等離子點火技術在電廠中的應用

【摘 要】我廠#5機安裝的是煙臺龍源電力技術股份有限公司提供的等離子點火系統，自安裝以后經過幾次機組啟動，低負荷穩燃，我們掌握了這套系統的應用方法以及注意事項，并成功的實現了啟動過程和低負荷穩燃時節油、節約成本的目的。

【關鍵詞】等離子；點火技術；應用

1 系統簡介

該套系統有以下分系統組成：等離子體燃燒器、電源系統、載體工質（空氣）系統、冷卻水系統、冷爐制粉系統及監測控制系統組成的系統。

1.1 等離子體燃燒器 plasma burner

配有等離子體發生器并以等離子體點火和穩燃的煤粉燃燒器。

1.2 電源系統

等離子體點火系統的電源系統一次設備主要包括：高壓開關柜、降壓變壓器（6KV變380V）、低壓開關柜、隔離變壓器、整流柜等。

1.3 載體風系統

等離子體發生器采用穩壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子體載體，本系統采用儀用壓縮空氣為等離子體發生器提供載體。儀用壓縮空氣母管壓力應為0.4～0.8MPa。

1.4 冷卻水系統

為保護等離子體裝置本身，需用除鹽水冷卻陰極、陽極和線圈。冷卻水經母管分別送至就地等離子體發生器內，再分三路分別送入陰極、陽極和線圈。

1.5 冷爐制粉系統

冷風蒸汽加熱器布置在F磨煤機入口前熱一次風母管上。因本改造項目的煤質水分很高，為確保改造后點火效果，保證鍋爐冷態啟動時磨煤機能磨制出合格的煤粉，所以需要高壓的蒸汽來提供熱源，汽源參數要求P>3.0MPa，t>260攝氏度的過熱蒸汽，蒸汽耗量約為15t/h。冷風蒸汽加熱器設計的進口空氣溫度為20℃，出口加熱至150～160℃，并滿足磨煤機熱平衡計算后需要的入口溫度。暖風器汽源來自5、6號鍋爐空預器吹灰器的聯絡管的蒸汽。

1.6 監測控制系統

1.6.1 火焰監視裝置

為監視等離子體點火燃燒器的火焰情況，保證安全運行、方便運行人員進行燃燒調整，每支等離子體燃燒器上應各安裝1套圖像火焰監視裝置。

1.6.2 燃燒器壁溫監測

為防止燃燒器超溫，在每臺等離子體燃燒器內壁安裝有兩個鎧裝K分度熱電偶，通過補償導線接入機組DCS系統，當燃燒器超溫時可以發出報警信號。

1.6.3 風粉混合物速度監測

為便于等離子體燃燒器風粉混合物速度的控制，在用于等離子體點火的一次風管上安裝一套風粉混合物速度監測裝置，用于在線監測風粉混合物速度，方便運行人員進行燃燒調整。

1.6.4 控制系統

等離子體點火系統所有的開關量、模擬量通過硬接線進入DCS，在DCS操作站完成等離子點火系統的監視和控制，使整個系統可以達到安全、穩定的運行。利用DCS的操作員站實現等離子點火系統的監控。

2 等離子點火技術在機組啟動過程及低負荷穩燃中的應用

等離子是近年來的一項新的鍋爐點火及穩燃技術，使用等離子拉弧直接點燃煤粉來實現鍋爐啟動或鍋爐穩燃，達到以煤代油的目的。我廠五號機組已進行了一年多的安裝試用。受限于煤質，等離子目前在五號機主要還是應用于點火階段，啟動節油明顯，取得了很好的效果，甚至可逐步實現鍋爐無油點火啟動。

2012年8月29日，機組經過三天多停機消缺后冷態啟動，于10時36分成功并網，11時30分機組負荷升至300MW，至此機組啟動完成。本次冷態啟動采用等離子點火方式（停機時間大于72小時），從點火到并網后停全部油槍，整個過程共用燃油9.03噸。

