控制锅炉升温升压速度, 确保在允许范围内。
12) 运行注意监视和调整磨煤机运行参数和就地磨煤机振动石子煤情况, 确保在正常范围内运行 (磨出口温度不小于60℃) 。
13) 随一次热风温度的升高, 运行时根据空预器两侧烟温偏差情况开启送风机出口联络门。
14) 升炉参数达到汽机冲转要求时, 通过对减温水、定排、5%旁路开度控制汽温汽压稳定, 并按汽机参数要求完成冲转, 中速暖机和并网工作。
15) 并网正常后, 启动A送和B一次风机, 并调整两侧风机出力运行平衡。
16) 根据汽机应力和负荷要求, 启动相邻层A磨或C磨运行。
17) 根据锅炉燃烧稳定情况, 操作员逐个停用B层等离子发生器, 直至等离子发生器全部停运, 并保持等离子发生器正常备用。
3 经验与效果
该公司等离子燃烧器运行已10a, 通过长时间的摸索, 已积累了丰富的等离子运行经验, 锅炉启动用油由最初的4～6t下降到1～3t。具体运行经验如下:
1) 确定适应公司等离子燃烧的煤种。通过长时间摸索和试验, 发现等离子燃烧对煤种要求比较高。a.热值要适中 (4700～5000kcal) , 过高会造成煤量低, 煤粉浓度不够, 燃烧不佳或者锅炉升温升压率不好控制;过低, 煤中灰分大, 燃烧效果差。b.挥发分适中 (36%～40%) , 过高, 使着火提前, 易烧坏燃烧器;过低, 不易着火。c.水分W要适中 (≤8%) , 过高, 干燥出力不够。公司采购淮南的刘庄、谢桥煤比较符合要求。
2) 为了确保锅炉启动时等离子燃烧所需的煤种, 要加强省调联系, 提前确定停机机组, 控制B制粉系统的煤仓仓位, 确保停机烧空煤仓。同时加强煤场管理, 开机用煤单独堆放;堆放时提前采样, 确保煤种符合等离子要求。
3) 锅炉启动前对等离子进行拉弧试运, 确保等离子正常投入。做好设备检修台帐, 按要求更换阴极头, 防止设备到期漏水故障。
4) 优化等离子运行方案。锅炉点火后将油枪油压控制在最低值, 减少燃油量, 及时启动一次风机, 投用等离子, B磨暖磨启动, 根据长期观察, 在B磨出口温度达到35～40℃时即可退出油枪运行;因此热态启动也可以无油启动。
该公司投用等离子点火及稳燃技术以来, 取得了良好的效果, 节约了大量燃油, 从表2可以看出:从2005年起到2011年底统计, 平均每次开机用油2.91t, 其中还包含多次开机时煤仓未烧空, 煤仓内煤种不适合等离子燃烧;锅炉启动时等离子故障等情况否则平均开机用油会更低。锅炉启动没有等离子装置时按30t/h燃油计算 (2005年B磨故障时未投等离子, 锅炉启动用油33t) , 每次开机节约用油27t, 总共开机144次, 共节约燃油3888t。按6500元/t计算, 节约2527.2万元, 平均每年节约361万元。这还不包括机组故障恢复节约的用油 (锅炉MFT恢复相当于热态启动, 直接投用等离子, 无需用油) 。
随着等离子点火技术的投用, 该公司燃油消耗大量减少, 以煤代油, 每年节约数百万吨燃油;电厂运行成本降低, 等离子运行成本仅为燃油运行成本的10%～20%;等离子燃烧技术本身就是一种低氮燃烧技术, 可以降低NOX排放;可以避免油点火 (无电除尘器) 而造成冒黑烟的环保问题。
4 问题与建议
该公司等离子点火技术应用以来, 节约了大量燃油, 取得了一定经济效益和社会效益。但是该技术在应用过程中也存在一些问题:
1) 对煤种的适应性不大。设备定型后如果煤种指标偏离, 燃烧着火效果差, 特别近期煤炭市场变化, 公司优质煤中有80%为海运煤, 水分较大, 不适合等离子燃烧, 已多次因煤种偏差大造成锅炉启动用油过多;同时对于高挥发分、高热值的煤, 如榆神煤, 存在容易烧坏燃烧器的现象。
2) 阴、阳极寿命的问题。阴极头运行中多次出现漏水现象, 造成粉管堵塞。B层是主燃烧器, 配置优质煤, 缺角运行对锅炉安全影响较大。
3) 等离子运行时电流较大, 出现过电缆着火事件。同时等离子的壁温点不能完全反映出燃烧器的真实情况。
4) 公司等离子未设置暖风器, 锅炉启动初期必须投用燃油, 不能实现无油点火。
前三个问题建议制造厂家通过技术革新, 逐步提高等离子设备适应范围和可靠性。目前大多数等离子已设暖风器, 实现无油启动。该公司正考虑通过引入邻炉热一次风或增设暖风器来减少锅炉启动用油。
在石油资源面临枯绝, 油价高昂的情况下, 等离子点火技术具有广泛的应用前景, 对我国的能源安全具有重要意义。虽然目前等离子在运行中存在一些小问题, 但是通过制造商的技术改进和制造工艺的提高, 以及使用过程操作经验的积累, 等离子技术一定会日趋完善。
参考文献
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[2]熊武, 等.国电丰城电厂4×340MW机组主机运行规程[R], 2011, (1) :1-2.
