交流等離子點火裝置在海勃灣發(fā)電廠330MW鍋爐中的應用

摘要：詳細闡述了海勃灣發(fā)電廠330MW鍋爐所應用的交流等離子點火裝置的原理、結構、啟動、磨煤機的調(diào)節(jié)、運行中現(xiàn)出的問題和解決的方法及經(jīng)濟效益。

關鍵詞： 發(fā)電廠 交流 等離子 無油啟動

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1.鍋爐概況 海勃灣發(fā)電廠330MW鍋爐為亞臨界參數(shù)汽包爐，燃用煙煤，采用單爐膛、四角切圓燃燒。燃燒系統(tǒng)配有5 套由上海重型機械廠生產(chǎn)的HP843型中速磨煤機組成的直吹式制粉系統(tǒng)，由下往上依次是A、B、C、D、E，在A層布置等離子點火裝置，在AB、BC、DE層布置有三層機械霧化油槍。

2.1交流等離子點火裝置

隨著燃油價格的提高，鍋爐啟動用油的費用明顯增加，為了降低啟動費用，海勃發(fā)電廠引入了煙臺龍源公司的交流等離子點火系統(tǒng)。

#5爐設有4套等離子點火裝置，其中4支等離子燃燒器分別裝在鍋爐A層4支主燃燒器位置，替換鍋爐原有的直流等離子燃燒器，交流等離子點火器安裝在燃燒器側(cè)面，4套電源控制柜和變壓器、限流電抗器均安裝在鍋爐0 m等離子間配電室，由安裝在主控室DCS畫面進行控制。交流等離子燃燒器既作為點火燃燒器，又作為主燃燒器使用的內(nèi)燃型燃燒器。 每一臺交流等離子點火裝置由三支等離子發(fā)生器、等離子燃燒器等組成。

交流等離子發(fā)生器系統(tǒng)

交流等離子發(fā)生器系統(tǒng)由等離子槍、引弧裝置、輔助系統(tǒng)三大部分組成。

2.1.1.等離子槍，是用來產(chǎn)生高溫等離子電弧的裝置。在兩電極間加穩(wěn)定的大電流，將電極之間的空氣電離形成具有高溫導電特性等離子體，并由壓縮空氣吹出，形成可以利用的高溫電弧。

2.1.2.引弧裝置，由電阻、電容、變壓器、高頻感應線圈、火花塞放電器等電氣元件組成。其產(chǎn)生的電流頻率為2000HZ，窄波電壓有效值為20000V，最高峰值可達到28000V。其所有元氣件均裝在鍋爐四角的就地高頻引弧柜內(nèi)，其所起到的作用就是在主電流上疊加一個高頻、高壓信號，以持續(xù)穩(wěn)定的擊穿前后電極間的空間距離，為主電流的拉弧創(chuàng)造條件。

2.1.3.輔助系統(tǒng)，由冷卻水管路、載體風管路、吹掃風管路、保護風管路等組成。

2.2交流等離子發(fā)生器工作原理

2.2.1.交流等離子發(fā)生器的拉弧原理，

第一步：冷卻水從冷卻水入口進入等離子槍中心部位，流經(jīng)后電極，再進入前電極，最后從等離子槍外外層套筒經(jīng)冷卻水出口流出；

第二步：壓縮空氣切向高速進入電弧室，發(fā)生強烈的旋轉(zhuǎn)，形成中心壓力低、外圍壓力高的動力場；

第三步：主電源合閘后，交流電在前后電極間施加了380V電壓，頻率為50HZ；

第四步：在鍋爐四角就地設計了一個高頻引弧柜，輸出窄波電壓20000V，頻率2000Hz，可以擊穿1mm的空間間距，在前后電極間建立起引弧電弧。

第五步：主電壓利用此引弧電弧通道，開始放電，首先在前后電極間距最近的位置建立起工作電弧，溫度達到5000～1000℃，電流在250～500A間可調(diào)；

第六步：此工作電弧在電弧室內(nèi)空氣動力場的作用下，向空氣壓力最低的管中心運動，電弧弧根從起弧時的前后電極端面位置移動到管狀電極的內(nèi)壁，同時在壓縮空氣的強烈旋轉(zhuǎn)帶動下，電弧弧根隨著壓縮空氣一起旋轉(zhuǎn)，最終形成旋轉(zhuǎn)式管狀電弧；

