停运等离子冷却水泵和冷却风机节能降耗可行性分析
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作者: 梁向飞
摘 要： 我国能源结构是煤多油少，石油资源相对贫乏。石油资源现已成为关系国家经济安全的战略物资。我国火电厂、石油、化工、建材等行业煤粉锅炉的基建调试、点火及低负荷稳燃用油每年超过500万吨以上！直接费用每年超过200亿元人民币。因此运电公司在#1、#2锅炉上进行等离子点火系统改造，将锅炉A层的4支煤粉燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器，在机组调试和启停中起到了重要的作用。在这竞争日益激烈的年代，企业节能显得尤为重要，机组正常运行中等离子系统运行中耗能的问题就显得尤为突出，本文通过对等离子系统的分析，提出了可行的节能方法和措施。
关键词：等离子 节能 降耗 分析
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）12-0311-02
引言
某公司#1、#2锅炉均为哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进美国ABB-CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、正压直吹、四角切圆、平衡通风、干排渣、Π型半露天布置、全钢构架、悬吊结构、控制循环汽包锅炉;型号为：HG-2080/17.5-YM9。
锅炉采用冷一次风，正压直吹式制粉系统，每台机组配置6台ZGM113G型中速磨煤机，6台电子称重式皮带给煤机（5台运行，1台备用），设计煤粉细度R90取20%;采用四角切向布置摆动式水平浓淡型直流燃烧器，最大摆角为±30°，切圆直径为Φ1458 mm（内径）、Φ1882mm（外径）。OFA燃烬风反切，水平左右摆动12°。燃油系统采用二级高能点火装置，单台炉布置3层共12支可伸缩式油枪，油枪采用机械雾化喷嘴，设计油枪最大出力30%BMCR ，并在A磨煤机出口四个角燃烧器中装设了等离子点火装置，其等离子辅助系统在机组运行中保持连续运行。
一、采用等离子点火装置的重要性和节能优点
1.采用等离子点火装置的重要性
我国能源结构是煤多油少，石油资源相对贫乏。石油资源现已成为关系国家经济安全的战略物资。我国火电厂、石油、化工、建材等行业煤粉锅炉的基建调试、点火及低负荷稳燃用油每年超过500万吨以上！直接费用每年超过200亿元人民币。“要加大力度抓好等离子点火技术的开发和推广应用，这是火电厂实现大幅度节油的重大技术措施” 从20世纪70年代初，美国、前苏联和澳大利亚等国的一些公司和科研单位都曾投入大量的人力、财力研究开发用于燃煤锅炉点火和稳燃的等离子点火及稳燃技术，其核心是利用电能将空气电离成等离子体，利用其携带的能量使煤粉升温，并析出可燃挥发分，达到直接点燃煤粉的目的。
某公司#1机组于2007年9月投产发电，#2机组于2007年11月投产发电。为了达到在机组调试及以后生产期间节约燃油的目的，在投产前#1、#2锅炉分别进行了等离子点火系统改造，将锅炉A层的4支煤粉燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器。改造后的等离子点火燃烧器具有锅炉启动点火及锅炉低负荷稳燃两种功能。在锅炉点火启动过程中，等离子点火器产生的等离子电弧可将通过燃烧器的煤粉直接点燃，这样机组在启动过程中仅投入少量油枪，利用A磨煤机及等离子点火系统即可完成锅炉启动、汽轮机冲转、发电机并网并带电负荷，此时炉膛温度已达到较高水平，即可启动第二台磨煤机继续升负荷，使机组达到较好的节油效果。
某公司2×600MW锅炉采用的等离子点火系统由等离子点火设备及其辅助系统组成，等离子点火设备由等离子点火器、等离子燃烧器、等离子整流柜、隔离变压器等组成，辅助系统由等离子载体系统、冷却水系统、图像火检系统、冷炉制粉系统等组成。高能等离子点火装置的应用，使节能和环保效益明显改善。
2.采用等离子点火装置的节能优点