[3]徐旭常, 周力行.燃烧技术手册[M].北京:化学工业出版社, 2007.
[4]电站锅炉运行与燃烧调整[M].北京:中国电力出版社, 2002.
等离子点火技术在电厂中的应用 篇9
关键词：等离子,点火技术,应用
1 系统简介
该套系统有以下分系统组成:等离子体燃烧器、电源系统、载体工质 (空气) 系统、冷却水系统、冷炉制粉系统及监测控制系统组成的系统。
1.1 等离子体燃烧器plasma burner
配有等离子体发生器并以等离子体点火和稳燃的煤粉燃烧器。
1.2 电源系统
等离子体点火系统的电源系统一次设备主要包括:高压开关柜、降压变压器 (6KV变380V) 、低压开关柜、隔离变压器、整流柜等。
1.3 载体风系统
等离子体发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子体载体, 本系统采用仪用压缩空气为等离子体发生器提供载体。仪用压缩空气母管压力应为0.4~0.8MPa。
1.4 冷却水系统
为保护等离子体装置本身, 需用除盐水冷却阴极、阳极和线圈。冷却水经母管分别送至就地等离子体发生器内, 再分三路分别送入阴极、阳极和线圈。
1.5 冷炉制粉系统
冷风蒸汽加热器布置在F磨煤机入口前热一次风母管上。因本改造项目的煤质水分很高, 为确保改造后点火效果, 保证锅炉冷态启动时磨煤机能磨制出合格的煤粉, 所以需要高压的蒸汽来提供热源, 汽源参数要求P>3.0MPa, t>260摄氏度的过热蒸汽, 蒸汽耗量约为15t/h。冷风蒸汽加热器设计的进口空气温度为20℃, 出口加热至150~160℃, 并满足磨煤机热平衡计算后需要的入口温度。暖风器汽源来自5、6号锅炉空预器吹灰器的联络管的蒸汽。
1.6 监测控制系统
1.6.1 火焰监视装置
为监视等离子体点火燃烧器的火焰情况, 保证安全运行、方便运行人员进行燃烧调整, 每支等离子体燃烧器上应各安装1套图像火焰监视装置。
1.6.2 燃烧器壁温监测
为防止燃烧器超温, 在每台等离子体燃烧器内壁安装有两个铠装K分度热电偶, 通过补偿导线接入机组DCS系统, 当燃烧器超温时可以发出报警信号。
1.6.3 风粉混合物速度监测
为便于等离子体燃烧器风粉混合物速度的控制, 在用于等离子体点火的一次风管上安装一套风粉混合物速度监测装置, 用于在线监测风粉混合物速度, 方便运行人员进行燃烧调整。
1.6.4 控制系统
等离子体点火系统所有的开关量、模拟量通过硬接线进入DCS, 在DCS操作站完成等离子点火系统的监视和控制, 使整个系统可以达到安全、稳定的运行。利用DCS的操作员站实现等离子点火系统的监控。
2 等离子点火技术在机组启动过程及低负荷稳燃中的应用
等离子是近年来的一项新的锅炉点火及稳燃技术, 使用等离子拉弧直接点燃煤粉来实现锅炉启动或锅炉稳燃, 达到以煤代油的目的。我厂五号机组已进行了一年多的安装试用。受限于煤质, 等离子目前在五号机主要还是应用于点火阶段, 启动节油明显, 取得了很好的效果, 甚至可逐步实现锅炉无油点火启动。
2012年8月29日, 机组经过三天多停机消缺后冷态启动, 于10时36分成功并网, 11时30分机组负荷升至300MW, 至此机组启动完成。本次冷态启动采用等离子点火方式 (停机时间大于72小时) , 从点火到并网后停全部油枪, 整个过程共用燃油9.03吨。
2013年7月6日, 经过9天的停机配合安廉线切改工程后, #5机开始冷态启动。自中班开始点火到7日一值白班并网后带至300MW负荷, 本次启动过程共消耗燃油4.79吨。创了上安电厂启动用油新记录。
要知道, 等离子技术没有在我厂使用时, 我们每次机组冷态启动燃油使用指标为80吨左右。使用等离子技术后的两次启动过程节油效果十分明显, 最好的一次用油量仅有普通机组启动的6%。
