PICS-I-100型煤粉锅炉等离子体点火及稳燃系统用户手册安徽省新能电气科技有限公司目录第1章煤粉锅炉等离子体点火系统概述 (1)1.1 煤粉锅炉等离子体点火技术产生背景 (1)1.2 煤粉锅炉等离子体点火的基本原理 (1)1.3 PICS-I-100型等离子体点火系统的基本构成 (2)1.4 产品的主要特点 (4)1.4.1 等离子体点火器稳定高效 (4)1.4.2 燃烧器的多级放大结构，有效减小了点火功率 (4)1.4.3 等离子体点火系统适应性强 (4)1.4.4 稳定可靠的直流电源技术 (4)1.4.5 操作运行简单、人机友好的PLC控制系统 (4)第2章产品技术规范 (6)2.1 产品型号 (6)2.2 PICS-I-100型等离子体点火系统的主要技术指标 (6)2.3 产品满足的主要技术标准 (6)2.4 产品使用的环境要求 (7)第3章系统的组成与设备介绍 (8)3.1 整流电源装置 (8)3.1.1 整流变压器柜 (8)3.1.2 整流控制柜 (9)3.1.3 点火子系统测控电路 (9)3.2 等离子体点火器 (10)3.2.1 点火器阳极 (11)3.2.2 点火器阴极 (11)3.2.3 引弧装置 (11)3.2.4 工质气体、冷却水和电连接口 (11)3.3 等离子体燃烧器 (12)3.4 火焰电视系统 (13)3.5 工质气体和冷却风系统 (13)3.6 冷却水系统 (16)3.7 一次风加热系统 (18)3.8 一次风风粉测速系统 (19)第4章设备的到货、保管与安装 (21)4.1 设备的到货验收与存放保管 (21)4.1.1设备到货与验收 (21)4.1.2 设备的存放及保管 (21)4.2 整流电源柜、现场控制箱的安装 (22)4.3 燃烧器安装 (23)4.4 火焰电视探头安装 (25)4.5 等离子体点火器的安装 (26)4.6 冷却水系统安装 (27)4.7 工质气体和冷却风系统安装 (28)第5章设备的静态调试 (29)5.1 调试的目的与项目 (29)5.2 电气系统调试 (29)5.2.1 整流电源柜的检查与调试 (29)5.2.2 水泵控制柜调试 (31)5.3 压缩空气及冷却风系统调试 (32)5.3.1 基本检查 (32)5.3.2 吹扫及试验 (32)5.3.3 风压整定 (33)5.4 冷却水系统调试 (33)5.5 DCS控制调试 (34)5.5.1 回路检查 (34)5.5.2 DCS逻辑检查与操作 (34)5.6 火焰电视系统调试 (34)5.7 一次风加热系统调试 (35)5.8 燃烧器检查与调试 (35)5.9 等离子体点火器检查与调试 (36)5.9.1 电绝缘试验 (36)5.9.2 试水 (36)5.9.3 引弧机构动作试验 (36)5.10 静态拉弧试验 (36)5.10.1 条件 (36)5.10.2 单机拉弧试验 (37)5.10.3 DCS集控拉弧试验 (37)第6章设备操作与运行 (38)6.1 点火系统操作运行方式 (38)6.1.1 就地操作 (38)6.1.2 DCS集控运行 (38)6.2 整流电源装置的操作与运行 (38)6.2.1 整流电源装置的盘面布置 (38)6.2.2 整流电源装置的操作 (39)6.3 压缩空气、风、水系统的操作与运行 (41)6.4 等离子体点火器操作与运行 (41)6.4.1 等离子体点火器投入运行的条件 (41)6.4.2 等离子体点火器投入运行的主要操作 (42)6.4.3 运行中等离子体点火器断弧及处理 (43)6.4.4 