等離子點火技術在電廠中的應用

摘 要：采用等離子點火技術可以節約大量的燃油，實現少油點火和低負荷下無油穩燃。本文簡要介紹了大唐第三熱電廠應用等離子點火技術的改造工程，并詳細介紹了的熱控部分邏輯。

關鍵詞：等離子點火；熱控

中圖分類號：TK277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-01

在火力發電廠這個現代化工廠里，熱控專業從屬于鍋爐、汽輪機專業，監測鍋爐、汽輪機各個系統的運行參數，同時又控制著鍋爐、汽輪機各個系統的各種運行方式，隨著鍋爐、汽輪機專業的發展而發展，幾乎鍋爐、汽輪機專業的每一次大的技術改造都伴隨著相應的熱控專業的改造。等離子點火是日漸普及的一項技術，用高溫等離子體代替柴油給鍋爐點火、低負荷穩燃，實現無油點火，經濟效益明顯。很多電廠都進行了這樣的技改工程，下面從熱控方面介紹一下大唐第三熱電廠等離子點火技改工程。

一、第三熱電廠鍋爐現狀與改造方案

第三熱電廠鍋爐是亞臨界、一次再熱、平衡通風、四角切圓、自然循環汽包爐，制粉系統是冷一次風中速磨直吹系統。一臺爐配置六臺中速磨，每臺磨對應一層燃燒器。本次技改將A、B磨煤機對應的A、B層燃燒器改造為等離子燃燒器。配置的等離子體燃燒器共計2層×4臺/層=8臺。

二、等離子點火的基本原理和起弧原理

基本原理：將具有4000℃以上的高溫直流電弧空氣等離子體輸送到專門設計的等離子燃燒器內，形成“火核”，使流經該燃燒器的煤粉在等離子體高溫和熱化學作用下瞬間被點燃，煤粉在燃燒器內著火后噴入爐膛，從而達到了鍋爐點火和助燃不用燃油的目的。第三熱電廠將煤粉分成濃淡兩股，等離子體先點燃濃側，濃側燃燒后再點燃淡側，使其點火更加容易。

啟弧原理：首先設定輸出電流，當陰極前進同陽極接觸后，形成回路，由于整個系統具有抗短路的能力且電流恒定不變，當陰極在電機拖動下緩緩離開陽極時，在陰極和陽極之間形成電弧。一定壓力的空氣通過電弧后，被電離為高溫空氣等離子體，其能量密度高達105～106W/cm2。

三、等離子點火系統組成

等離子點火系統組成包括等離子燃燒器、等離子發生器、整流柜、高低壓開關柜、變壓器。輔助系統包括載體空氣系統、冷卻水系統、圖像火檢及冷卻風系統、熱控系統、燃燒器壁溫監測系統。

四、熱控的控制邏輯

1.A、B層等離子體燃燒器對應的磨煤機有“等離子體點火模式”與“等離子體穩燃模式”兩種運行模式，可通過“按鈕”在DCS內進行相互切換，并有顯示。

2.在“等離子體穩燃模式”運行時，A、B層等離子體對應磨煤機維持原有的邏輯。

3.在“等離子體點火模式”運行時，A、B層等離子體對應磨煤機啟動條件中增加4臺等離子體啟弧成功的條件。

4.只有A、B磨煤機在“等離子體點火模式”下運行時，任意一個角等離子體斷弧，聯鎖關閉對應磨煤機出口風道對應一次風門；任意兩個角等離子體斷弧時，對應磨煤機跳閘。

5.A、B磨煤機跳閘，若該磨煤機等離子在拉弧狀態，跳閘磨煤機所帶等離子體全部跳閘。

6.鍋爐MFT時，等離子體發生器應全部跳閘（軟邏輯、硬接線），并禁止啟動。

7.A、B磨煤機“等離子體點火模式”運行時，給煤機啟動后180秒內，若等離子體燃燒器煤火檢四分之三無火，觸發對應磨煤機跳閘。

8.設置等離子體燃燒器超溫DCS內報警功能。任一個等離子體燃燒器前端壁溫>350℃，高一值報警；任一個等離子體燃燒器中心筒壁溫>350℃，高一值報警；任一個等離子體燃燒器前端壁溫>200℃且溫升率>20℃/min，溫升高一值報警；任一個等離子體燃燒器中心筒壁溫>200℃且溫升率>20℃/min，溫升高一值報警；任一個等離子體燃燒器前端壁溫>550℃，高二值報警；任一個等離子體燃燒器中心筒壁溫>550℃，高二值報警；任一個等離子體燃燒器前端壁溫>200℃且溫升率>35℃/min，溫升高二值報警；任一個等離子體燃燒器中心筒壁溫>200℃且溫升率>35℃/min，溫升高二值報警。

9.等離子冷卻風機啟動允許條件：冷卻風機在遙控位置、冷卻風機沒有運行、冷卻風機沒有故障。等離子冷卻風機聯鎖啟動條件：聯鎖投入且風機出口母管壓力低不正常。

10.等離子冷卻水泵啟動允許條件：冷卻水泵在遙控位置、冷卻水泵沒有運行、冷卻水泵沒有故障。等離子冷卻水泵聯鎖啟動條件：聯鎖投入且冷卻水泵出口母管壓力低不正常。

11.設置陰、陽極時間按小時累積功能。當任意一角起弧成功，計時器開始累計計時，當電弧停運時，計時器也停止累計，但不清零。當電弧重新運行時，計時器接著進行計時，只有當對計時器進行清零操作時，下次起弧時，計時器方可從零開始重新計時。

12.保持原有的火檢系統裝置和火檢邏輯不變。

五、結論

第三熱電廠等離子點火技改的熱控部分邏輯，經實際運行驗證，已經取得了成功。自從技改后，大大減少了啟停機過程中的燃油量，為第三熱電廠節約了大量資金，同時由于點火時不燃用油品，電除法裝置可以在點火初期投入，因此，減少了點火初期排放大量煙塵對環境的污染，另外低負荷穩燃有利于燃燒的穩定，飛灰和爐渣的含碳量減小，粉煤灰的綜合利用率高，也減少對環境的污染。最后，取消爐前燃油系統，自然避免了因燃油系統故障造成的各種事故，而單一燃料運行，簡化了系統及運行方式，檢修的工作量也大大減少了。

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[作者簡介]王萃（1978.02.10-），女，松原人，長春工業大學，工人，工程師，工學碩士，研究方向：計算機應用。