现在由于电网用电负荷的波动性, 峰谷差大, 晚上机组运行时负荷低, 原来50%的最低负荷不能满足调度要求, 需要我们进一步降负荷, 这就与我们锅炉最低稳燃负荷相冲突。为了保持锅炉燃烧稳定, 在低于最低稳燃负荷时, 我们要视燃烧情况投油稳燃。等离子系统也可以实现这个功能。今年的线路切改期间, 我厂机组启停频繁, 晚上负荷降得很低, 最低一次降至240MW (额定容量600MW) , 在这次低负荷运行中我们采用等离子稳燃, 炉膛负压、燃烧器火焰信号正常, 说明燃烧稳定。若采用燃油稳燃, 此负荷下每小时的稳燃用油至少每小时三吨。每个夜班少用10吨燃油是很正常的。
可见在机组启动比较多、夜班调峰幅度较大的电厂采用等离子技术可以很好的起到节油目的。在现在都提倡节能增效的大环境下, 此项技术改造的应用无疑是非常成功的。
3 应用过程中注意事项及存在问题
等离子点火机组启动过程不同于普通的油枪点火机组启动, 此时对启动用的煤质要求较高, 要求高发热量, 高挥发分, 易燃煤种。我们曾经有过由于燃料提供的煤种不合适, 等离子点火煤粉燃烧效果不好最后不得已重新改用燃油点火启动的经历。
使用等离子点火启动中要求对进入磨组的一次风用邻炉蒸汽加热, 这个加热的一次风温要能保证, 磨组出口风粉混合物的温度要有保证, 我们要求此温度要高于75℃。入炉煤粉温度低也导致燃烧效果不好。煤粉浓度也要有保证, 我们要求磨组先制粉, 待粉位达到一定高度后再开启磨组出口风门, 确保入炉一次风携带的煤粉浓度足够。
等离子体点火系统投运过程中, 应严密监视等离子体燃烧器壁温。在燃烧器显示壁温超过400℃且壁温仍然上升较快时, 应及时采取降低壁温的措施, 包括降低磨煤机出力、加大磨煤机的入口风量、降低等离子体发生器功率等, 燃烧器显示壁温超过500℃时, 应停止该燃烧器的送粉进行检查。在一次风管未通风的情况下, 等离子体发生器运行时间不能超过10min, 防止烧坏燃烧器。
锅炉点火前与等离子体点火系统对应的磨煤机 (直吹式制粉系统) 要切换到“等离子体点火模式”。在“等离子体点火模式”下, 且具备投入保护条件时, 应投入灭火保护 (点火开始时灭火保护的迟延动作时间, 对于直吹式制粉系统不应超过180s) 。
等离子系统中, 阴极作为等离子发生器发射电子的主要部件, 要承受的温度很高, 长时间运行必然要造成阴极烧损。阴极部件的运行时间与等离子工作电流成反比。厂家给出的资料是在额定电流范围内, 阴极的工作寿命约为100h。在实际使用中, 我们要严格按照技术说明给出的电流范围使用等离子, 电流不能太小, 太小了拉弧功率小, 不足以引燃煤粉。拉弧功率大会加剧阴极的烧损。
4 结束语
点火技术 篇10
国产循环流化床 (CFB) 锅炉近年来在我国得到了较快发展和广泛应用, 我国已有CFB锅炉装机容量约3000万kW, 排在世界首位。
河南神火铝业股份公司发电二厂在CFB锅炉实现少油或无油点火方面进行了相关研究和实践。该锅炉系东方锅炉股份有限公司生产的DG440/13.7-Ⅱ循环流化床锅炉, 为超高压一次中间再热, 单汽包, 自然循环, 全钢结构炉架, 半露天岛式布置。锅炉主要由1个膜式水冷壁炉膛、2台气冷旋风分离器和1个气冷包覆墙的尾部竖井组成, 炉膛内布置有6片屏式过热器、4片屏式再热器和1片隔墙水冷屏。设计6个给煤口、双烟道布置和“J”回料器。采用床下点火, 2台点火风道和2台点火燃烧器, 各配备1只1.5t/h油枪 (曾更换2t/h、1t/h、0.8t/h) , 锅炉点火启动时, 启动点火风机, 点燃油枪, 产生热烟气进入床下水冷风室, 然后穿越水冷布风板和床料进入炉膛使床料流化和加热。
循环流化床锅炉普遍存在启动时间长、启动易结焦、启动燃油量大等突出问题, 严重影响其经济性和安全生产。煤粉炉节油技术促进了循环流化床锅炉点火启动过程的节能研究, 其关键技术是控制启动煤质、维持床层厚度和一次风量。
本文论述循环流化床锅炉实现少油或无油点火的冷态与热态的启动方式和实现少油或无油点火的各种技术措施。
