等離子點(diǎn)火技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

【摘 要】我廠#5機(jī)安裝的是煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司提供的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，自安裝以后經(jīng)過幾次機(jī)組啟動(dòng)，低負(fù)荷穩(wěn)燃，我們掌握了這套系統(tǒng)的應(yīng)用方法以及注意事項(xiàng)，并成功的實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)過程和低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)節(jié)油、節(jié)約成本的目的。

【關(guān)鍵詞】等離子；點(diǎn)火技術(shù)；應(yīng)用

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該套系統(tǒng)有以下分系統(tǒng)組成：等離子體燃燒器、電源系統(tǒng)、載體工質(zhì)（空氣）系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)組成的系統(tǒng)。

1.1 等離子體燃燒器 plasma burner

配有等離子體發(fā)生器并以等離子體點(diǎn)火和穩(wěn)燃的煤粉燃燒器。

1.2 電源系統(tǒng)

等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)的電源系統(tǒng)一次設(shè)備主要包括：高壓開關(guān)柜、降壓變壓器（6KV變380V）、低壓開關(guān)柜、隔離變壓器、整流柜等。

1.3 載體風(fēng)系統(tǒng)

等離子體發(fā)生器采用穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子體載體，本系統(tǒng)采用儀用壓縮空氣為等離子體發(fā)生器提供載體。儀用壓縮空氣母管壓力應(yīng)為0.4～0.8MPa。

1.4 冷卻水系統(tǒng)

為保護(hù)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(jīng)母管分別送至就地等離子體發(fā)生器內(nèi)，再分三路分別送入陰極、陽極和線圈。

1.5 冷爐制粉系統(tǒng)

冷風(fēng)蒸汽加熱器布置在F磨煤機(jī)入口前熱一次風(fēng)母管上。因本改造項(xiàng)目的煤質(zhì)水分很高，為確保改造后點(diǎn)火效果，保證鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)磨煤機(jī)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(shù)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(fēng)蒸汽加熱器設(shè)計(jì)的進(jìn)口空氣溫度為20℃，出口加熱至150～160℃，并滿足磨煤機(jī)熱平衡計(jì)算后需要的入口溫度。暖風(fēng)器汽源來自5、6號(hào)鍋爐空預(yù)器吹灰器的聯(lián)絡(luò)管的蒸汽。

1.6 監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)

1.6.1 火焰監(jiān)視裝置

為監(jiān)視等離子體點(diǎn)火燃燒器的火焰情況，保證安全運(yùn)行、方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整，每支等離子體燃燒器上應(yīng)各安裝1套圖像火焰監(jiān)視裝置。

1.6.2 燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)

為防止燃燒器超溫，在每臺(tái)等離子體燃燒器內(nèi)壁安裝有兩個(gè)鎧裝K分度熱電偶，通過補(bǔ)償導(dǎo)線接入機(jī)組DCS系統(tǒng)，當(dāng)燃燒器超溫時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1.6.3 風(fēng)粉混合物速度監(jiān)測(cè)

為便于等離子體燃燒器風(fēng)粉混合物速度的控制，在用于等離子體點(diǎn)火的一次風(fēng)管上安裝一套風(fēng)粉混合物速度監(jiān)測(cè)裝置，用于在線監(jiān)測(cè)風(fēng)粉混合物速度，方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整。

1.6.4 控制系統(tǒng)

等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)所有的開關(guān)量、模擬量通過硬接線進(jìn)入DCS，在DCS操作站完成等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的監(jiān)視和控制，使整個(gè)系統(tǒng)可以達(dá)到安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。利用DCS的操作員站實(shí)現(xiàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的監(jiān)控。

2 等離子點(diǎn)火技術(shù)在機(jī)組啟動(dòng)過程及低負(fù)荷穩(wěn)燃中的應(yīng)用

等離子是近年來的一項(xiàng)新的鍋爐點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)，使用等離子拉弧直接點(diǎn)燃煤粉來實(shí)現(xiàn)鍋爐啟動(dòng)或鍋爐穩(wěn)燃，達(dá)到以煤代油的目的。我廠五號(hào)機(jī)組已進(jìn)行了一年多的安裝試用。受限于煤質(zhì)，等離子目前在五號(hào)機(jī)主要還是應(yīng)用于點(diǎn)火階段，啟動(dòng)節(jié)油明顯，取得了很好的效果，甚至可逐步實(shí)現(xiàn)鍋爐無油點(diǎn)火啟動(dòng)。

2012年8月29日，機(jī)組經(jīng)過三天多停機(jī)消缺后冷態(tài)啟動(dòng)，于10時(shí)36分成功并網(wǎng)，11時(shí)30分機(jī)組負(fù)荷升至300MW，至此機(jī)組啟動(dòng)完成。本次冷態(tài)啟動(dòng)采用等離子點(diǎn)火方式（停機(jī)時(shí)間大于72小時(shí)），從點(diǎn)火到并網(wǎng)后停全部油槍，整個(gè)過程共用燃油9.03噸。