第七步：作為載體風的壓縮空氣流經(jīng)該高溫電弧時，發(fā)生電離，形成明亮的等離子氣體，從等離子槍前部噴出，等離子槍拉弧至此完成。

2.3.交流等離子燃燒器

等離子燃燒器是借助等離子發(fā)生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器，在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大，屬內(nèi)燃型燃燒器，可在爐膛內(nèi)無火焰狀態(tài)下直接點燃煤粉，從而實現(xiàn)鍋爐的無油啟動和無油低負荷穩(wěn)燃。

交流等離子燃燒器采用了多級燃燒結構，煤粉首先在中心筒中點燃并穩(wěn)定燃燒，并在中心筒的出口處形成穩(wěn)定的二級煤粉的點火源，并以次逐級放大。

3.#5爐交流等離子投入運行的情況

2011年4月20日，海勃灣發(fā)電廠#5爐大修結束，準備啟動。

將A磨煤機的出口分離器擋板角度調(diào)整至較小值。啟動1臺等離子冷卻水泵，1臺等離子冷卻風機。將#5爐AB層油槍的霧化片更換為出力為1000kg/h的霧化片。啟動鍋爐空預器、引風機、送風機進行爐膛吹掃工作

開啟#6爐至#5爐A磨煤機熱一次風聯(lián)絡電動門，調(diào)節(jié)A磨煤機入口風量，維持磨煤機出口一次風管風速在18～24 m/s范圍內(nèi)，對A磨進行暖磨，啟動一次風機、密封風機。

在DCS系統(tǒng)中，打開等離子點火畫面，將等離子切至“點火模式下”，合#1、2、3、4角高壓柜開關，按順序啟動1～4號等離子發(fā)生器，將電弧功率調(diào)節(jié)在110 kW左右。

在A磨煤機滿足啟動條件的情況下，啟動A磨煤機，磨煤機運行穩(wěn)定后，啟動A給煤機，使給煤量為15～16 t/h，同時注意維持A磨煤機出口溫度在較高值。就地觀察等離子燃燒器的燃燒情況，調(diào)整一次風量，確定合理的一次風速及二次小風門開度。

等離子燃燒器投運后，調(diào)整下層二次風，同時投入煙溫探針對爐膛出口溫度進行監(jiān)測，防止再熱器系統(tǒng)及吹管臨時系統(tǒng)超溫。 根據(jù)鍋爐升溫、升壓要求，適時增大或減小A磨煤機的出力，同時根據(jù)火焰燃燒情況，對一、二次風進行調(diào)整。根據(jù)四角燃燒情況，必要時可投入油槍支持。冷卻水的壓力不低于0.4 MPa；壓縮空氣的壓力要求不大于0.6Mpa；控制電壓在361—418V之間，電流在300～500 A，功率150—250 Kw（單槍）。

4 運行中發(fā)現(xiàn)的問題 等離子點火時一次風速到25 m/s時，火焰發(fā)暗，燃燒明顯不好。將風速往低調(diào)至18～21 m/s時，燃燒器火焰較為穩(wěn)定。

等離子裝置的壓縮空氣的壓力達到0.6MPa時，容易吹滅電弧，要經(jīng)常調(diào)節(jié)，風壓在15～20 kPa，電弧比較穩(wěn)定，風壓太低電弧又不能吹出，煤粉不能點燃，并且容易燒壞陰陽極。 等離子冷態(tài)進行無油點火，煤粉濃度0.36—0.52kg/kg，最低不得低于0.3kg/k，這時不要投入電除塵，并且要對尾部煙道、預熱器進行連續(xù)吹灰。 等離子點火裝置投入過程中，煤質(zhì)的變化對等離子燃燒器燃燒的穩(wěn)定性影響很大，采用揮發(fā)分大于30%、發(fā)熱量大于18000kJ/kg的煙煤時，等離子燃燒器火焰較穩(wěn)定。

7 結論 海勃灣發(fā)電廠#5爐使用交流等離子點火裝置后，冷態(tài)啟動用油原來要38 t，現(xiàn)在不超過2 t，在燃煤品質(zhì)好的情況下可以實現(xiàn)無油啟動。低負荷時投入等離子穩(wěn)燃，可取消投油穩(wěn)燃。等離子的應用，降低了機組的燃料成本，帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]山西電力工業(yè)局 鍋爐設備運行技術 北京 中國電力出版社 1995.

[2]李聰編 電廠鍋爐運行 北京 水力電力出版社 1989.