1 启动煤质控制
尽量提高启动时用煤质量, 采用优质点火烟煤替代油是减少启动燃油最直接有效的方法。启动煤质主要控制其粒度、湿度、挥发分和灰分。
煤粒度过大, 着火点高, 不易点燃, 细粒度过少, 稀相区温度低, 循环物料累积时间过长;粒度过小, 大量细颗粒被风吹起, 在密相区燃烧份额减少, 不利于稳定床温。
煤的湿度也要控制, 如果煤太湿, 进入炉膛后迅速吸收热量产生大量的水蒸气, 使床温大幅降低, 影响煤的燃烧。另外, 煤太湿还有个致命的弱点, 原煤斗、给煤机、落煤管易堵塞导致下煤不畅, 影响燃烧, 床温不稳定, 延长启动时间, 从而推迟退出油枪的时间。
挥发分要适度。煤的挥发分直接影响煤的着火温度, 特别是启动初期影响很大, 启动时尽量投入热值高、挥发分较高的煤。
灰分适当的优质烟煤正常燃烧后产生较多的循环物料, 可快速建立锅炉燃烧的外循环。燃用劣质煤点火建立正常外循环一般至少要48h以上, 不能建立良好的外循环, 将直接影响锅炉带负荷速度。
2 床料与床层
床料厚度和粒度合适是正常安全启动的保证。通常规定床层厚度保持850mm左右。筛选停炉前最后排出的床料或底渣做床料, 床料粒度分布控制在0.5～7mm。在启动过程中床料损失很快, 若床层太薄, 加大或减小一次风量, 都会造成床温过低, 影响煤的正常燃烧, 投煤量稍大又可能造成局部床温超温, 甚至结焦。床料太少对无补料系统锅炉的启动极为不利, 若在启动过程中补充床料, 将大大延长启动时间和增加启动能源消耗。因此料层厚度应要大于850mm, 可达950mm。床层厚度增大, 点火风量控制在临界风量以下, 保证微鼓泡状态, 并未增大风机电耗, 实践表明当采用微鼓泡风量点火时, 在800℃高温下急剧膨胀产生的体积流量足以使950mm床料保持在微鼓泡的最佳点火状态。
实际证明, 点火前在“J”阀中加入一些原放出的细灰对灰分较少的无烟煤是很必要的, 快速建立起锅炉的外循环, 使分离器内衬、循环灰、床料同步升温, 有利于快速启动。
冷态启动时锅炉各大风机要全面试运结束后再加入床料, 床料加到450mm时最好做一次冷态试验, 并通过人孔观察床上各个冷态风量下的流化情况, 据此推断热态膨胀后体积流量与DCS画面流量测量显示值的关系。再加床料的同时加入适量原放出的循环灰。一次将油枪出力调整到足够大, 这一点也是保证冷态安全启动的重要措施 (但要注意烟气温度的可控性使耐火材料缓慢升温) 。
3 一次风量控制
一次风量是冷态启动节油最关键的因素, 经过多次启动试验和研究分析各电厂就能确定出最合适的点火一次风量。在耐火材料温升范围内应尽量加大油枪出力, 同时最大限度地降低一次风量, 缩短启动时间。点火最低的流化风量应使一次风刚好可以穿透料层达到料层微鼓泡状态所对应的一次风量, 启动时的一次风量一般控制在临界流化风量的50%稍高一些, 此时要退出低风量保护。电厂440t/h CFBB投运初期, 启动时间8h以上, 耗油量40t之多, 锅炉启动研究中逐渐减小一次风量, 冷态启动燃油用量也逐步从40t降低到8t以下;已经逐步实现并网前甚至汽轮机冲转前退油枪, 若退出油枪不及时、不果断, 启动中耗油就过大。
床层流态化的临界风量通常是在冷态时的量, 若锅炉启动DCS控制风量的测点设在热风段, 便可以正确控制床层流化。但若其测点设置在冷风段, 则必须考虑空气加热后的膨胀性, 应按气体状态方程确定进入床层的风量, 须控制进入床层的热风量不超过临界风量。
假如确定启动时的一次风量控制在5万m3/h左右 (冷态试验时打开炉门观察微鼓泡状态) , 如果一次风量测量装置的安装位置就是在热风段, 那么随着点火烟气温度的升高, 实际进入炉膛的热一次体积流量是不断增高的, 如果控制DCS画面上的“表” (一次风) 体积流量维持在5万m3/h左右, 但因热烟气温度高达800℃, 使实际进入炉堂的风量还要大得多。