2013年7月6日，經(jīng)過9天的停機(jī)配合安廉線切改工程后，#5機(jī)開始冷態(tài)啟動(dòng)。自中班開始點(diǎn)火到7日一值白班并網(wǎng)后帶至300MW負(fù)荷，本次啟動(dòng)過程共消耗燃油4.79噸。創(chuàng)了上安電廠啟動(dòng)用油新記錄。

要知道，等離子技術(shù)沒有在我廠使用時(shí)，我們每次機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)燃油使用指標(biāo)為80噸左右。使用等離子技術(shù)后的兩次啟動(dòng)過程節(jié)油效果十分明顯，最好的一次用油量?jī)H有普通機(jī)組啟動(dòng)的6%。

現(xiàn)在由于電網(wǎng)用電負(fù)荷的波動(dòng)性，峰谷差大，晚上機(jī)組運(yùn)行時(shí)負(fù)荷低，原來50%的最低負(fù)荷不能滿足調(diào)度要求，需要我們進(jìn)一步降負(fù)荷，這就與我們鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷相沖突。為了保持鍋爐燃燒穩(wěn)定，在低于最低穩(wěn)燃負(fù)荷時(shí)，我們要視燃燒情況投油穩(wěn)燃。等離子系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。今年的線路切改期間，我廠機(jī)組啟停頻繁，晚上負(fù)荷降得很低，最低一次降至240MW（額定容量600MW），在這次低負(fù)荷運(yùn)行中我們采用等離子穩(wěn)燃，爐膛負(fù)壓、燃燒器火焰信號(hào)正常，說明燃燒穩(wěn)定。若采用燃油穩(wěn)燃，此負(fù)荷下每小時(shí)的穩(wěn)燃用油至少每小時(shí)三噸。每個(gè)夜班少用10噸燃油是很正常的。

可見在機(jī)組啟動(dòng)比較多、夜班調(diào)峰幅度較大的電廠采用等離子技術(shù)可以很好的起到節(jié)油目的。在現(xiàn)在都提倡節(jié)能增效的大環(huán)境下，此項(xiàng)技術(shù)改造的應(yīng)用無疑是非常成功的。

3 應(yīng)用過程中注意事項(xiàng)及存在問題

等離子點(diǎn)火機(jī)組啟動(dòng)過程不同于普通的油槍點(diǎn)火機(jī)組啟動(dòng)，此時(shí)對(duì)啟動(dòng)用的煤質(zhì)要求較高，要求高發(fā)熱量，高揮發(fā)分，易燃煤種。我們?cè)?jīng)有過由于燃料提供的煤種不合適，等離子點(diǎn)火煤粉燃燒效果不好最后不得已重新改用燃油點(diǎn)火啟動(dòng)的經(jīng)歷。

使用等離子點(diǎn)火啟動(dòng)中要求對(duì)進(jìn)入磨組的一次風(fēng)用鄰爐蒸汽加熱，這個(gè)加熱的一次風(fēng)溫要能保證，磨組出口風(fēng)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(dǎo)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(dá)到一定高度后再開啟磨組出口風(fēng)門，確保入爐一次風(fēng)攜帶的煤粉濃度足夠。

等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)投運(yùn)過程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)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(shí)，應(yīng)及時(shí)采取降低壁溫的措施，包括降低磨煤機(jī)出力、加大磨煤機(jī)的入口風(fēng)量、降低等離子體發(fā)生器功率等，燃燒器顯示壁溫超過500℃時(shí)，應(yīng)停止該燃燒器的送粉進(jìn)行檢查。在一次風(fēng)管未通風(fēng)的情況下，等離子體發(fā)生器運(yùn)行時(shí)間不能超過10min，防止燒壞燃燒器。

鍋爐點(diǎn)火前與等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)（直吹式制粉系統(tǒng)）要切換到“等離子體點(diǎn)火模式”。在“等離子體點(diǎn)火模式”下，且具備投入保護(hù)條件時(shí)，應(yīng)投入滅火保護(hù)（點(diǎn)火開始時(shí)滅火保護(hù)的遲延動(dòng)作時(shí)間，對(duì)于直吹式制粉系統(tǒng)不應(yīng)超過180s）。

等離子系統(tǒng)中，陰極作為等離子發(fā)生器發(fā)射電子的主要部件，要承受的溫度很高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行必然要造成陰極燒損。陰極部件的運(yùn)行時(shí)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(nèi)，陰極的工作壽命約為100h。在實(shí)際使用中，我們要嚴(yán)格按照技術(shù)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(huì)加劇陰極的燒損。

4 結(jié)束語

等離子點(diǎn)火技術(shù)在我廠應(yīng)用以來收到很好的效果，在以后的機(jī)組啟停、及低負(fù)荷穩(wěn)燃中還將繼續(xù)發(fā)揮它的威力。我們?cè)谑褂玫倪^程中一定要按照等離子點(diǎn)火的要求來滿足各項(xiàng)條件，在使用過程中要注意設(shè)備的安全和鍋爐燃燒的穩(wěn)定。愿該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在更多的機(jī)組上為我廠的節(jié)能降耗貢獻(xiàn)更大力量。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]