等离子体点火器引弧故障及处理 (43)6.5 等离子体燃烧器的运行 (43)第7章等离子体点火系统整套运行 (45)7.1 整套运行对其他设备的要求 (45)7.1.1 磨煤机 (45)7.1.2 DCS与FSSS保护逻辑修改 (45)7.2 锅炉冷态启动等离子体点火运行 (46)7.2.1 启动层燃烧器投运 (46)7.2.2 第二层燃烧器投运 (47)7.2.3 第三层燃烧器投运 (47)7.3 机组并网后等离子体点火系统用于稳燃运行 (47)7.4 停炉过程等离子体点火系统的投、停 (48)第8章设备的维护与检修 (49)8.1 系统维护与检修综述 (49)8.2 电源及控制设备的维护与检修 (49)8.3 等离子体点火器的维护与检修 (50)8.3.1等离子体点火器点火期间的巡检 (50)8.3.2 引弧机构维护 (50)8.3.3 阴极的维护和更换 (50)8.3.4 阳极的维护和更换 (51)8.4 等离子体燃烧器的维护与检修 (52)8.5 气、风、水系统的维护与检修 (53)第1章煤粉锅炉等离子体点火系统概述1.1 煤粉锅炉等离子体点火技术产生背景目前，煤粉悬浮燃烧为我国燃煤电厂锅炉中煤炭的主要燃烧方式。
锅炉启动阶段，点燃煤粉的方式有燃油点火、少油点火和等离子体点火等几种。
随着石油价格的不断升高，传统的燃油点火方式，由于其耗油量大，经济性差，环保性差等特点已基本被等离子体点火方式和少油点火方式取代。
其中等离子体煤粉点火方式，由于其节能降耗明显，运行维护简单，经济效益显著等优点，已成为大型煤粉锅炉启动时的主要点火方式。
地球上的物质通常以固体、液体、气体三种形态存在。
当温度进一步升高，气态物质中的原子、分子发生电离就变成物质的第四种形态─等离子态。
电弧放电是产生热等离子体的最简单方法，其温度可达到上万度。
等离子体煤粉点火技术正是利用放电产生的等离子体点燃煤粉而得名。
（等离子体是由大量带电粒子组成的非束缚态宏观体系，它包含自由电子、自由离子，也可能存在中性粒子；是物质三种形态固体、液体、气体之后的第四种物质形态，广泛存在于自然界中。
任何不带电的普通气体在受到外界高能作用后，部分原子中电子吸收的能量超过原子电离能后脱离原子核的束缚而成为自由电子；同时原子因失去电子而成为带正电的离子。
这样原来中性气体因电离将转化成有大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成与原气体具有不同性质的物质，这种物质就称为等离子体。
但并非所有的自由电子、正电离子和部分中性原子组成的物质都是等离子体，只有具有足够高的电离度的电离气体才具有等离子体的性质，才能成为等离子体。
可以这样说，等离子体是带电的，具有“电性”；而普通气体是不带电的，具有“中性”。
当体系中的“电性”比“中性”更重要时，这一体系可以称为等离子体。
）煤粉锅炉冷态启动，传统的方法是在炉膛内燃油，逐步增高炉膛温度，当炉膛温度增至煤粉悬浮燃烧温度，使锅炉转入煤粉悬浮燃烧状态，逐步停止供油。
采用这种燃油启动方式，一台600MW及以上的新建机组，在机组调试到投入商业运行期间燃油累计消耗量可达数千吨。
采用等离子体点火方式，以燃煤代替燃油，可节省大量投资，成为大型煤粉锅炉点火发展的必然方向。
1.2 煤粉锅炉等离子体点火的基本原理等离子体煤粉点火系统（Plasma Ignition Pulverized Coal System, 缩写PICS）的核心装置由等离子体点火器(Plasma Ignitor, 缩写PI)和等离子体燃烧器(Plasma Combustor, 缩写PC)组成。