4 锅炉上水
锅炉最好上热水, 上满水后及时投入底部加热, 尽量提升锅炉水温。这一点也很重要, 因为受热面在启动初期基本得不到热量供应, 尽量高的受热面水温也可以一定程度加热一次风, 更好地形成一个良性循环状态。
5 热态维护
锅炉停炉时间较短时, 高压流化风机不要停运, 要保持“J”阀内细料的流化状态。如果炉内有工作, 需要停运高压流化风机时, 炉内不工作时适时开启流化风机, 保持“J”阀内细料流化, 防止细料堆积板结。细料由于种种原因造成的板结将对启动的安全性构成很大威胁, 严重时甚至导致无法启动只能人工疏通。
6 结论
循环流化床锅炉由于自身设计特点, 普遍存在启动时间长、启动过程中易结焦、启动燃油量大的缺点, 严重影响循环流化床的安全、经济运行。通过不断总结实践经验完善技术措施, 能够实现循环流化床锅炉冷态启动的快速、安全、节油。
本文研究与实践表明:
(1) 降低启动一次风量, 以点火风道不超温为限控制一次风, 是节油的关键。
(2) 床料粒度分布控制在0.5～7mm, 床层不能过薄, 保证床层厚度850～950mm才能有效避免床温过低、局部超温和启动结焦, 保证锅炉正常安全启动。
(3) 高压流化风机适时运行, 保持“J”阀内细料流化, “J”阀加入原放出的细灰, 可快速建立起外循环, 是实现快速安全启动的有效措施。
摘要：针对循环流化床锅炉点火启动用燃油量大的问题, 研究循环流化床锅炉实现少油或无油点火的冷态与热态的启动方式, 分析论述实现少油或无油点火的各种技术措施。研究实践表明:综合使用各种措施方法可取得较好的节油效果。
关键词：循环流化床锅炉,少油,点火
参考文献
[1]岑可法, 等.循环流化床锅炉原理设计及运行[M].北京:中国电力出版社, 1998.
[2]张全胜, 叶四.DG440t/h循环流化床锅炉技术特点及存在的问题[J].热力发电, 2004, (7) :13-16.
那点火的人 篇11
马德升正出现在这个关头上。这就是命数，他跑不掉，中国当代艺术的转折也跑不掉。就在北京西单民主墙前面，他和一群“星星”点了火，就不可收拾，烧红了整整一代中国艺术家的心。接着，我们有“85新潮”，以及后来的种种。马德升和他的同志们点着了中国当代艺术发展里这重要的一把火，偏偏他从来走路都要靠拐杖，九十年代初车祸之后，更永远被锁在轮椅上。上天总是爱开最大的玩笑。
艺术发展说白了就是一场永无止境的变革，“经典”常常是一章与一章之间的一扇小窗，首先打开一小角前所未见的风景。马德升从1979年到八十年代初的木刻版画，记下他如何以一把卑微的小刀，头也不回地割断从1949年以来中国屈膝于政治需要的艺术纲领，示范摆脱了无上权威后，不受束缚的灵魂可以放手发掘生命的真和美。
这批版画朴实坦率、真挚随意，说的都是回归人性所依的真实世界和大自然的简单故事。它们揭开马德升心内无边无际的净土，难怪他胆敢在当时封闭的环境放火，放在这样一个历史场景：艺术长期被政治利益骑劫，自由开放仍是个遥不可及的遐想，这片片构图不一定是很复杂的黑白画面如玉如雪，铭志着一个不凡的破立，为随后的革命者带路。
除版画的创作外，马德升进而攻向中国传统艺术最权威的堡垒—水墨。由1982年开始，他用水墨绘画了一批抽象女体和山水。对这发展的意义，艺术评家亨利·贝利耶有精准的见解：
“…在1982年，他完成了数帧中国水墨画，当中将女性形体加以简化，并展示出特殊的风格？依我所见，将女性形体引入画中使马德升成为首批与五千年的中国绘画艺术决裂的艺术家之一。我们曾经撰文讲过，作为中国艺术传统的柱梁，纸和墨以自然为本、以书法为体，偶然加插某些画作。剪影、或是文字，以作对比衬托。道家画派笔下的山水初现于西元四世纪，追求天人合一，到了唐末已成主流。？故此，1982年的女体水墨画实在是不容轻视的一件大事。中国当代艺术第一个展览‘星星美展’预告了新思维的来临。之后不久，马德升便在敏锐的美学直觉推动下，开始人体绘画像创作。这方向其后成了中国艺术新浪潮的主要特色。