2.1 等离子点火及稳燃系统的运行费用仅为燃油费用的10%～20%。
等离子点火系统保证可以在锅炉冷态条件下完成磨煤机制粉，并直接点燃煤粉，使机组在基建调试期间和日常启停时节约燃油。
2.2.符合国家经济及能源安全政策。
等离子点火装置是利用电能将空气电离成等离子体，利用其携带的能量使煤粉升温，并析出可燃挥发分，达到直接点燃煤粉的目的，不会产生有害产物。
2.3.环保效益明显。
由于使用等离子点火装置减少了燃油投运，使电除尘投运时间提前，减少了对环境的污染。
2.4.安全效益显著。
等离子点火系统可以在锅炉低负荷运行时投入使用，起到稳定燃烧的作用。在锅炉达到断油负荷后，可以切断等离子电弧作为普通主燃烧器正常使用，此期间不应造成锅炉受热面超温、燃烧器结渣、锅炉效率降低等问题。等离子点火器阴极的正常使用寿命在50小时以上，且更换简单方便。等离子点火系统可以在主控室内进行远方监视、操作完成点火过程，并有完善的控制系统保证系统的安全运行。
二、等离子系统改造前运行方式
随着机组长周期安全运行，启停次数减少，等离子的使用时间越来越短，加上煤质变化大，在挥发份低、发热量低的情况下其作用越来越弱。由于等离子点火装置在机组正常运行期间一直处于紧急备用状态，故其冷却水泵和冷却风机一直连续运行，造成了厂用电的浪费和能源的损耗。因此建议对等离子系统运行方式进行改变，在保证不影响其正常备用的情况下，通过对设备联锁和逻辑进行修改，使其冷却水泵和冷却风机在备用状态，一旦需要投入等离子装置时连锁启动冷却水泵和冷却风机，保证装置启动条件满足，确保生产的安全性和最大程度节能的需要。
附图一 等离子冷却风系统改造前
附图二 等离子冷却水系统改造前 三、等离子系统改造后的运行方式
1.在等离子冷却水泵加装电动旁路门，设定为等离子冷却水泵运行，联关旁路电动门。
2.等离子启动程控设定为在自动方式下，点击启动后，先启动备用等离子冷却水泵，压力满足后再投等离子装置。
3.等离子装置正常运行采用压缩空气，等离子冷却风机只不过是备用风源，仅为等离子火检提供冷却风，可以将等离子火检冷却风源改至锅炉火检冷却风机带，并设定为压缩空气压力低联启备用等离子冷却风机，这样正常运行中等离子冷却风机就可以停备，这样不仅节能，却又完全满足等离子装置正常投运要求。
4.等离子装置改造后的运行维护：将等离子冷却水泵和等离子冷却风机由原来的定期切换改为定期试转10―30分钟，以便检验设备正常备用即可。
附图三 等离子冷却风改造后
附图四 等离子冷却水系统改造后
四、改造前后效益分析
改造前冷却水泵运行方式：单台等离子冷去水泵运行，另一台备用。
等离子冷却水泵的功率为7.5KW，运行一年的电量为：
P1=7.5KWX24HX365D=65700KWH
折合标煤按照发电煤耗320g/kwh计算为：
G1=320X65700=21.024T
改造后两台等离子冷却水泵均备用，耗电量为使用时间内所耗电量，备用时不耗电。
改造前冷却风机运行方式：单台等离子冷去水泵运行，另一台备用。
等离子冷却风机的功率为KW，运行一年的电量为：
P2=15KWX24HX365D=131400KWH
折合标煤按照发电煤耗320g/kwh计算为：
G2=320X65700=42.048T
按照当前煤价670元/T计算约为：
Y= （G1+ G2 ）X670=63.072X670=4.2258万元
按照计算，经过系统改造后每年基本可以节约至少4万元，电厂使用年限一般按照30年算，在使用年限内约可以节省120万元。
五、结论
通过比较分析，可以肯定改造方案的可行性，以及改造后的节能效果。经过对等离子系统的改造，通过增加简单的设备和逻辑修改就能完成节能改造，既保证了设备运行的可靠性，同时又达到了节能的效果。这只是从设备列备方面所取得的效益进行分析，如果再包含检修和维护人工费用，效益就更为可观了。
作者简介：梁向飞（1983-），男，山西大唐国际运城发电有限责任公司，助理工程师，长期从事集控运行工作。
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