等离子体点火器是等离子体的发生装置，又被称为等离子体发生器，通常采用直流电弧放电的方式产生温度高达数千度的等离子体，高速射入等离子体燃烧器，使得燃烧器内的煤粉迅速点燃。
等离子体燃烧器是将等离子体点燃的煤粉火焰放大并形成稳定燃烧的装置。
来自等离子体点火器产生的高温、高焓等离子体进入燃烧器的中心燃烧室，其高温使煤粉颗粒快速升温并产生爆裂，释放大量煤粉挥发份后被迅速点燃，火焰经多级燃烧放大喷入锅炉炉膛。
一般情况下，等离子体燃烧器是在锅炉的喷燃器基础上设计而成。
停止点火期间，不影响其正常使用，满足锅炉燃烧器的设计出力要求，不影响锅炉的使用效率。
等离子体点火原理示意如图1-1所示。
图1-1 等离子体点火原理示意图1.3 PICS-I-100型等离子体点火系统的基本构成等离子体点火系统由下列若干单元装置和子系统组成：整流电源、等离子体点火器PI，燃烧器PC，冷却水系统，工质气体和冷却风系统，一次风加热系统，火焰电视系统等，如图1-2所示。
一套整流电源、等离子体点火器和燃烧器构成一组点火子系统，一台锅炉的等离子体点火系统通常由若干组点火子系统构成。
PICS-I-100等离子体点火系统根据锅炉的实际情况，设置点火子系统的数量。
以满足300~1000MW各种容量的煤粉锅炉配套使用。
通常300~600MW机组配备4组点火子系统，1000MW机组配备6~8组点火子系统。
每套点火子系统的最大功率为120kW，额定工况下使用功率为100kW，等离子体的输出功率通过对电流给定值的修改可在线调整。
整流电源装置主要由整流变压器、大功率可控硅整流桥、平波电抗器以及相应的控制系统构成，用于将三相交流变换成等离子体点火器所需的直流工作电源，并提供等离子体点火器的功率需求和控制。
等离子体点火器是点火系统的核心装置，用于产生点燃煤粉的电弧等离子体。
等离子体燃烧器为煤粉燃烧提供多级火焰放大的燃烧室，安装于锅炉炉壁并与一次风粉管道相连。
等离子体点火器直接插入等离子体燃烧器内，并与燃烧器构成一体。
工质气体系统和冷却水系统为等离子体点火器的重要辅助系统。
其中工质气体系统提供等离子体运行的空气工质，一般采用仪用压缩空气减压供气，亦可采用高压风机供给；冷却水系统用于等离子体点火器运行中的电极冷却，确保点火器不被电弧产生的高温损坏。
冷却风系统主要用于火检探头的冷却以及提供等离子体点火器在热备用期间的吹扫风。
一次风加热系统用于在锅炉冷炉启动点火时为磨煤机的一次风加热，提供暖磨条件。
一次风加热系统包括暖风器、一次风闸板门以及蒸汽加热回路等，置于磨煤机一次风入口。
火焰电视系统提供每个等离子体燃烧器出口火焰图像的电视信号，并经多画面分割器合成后送集控室工业大屏幕电视机，用于点火期间的火焰监控。
图1-2 等离子体点火系统构成示意图1.4 产品的主要特点1.4.1 等离子体点火器稳定高效PI-100型等离子体点火器依托中国科学技术大学研制而成，采用了独特的“涡旋紊流气道控制”技术，其突出优点是电弧等离子体稳定性好（不断弧），工作气压范围宽（可在5~22kPa范围内稳定运行不熄弧），产品结构简单（无需磁场线圈），电极寿命长（阴极寿命可达500小时，阳极寿命可达1500小时），点火效率高（电弧直接与煤粉接触），电能转换效率高（电热转换效率达90%以上），工质气体和冷却水需求量小，参数要求低，因而点火系统特别可靠，运行成本较低。
正常情况下，本系统用于一台600MW超临界机组的煤粉锅炉只需不足400kW的等离子体点火功率即可顺利实现锅炉点火。