马德升不仅在沸沸扬扬中进入了中国艺术史册，他的美学研究也充满激进主义的烙印，就算我们不称之为根本性的革命。这罕见的成就实在不能不提。人体描绘是西方艺术的基石，但仅能以一种对宇宙的隐喻而稍稍渗入中国道家流派之中。有一点是显而易见的，拥有五千年历史的中国艺术从来没有真正将裸体作为艺术创作主题。人体描绘在此隆重登场，标志着中国当代可以说与传统的决裂。？ ”
除了把女体带入庙堂，马德升亦放肆地颠覆中国水墨的重镇—山水。虽然传统理论亦讲究气韵，但始终不忘‘形神俱备’。中国绘画从来没有发展出纯抽象的画法。所以，马德升当时的抽象山水又是另一颗投向传统心脏的核弹，他的‘决裂’不可谓不彻底。
点火技术 篇12
关键词：煤炭气化,气化试验,自动点火
煤炭在我国多元化能源结构中占70%以上的比例。在煤炭的生产、运输、储存和利用过程中, 会形成很长的“污染链”, 尤其是高瓦斯、高硫煤层的开采, 所形成的安全生产和环境污染的问题更为突出。煤炭地下气化是集煤炭化学开采与转化为一体的洁净能源高新技术。该技术自20世纪90年代以来, 在山东新汶矿业集团公司、肥城矿业集团公司等进行了成功的工业性试验和产业化开发。
重庆中梁山煤电气有限公司所产煤炭中含硫量较高, 洗选难度大, 生产成本高, 以原始形态出现, 进入消费领域后污染严重, 已不适应国家经济可持续发展战略总体的要求。为合理利用现有煤炭资源, 提高企业经济效益, 寻找企业的发展之路, 选择矿井煤炭气化作为公司今后的主导产业。引进这一技术, 可以充分发挥现有井下巷道、抽放管网、地面泵房、配气站等优势, 只需增添少量设备, 就可使煤炭气化后直接进入市场。
1 建设项目的必要性
1) 北矿的地质勘探资料表明:截至1999年底, +140 m水平煤炭生产储量为389.9万t, 可采储量为237.7万t;+60 m水平地质储量为1 088.1万t, 可采储量为607.6万t;+60~-20 m水平地质储量为1 005.5万t, 可采储量为575.4万t。按年气化20万t计算, 可生产71 a。
2) 重庆作为我国西南地区新的直辖市, 随着国家西部大开发战略的实施, 为改善城市的投资环境, 彻底改善城市空气质量, 治理环境污染, 推广清洁能源, 实施“蓝天碧水”工程, 建设该项目具有极其重要的现实意义。大量城市工业锅炉改造后, 以气替煤, 重庆市未来的用气量会大幅度增加, 迫切要求提供新的气源。“井田煤气”作为政府重点规划的第二清洁气源, 有重要的能源安全及战略调节作用。在城市供气主管道已经完善的情况下, 有气就能实现供气, 新增煤气大有销路。
3) 中梁山煤电气有限公司所属中梁山煤田, 由于地质构造复杂, 煤层赋存条件差, 自然灾害严重, 回采工艺落后, 生产成本逐年升高, 旧式生产工艺已不能适应市场要求。因此, 实施煤炭地下气化是公司调整产业结构的重大措施, 也是公司生存发展的重要选择。
综上所述, 该项目的建设是必要的。因此, 由中国矿业大学和中梁山煤电气有限公司合作, 对公司北矿井下+150 m NC1~C3石门的K3、K4煤层进行煤层气化试验。项目要求在地面对井下煤层进行安全自动点火, 并确保点火成功。
2 煤炭地下气化工程的特殊性
2.1 煤质情况
K3煤层为亮煤、暗煤组成的半亮型煤, 煤质牌号为焦煤, 最低燃点1 240℃, 最高燃点大于1 450℃;K4煤层为亮煤、暗煤组成的半亮型煤, 煤质牌号为焦煤, 最低燃点1 260℃, 最高燃点大于1 450℃。
2.2 地质构造
本气化工作面地质构造复杂, 受断层切割, 此次气化煤层仅为断层下盘煤层, 煤层气化工作面高度仅为采区工作面高度的30%, 气化工作面内有小断层。
2.3 气化工作面的布置
