電站鍋爐等離子點火注意事項

張濟顯，王登香，陳天順

(大唐淮南洛河發電廠，安徽 淮南 232008)

等離子點火就是以大功率直流電弧形成的“火核”直接點燃煤粉，相對于燃油點火方式，等離子點火方式利弊共存。

1 煤粉濃度對著火穩定性的影響

等離子燃燒器內部采用了撞擊式濃縮塊，獲得點火區相對較高的煤粉濃度。等離子點火的原理是濃相煤粉通過等離子“火核”，使煤粉受到高溫作用，在極短的時間內迅速釋放出揮發物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，并為淡相煤粉提供高溫熱源，使淡相煤粉也迅速著火，最終形成穩定的燃燒火炬。煤粉濃度大，通過等離子“火核”時釋放出的揮發分就多，著火就穩定。影響煤粉濃度的因素主要是磨煤機出力和一次風速。然而點火初期磨煤機出力主要受鍋爐金屬溫升速率限制，所以從運行角度提高等離子燃燒器煤粉濃度的主要方法是通過控制一次風量來降低一次風速。

降低一次風速需防止煤粉管道積粉甚至堵塞，還要防止燃燒器噴口處結焦。煤粉著火時主要是揮發分在燃燒。鍋爐啟動初期，因爐膛溫度低，固定碳的著火點離燃燒器已有相當的距離，可以不考慮燃燒器結焦問題，因此從理論上說，在保證煤粉管道不積粉的情況下，一次風速越低越好。這需要有一定的經驗積累，因為隨著磨煤機出力的逐漸上升，一次風速也相應上升才能保證制粉系統的正常運行，而且煤粉管道內壁的光潔度也會對一次風速提出一定要求。一般情況下，冷爐點火初期煤粉與一次風的濃度比在0.35～0.55 kg/kg范圍內，一次風速在18～22 m/s范圍內較為合適，熱態時可寬松些。

冷爐點火時，制粉熱風的熱量不足，降低一次風速會使磨煤機出口溫度相當長時間內較低，但對于著火穩定性來說，較低的一次風速能有效提高通過“火核”的煤粉濃度，遠比維持較高的磨煤機出口溫度重要。

2 燃燒器金屬超溫

對等離子點火時維持火焰的穩定性來說，煤粉濃度越高越好。然而煤粉揮發分是在等離子燃燒器內部著火，被一次風吹進爐膛的，并且隨著磨煤機出力的逐漸增大，揮發分的量在增大，爐內熱量的提高使大量碳元素在燃燒器附近燃燒并輻射熱量，所以過高的煤粉濃度會使燃燒器內部熱量過大，從而導致燃燒器金屬超溫，嚴重時會造成燃燒器結焦、燒損。

一般情況下，當等離子燃燒器對應的磨煤機出力達到40 t/h時，就要準備啟動下一臺磨煤機，盡量不要讓等離子燃燒器對應的磨煤機出力超過45 t/h。所以，監視等離子燃燒器壁溫是必要的，任何一處壁溫應≯400 ℃。當燃燒器前端壁溫升到350 ℃時需進行控制，主要方法是適當增大一次風量，減少給煤量，其次是降低拉弧電流(有造成電弧不穩定甚至斷弧的風險，不建議這樣做)。任一點壁溫達到600 ℃仍不能有效控制時，應停弧并檢查燃燒器是否有燒焦現象。

3 點火初期嚴重的不完全燃燒

煤粉在等離子燃燒器中燃燒的時間很短，燃燒成分主要是煤粉在高溫下發生電熱化學反應裂解出的大量揮發分，未燃的固體碳噴入爐膛內繼續燃燒。鍋爐啟動初期爐內溫度低，不足以維持固定碳燃燒，因此有大量固定碳在遠離燃燒器的過程中熄滅，不完全燃燒現象非常嚴重，埋下了爐膛爆燃及尾部煙道再燃燒的隱患。啟動過程中，保持空氣預熱器連續吹灰是非常重要的，另外較低的一次風速有助于保證燃燒器穩定著火，提高煤粉細度對減輕這種危害起到很好的作用，也應對二次風進行必要的調整。

在鍋爐采用等離子點火啟動過程中要避免煤、油混燃，因為混燃會加大爐膛爆燃及尾部煙道再燃燒的風險。

4 冷卻水泄漏

較長時間運行后，等離子發生器的陰、陽極頭會被電弧擊穿，另外絕緣瓷套的破裂、連接軟管及相關墊圈的老化等，都會造成冷卻水泄漏。漏水可能使等離子發生器電氣部分發生短路，還可能因為漏出的水回流至煤粉管道使煤粉受潮、堵塞管道。所以一旦發生漏水，應及時隔離冷卻水并進行消缺。

如果外觀上難以判斷是否漏水，可采用隔離冷卻水的方法進行判斷。具體操作方法是：先關閉冷卻水回水閥，再關閉冷卻水進水閥，觀察冷卻水壓力是否能維持。如果冷卻水壓力較快下降，則可判斷為漏水。

不同漏水情況的危害性不同。陰、陽極頭漏水會直接造成點火器不能拉弧。鍋爐運行中，水被一次風吹進爐膛，會影響煤粉著火的穩定；陰、陽極連接軟管漏水，則發生電氣部分短路的風險很大。如果在鍋爐啟動前，尚無一次風的情況下，等離子點火器已經發生漏水，則水會進入煤粉管道并在爐前最低段蓄積。所以日常檢查維護很重要，尤其是陰極頭擊穿發生的頻率較高，應根據運行時間定期進行更換。另外，鍋爐啟動之前，應對所有等離子點火器進行檢查。

5 等離子點火對爐膛初始溫度的要求

鍋爐啟動初期爐膛溫度低于固定碳著火點溫度，是造成煤粉嚴重不完全燃燒的主要原因。因煙氣內水蒸氣含量高，煙氣溫度低于其露點溫度時，將有大量水汽在鍋爐尾部受熱面處凝結，如同酸雨，不僅會造成低溫腐蝕，還會使鍋爐省煤器灰斗受潮，灰管堵塞。解決方法是，在鍋爐點火之前，通過給水蒸氣連續加溫，并經過鍋爐形成閉式循環來加熱鍋爐(不同鍋爐循環方式不同)，以提高鍋爐點火前的初始溫度，使省煤器和水冷壁金屬溫度達80℃以上，最好在100 ℃以上，再進行鍋爐點火。另外，需縮短鍋爐點火前引、送風機的運行時間，最好在風機啟動結束后立刻點火，以減小鍋爐初始溫度損失。這樣，煤粉不完全燃燒的量將大大減小，不完全燃燒的時間也大大縮短，而尾部受熱面處水汽凝結的問題也可以完全解決。