2013年7月6日，經過9天的停機配合安廉線切改工程后，#5機開始冷態啟動。自中班開始點火到7日一值白班并網后帶至300MW負荷，本次啟動過程共消耗燃油4.79噸。創了上安電廠啟動用油新記錄。

要知道，等離子技術沒有在我廠使用時，我們每次機組冷態啟動燃油使用指標為80噸左右。使用等離子技術后的兩次啟動過程節油效果十分明顯，最好的一次用油量僅有普通機組啟動的6%。

現在由于電網用電負荷的波動性，峰谷差大，晚上機組運行時負荷低，原來50%的最低負荷不能滿足調度要求，需要我們進一步降負荷，這就與我們鍋爐最低穩燃負荷相沖突。為了保持鍋爐燃燒穩定，在低于最低穩燃負荷時，我們要視燃燒情況投油穩燃。等離子系統也可以實現這個功能。今年的線路切改期間，我廠機組啟停頻繁，晚上負荷降得很低，最低一次降至240MW（額定容量600MW），在這次低負荷運行中我們采用等離子穩燃，爐膛負壓、燃燒器火焰信號正常，說明燃燒穩定。若采用燃油穩燃，此負荷下每小時的穩燃用油至少每小時三噸。每個夜班少用10噸燃油是很正常的。

可見在機組啟動比較多、夜班調峰幅度較大的電廠采用等離子技術可以很好的起到節油目的。在現在都提倡節能增效的大環境下，此項技術改造的應用無疑是非常成功的。

3 應用過程中注意事項及存在問題

等離子點火機組啟動過程不同于普通的油槍點火機組啟動，此時對啟動用的煤質要求較高，要求高發熱量，高揮發分，易燃煤種。我們曾經有過由于燃料提供的煤種不合適，等離子點火煤粉燃燒效果不好最后不得已重新改用燃油點火啟動的經歷。

使用等離子點火啟動中要求對進入磨組的一次風用鄰爐蒸汽加熱，這個加熱的一次風溫要能保證，磨組出口風粉混合物的溫度要有保證，我們要求此溫度要高于75℃。入爐煤粉溫度低也導致燃燒效果不好。煤粉濃度也要有保證，我們要求磨組先制粉，待粉位達到一定高度后再開啟磨組出口風門，確保入爐一次風攜帶的煤粉濃度足夠。

等離子體點火系統投運過程中，應嚴密監視等離子體燃燒器壁溫。在燃燒器顯示壁溫超過400℃且壁溫仍然上升較快時，應及時采取降低壁溫的措施，包括降低磨煤機出力、加大磨煤機的入口風量、降低等離子體發生器功率等，燃燒器顯示壁溫超過500℃時，應停止該燃燒器的送粉進行檢查。在一次風管未通風的情況下，等離子體發生器運行時間不能超過10min，防止燒壞燃燒器。

鍋爐點火前與等離子體點火系統對應的磨煤機（直吹式制粉系統）要切換到“等離子體點火模式”。在“等離子體點火模式”下，且具備投入保護條件時，應投入滅火保護（點火開始時滅火保護的遲延動作時間，對于直吹式制粉系統不應超過180s）。

等離子系統中，陰極作為等離子發生器發射電子的主要部件，要承受的溫度很高，長時間運行必然要造成陰極燒損。陰極部件的運行時間與等離子工作電流成反比。廠家給出的資料是在額定電流范圍內，陰極的工作壽命約為100h。在實際使用中，我們要嚴格按照技術說明給出的電流范圍使用等離子，電流不能太小，太小了拉弧功率小，不足以引燃煤粉。拉弧功率大會加劇陰極的燒損。

4 結束語

等離子點火技術在我廠應用以來收到很好的效果，在以后的機組啟停、及低負荷穩燃中還將繼續發揮它的威力。我們在使用的過程中一定要按照等離子點火的要求來滿足各項條件，在使用過程中要注意設備的安全和鍋爐燃燒的穩定。愿該項技術應用在更多的機組上為我廠的節能降耗貢獻更大力量。

[責任編輯：楊玉潔]