在K7煤层布置集中巷, 并与+150 m NEC1、C3石门相同, 集中巷在C1以北70、105 m, 分别掘巷道穿K4、K3煤层。在C1沿K3煤层向北开斜坡, 然后掘穿K3、K4开切斜坡上口, 木材、易燃煤块就堆积在K3、K4煤层巷中, 最后对气化炉周围的所有通道构筑密闭实施封堵。
3 解决问题的思路和方案
3.1 解决气化剂
要点燃密闭内的K3、K4煤层, 首先需要木材, 并要向密闭内送风供给O2, 所以考虑在密闭墙内预埋钢管, 另外在新鲜风流中安装1台鼓风机, 为气化炉提供气化剂。
3.2 解决火源
点火时要求井下人员全部撤出地面, 而密闭墙已经封堵, 人工点燃木材及易燃煤炭根本无法实现。经过再三考虑, 决定采用电炉作为火源。使用市场上的常规电炉点火, 发现电源电压不匹配。因井下电压为660 V, 目前市场上没有额定电压为660 V的电炉, 故决定自行设计制作电炉。因市场上销售的电炉丝电压为220 V, 如果将3根相同的电炉丝串联制成一个电炉, 则加在电炉两端的电压恰好为660 V, 刚好每根炉丝承受的额定电压为220 V, 电炉在额定电压下运行所发出的热量最为强烈。K3、K4煤层气化工作面点火器供电示意图见图1。
3.3 解决电炉的供电和控制方式
电炉安装在密闭墙内, 如果电炉有故障就根本无法处理, 因此, 为密闭内的电炉考虑了2组电源, 且同时与电炉连接。在密闭墙外的主、副电源分别接2个母线盒, 供电电源接在主电源接线盒上, 如果主接线盒至密闭内电炉之间发生故障, 则可将供电电源改接在副接线盒上, 用副电源向电炉供电。为了防止电炉与电缆之间连接时出现错误, 所有电炉与电缆的连接全部由专人操作, 每个接头采用卡子连接, 先用绝缘胶带反复缠绕, 再用防水胶带反复缠绕。电炉的电源线为4 mm2铜芯线, 为防止2根电源线绝缘材料破损发生短路, 每根电源线再穿绝缘瓷管连成一体, 再用石棉绳将瓷管缠绕, 最后用胶带将石棉绳包扎。供电线路连接好后, 反复逐个检查电炉, 确认无误后, 再在外面接线盒处测试、确认两个接线盒的阻值一致。
电炉的接线完成后, 电源取自+140 m NC3变电所专用电, 采用QJZ-80防爆兼本质安全型开关控制。点火完成后, 专用电不再为电炉供电。而点火前要求先启动鼓风机, 要求鼓风机24 h向气化炉供风, 因此, 鼓风机电源取自+140 m NC3变电所动力电。由于QJZ-80开关具有远距离操作的特点, 如何实现远距离启动QJZ-80开关 (即地面启动井下电炉的控制开关QJZ-80) , 成为整个气化工程点火能否成功的关键。
3.4 点火方案的构想与实践
针对如何在地面可靠启动井下的QJZ-80开关的问题, 在对煤矿现有供电设备设施进行认真研究、分析后, 课题组决定利用地面计算机输出信号, 启动井下监控主机, 并通过闭合井下监控主机的常开触点来实现QJZ-80开关自启动 (井下监控主机动作时, 常开触点变为常闭触点) 。为了验证此方案的可行性和可靠性, 课题组及时组织机电队和通风队监测组负责人在+140 m NC3变电所试验监控主机, 即在地面通风计算机室输入+140 m NC3监控主机信号代码, 井下主机动作, 并成功获得闭合信号, 再利用闭合信号成功启动QJZ-80开关。为确保此方案顺利实施及质量保证, 由专人负责安装, 并在安装完成后, 多次进行人工模拟试验, 最终点火成功。
4 过程测控
如何确保点火成功以及煤炭地下气化过程中相关参数的测定, 必须建立合理有效的测控系统, 这对了解和预测气化炉内的工作状态, 及时掌握出口煤气的成分及热值变化规律, 将起到非常重要的作用。另外, 数据的及时获取、分析及反馈, 可以有效控制气化工艺的各个环节, 确保煤气热值及流量的稳定, 以及为日后生产化工产品提供必要的数据等。根据本次地下气化的目的及所设计的气化炉工艺特点的要求, 在地面建立监控站, 进行以下项目测量。
1) 煤层点火成功的确定。温度测试主要是测量气化炉内的温度分布及发展规律, 以确定气化区的范围和气化工作面的移动速度, 这对合理确定及调整气化工艺及流程有重要作用。气化炉内共布置4个Ni Cr-Ni Si铠装热电偶, 信号经WT401-j-8温度采集模块后由CAN2.0数据总线进入地面计算机系统。其中8台计算机自动连续测量温度变化情况, 当温度发生变化则证明点火已经成功;另外, 利用2台计算机自动连续测量煤气组分和热值, 若测值发生变化, 则证明点火已经成功。
2) 煤气组分及热值测量。煤气组分和热值直接反映了气化过程的结果, 是判别气化工艺先进与否的重要依据, 可根据其变化情况判别气化反应条件, 并采取相应的稳定和改善措施。煤气质量检测采用DM-Ⅲ煤气成分分析装置, 可测量H2、O2、CH4、CO、CO2各组分浓度, 其中用磁性氧分析器检测O2浓度, 热导式分析器分析H2浓度, 红外线分析器分别分析CO、CO2、CH4浓度。使用前和使用中可随时用标准气样进行标定, 确保其精确度。利用计算机对数据进行自动处理, 打印出煤气各组分体积分数及热值。
3) 进出口流量测量。气化剂的鼓入量决定了气化工作面的移动速度, 进出口流量差反映了气化炉的漏失情况, 同时, 可通过鼓气量来控制燃烧范围。因此, 流量测量非常重要, 主要包括空气和煤气流量的测量, 两者均采用标准孔板流量计测量, 雾化水流量采用标准涡轮流量计测量。测量信号都由数据采集器自动采集, 并送计算机处理。
4) 压力测量。压力测量主要是指各处静压测量, 以反映气化炉各个区段及沿程煤气管路的阻力, 从而能够判断气化通道及煤气管路的堵塞情况。为此, 利用在相应地点安装的远传压力表, 将压力信号直接传送至测控室。
5) 气化空间测量。采用AH-48CHA型多通道微地震监测系统实时监测气化空间移动及变化状况。
6) 井下安全监测。利用井下有关巷道, 采用新型防爆CO、CH4智能测量探头, 采用数字采集传输设备实行计算机网络的24 h监控并现场采集炉体周围的有害气体含量, 就地显示报警。
7) 计算机数据采集系统。该系统主要完成温度、压力、流量及风机参数的自动测量。
5 产生的效益
此点火方案的成功应用, 使中梁山煤电气有限公司的煤炭地下气化试验取得了重大进展。中试运行有力地证明了煤炭地下气化可取得良好的社会、经济和环境效益, 具有极大的开发利用潜力。
5.1 社会效益
实现了矿井在无人情况下的能量的成功转换, 电能可以转换成热能、机械能。为矿井特殊环境下实现无人操作机械设备、电气设备提供了安全、可靠的技术保障, 为矿井实现无人机械化操作提供了有力依据;大力推广煤层气化试验, 可以大幅降低煤矿重体力劳动和煤矿灾害事故率, 消除了煤炭在采掘、提升、堆放、运输、加工利用过程中的环境污染。特别是实施煤气联合循环发电, 可推进社会进步和提高人们的生活质量。
5.2 经济效益
煤炭地下气化平均成本0.12元/m3, 煤气平均热值8 172 k J/m3, 按目前市场情况, 煤气售价可达0.20元/m3, 则每立方米煤气获利0.08元, 按每吨煤产气2 000 m3计, 则每气化1 t煤可获利160元。更重要的是煤层气化后可以有效防止开采过程中安全事故的发生。
由于煤炭地下气化是利用正规采煤方法无法开采的吊滞煤, 而中梁山现有近千万吨这种可利用地下气化开采的煤炭资源。这对煤炭资源的有效利用, 提高矿井资源回收率大有好处。
5.3 环境效益
煤炭地下气化是一种煤炭资源洁净利用方式, 可减少大量固体废弃物和CO2、SO2等有害气体排放, 有利于改善大气环境质量和减少地面土地占用。经测算, 煤气经净化处理后, 每气化1 t煤炭可减少CO2排放约300 m3, 减少硫氧化物排放28 kg, 具有显著的环境效益。
6 结语
1) 井下煤层气化试验无人自动点火的成功, 标志着此设计电路合理、技术可行、安全可靠。证明信息技术和自动控制技术完全能实现有机接合。
2) 该电路的另一显著特点, 就是煤矿现有的设备、设施得到了充分利用。