臺山電廠5號機組啟動過程中MFT案例分析

田光

摘 要：在機組啟動過程中等離子點火磨煤機一次風量高、出口溫度低等異常現象，導致鍋爐燃燒不穩定，機組MFT，通過對機組啟動中執行鍋爐防止氧化皮措施和等離子點火技術的分析，解決等離子點火過程中鍋爐滅火問題。

關鍵詞：等離子點火 氧化皮 脫火 一次風量 點火能量

中圖分類號：TK412 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（a）-0121-02

1 臺山電廠5號鍋爐型號及等離子點火簡介

臺山電廠5號鍋爐為上海鍋爐廠產品，型號：SG2028/17.5-M907（引進美國CE公司技術生產），亞臨界一次中間再熱燃煤控制循環汽包爐，單爐膛倒U型露天布置，燃用可結渣性的煙煤，燃燒器共六層煤三層油、四角噴燃布置方式，同心反切向燃燒，平衡通風，固態排渣，原設計采用二級點火方式（高能點火器點燃輕柴油，由輕柴油再點燃煤粉），現在F層燃燒器修改為等離子燃燒器并增加一級點火方式（等離子點火裝置直接點燃煤粉），既保留傳統設計的二級點火方式。在鍋爐點火和穩燃期間，該燃燒器具有等離子點火和穩燃功能。在鍋爐正常運行時，該燃燒器具有主燃燒器功能，且出力及燃燒工況與原來保持一致。等離子燃燒器的各項外形尺寸按照鍋爐原有的煤粉燃燒器接口尺寸設計，原燃燒器拉出后，將等離子燃燒器直接推進就位，燃燒器前端與鍋爐水冷壁平齊，后端與一次風管道彎頭連接。等離子點火及穩燃系統由等離子點火器及燃燒器、供電系統、控制系統、冷卻水系統、載體空氣和火檢冷卻風系統、鍋爐制粉冷風加熱系統、一次風在線監測系統、圖像火檢系統、燃燒器壁溫監測系統等構成。

等離子點火裝置利用直流電流（280～-350 A）在介質氣壓0.01～0.03 MPa的條件下接觸引弧，并在強磁場下獲得穩定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000 K的梯度極大的局部高溫區，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，并在1～3 s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。由于反應是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。

2 5號機組啟動過程中MFT事情經過

2014年2月10日中班，5號機組春節調停后啟動，啟動點火過程執行防止氧化皮措施，按規定依次投入油槍進行暖爐，然后逐步進行鍋爐升溫升壓操作。待爐水泵入口溫度達150 ℃滿足啟磨投煤條件后，在準備啟動5F磨煤機過程中，先后出現由于5F磨密封風門無法全開、5F磨電流顯示異常等缺陷，導致5F磨煤機啟動滯后，為保證升溫、升壓要求和沖轉節點，繼續逐漸加大投入油槍數量達8只。經檢修人員消缺后，對等離子拉弧并投入等離子模式，再次準備啟動5F磨煤機進行投煤燃燒。

22：51，5F磨缺陷處理完畢，考慮此時油槍投入數量較多，啟動F磨煤機運行投入煤粉后，將瞬間增大鍋爐燃燒率，導致鍋爐熱負荷增加過大，不利于鍋爐壁溫、汽溫和氧化皮等控制，故逐步退出油槍運行。檢查等離子裝置運行正常；啟動5F磨煤機，磨入口風量96 t/h，入口風壓1.87 kPa，磨煤機暖磨。

22：58，啟動5F給煤機，煤量直接加至18 t/h，為調整磨煤機出口溫度，逐漸增大熱一次風調節擋板開度。使得磨煤機入口一次風量由96 t/h增大至123 t/h，磨入口風壓3.3 kPa，此時F磨冷熱風調門開度分別在26%、26%左右，由于瞬間增加煤量，導致磨煤機出口溫度開始下降。

23：01，給煤機煤量加至20 t/h，出口溫度降至56 ℃，再次因調整磨煤機出口溫度，逐步脈沖開大熱風調門，關小冷風調門，在調整過程中磨煤機入口一次風量高至132 t/h左右，磨煤機入口一次風壓5.5 kPa左右。

23：02，5F磨火檢大幅度波動，爐膛負壓劇烈波動，兩臺引風機靜葉調節均跳出自動，爐膛壓力低低報警，鍋爐MFT。

3 5號機組鍋爐MFT原因分析

盡管此次鍋爐MFT的直接原因為爐膛負壓低觸發，但根本原因為等離子燃燒器點火時，實際煤粉相關參數條件未能完全滿足等離子燃燒器點火參數的相關條件，導致點火初期燃燒不穩定，爐膛負壓波動，最終燃燒脫火使負壓低觸發保護動作。

（1）鍋爐點火初期，盡管采用油槍對鍋爐進行暖爐，但此時爐膛熱負荷仍然較低，燃燒不完全，油槍退出后，僅依靠等離子拉弧對F磨煤機煤粉點火提供能量，啟動初期由于煤粉濃度低燃燒不穩定。此次，煤量18T/H對應123T/H的一次風量、經調整后煤量20T/H的對應132T/H的一次風量，計算煤粉濃度均在0.15 kg/kg左右，與等離子燃燒器點火需求最佳煤粉濃度偏差較大，增大等離子燃燒器著火困難，同時也造成煤粉著火后燃燒的不穩定性。

（2）磨煤機出口溫度最低至56 ℃，造成風粉溫度低，需要相對更高的點火能量，使煤粉不易被點燃，是造成燃燒不穩定甚至脫火的一個誘因。

（3）對等離子點火風險預控不足，未能對等離子點火時存在煤粉脫火或者爆燃等現象出現，導致爐膛負壓大幅度波動的風險進行事故預想和制定應對措施。當火檢變化波動時，燃燒發生變化時，未及時關注和調整風煙系統和爐膛負壓，導致爐膛壓力低保護動作。

4 等離子燃燒器點火時煤粉參數應滿足的條件

（1）在等離子點火投運初期，磨煤機應制備足夠合格細度的煤粉，并保證足夠的一次風粉溫度（煤粉氣流溫度越高，所需點火能量越小，煤粉越容易著火）。

（2）燃燒的煤粉濃度最好應控制在0.36 ～0.52 kg/kg，最低不得低于0.25 kg/kg，此時煤粉比較容易著火。

（3）鍋爐冷態啟動初期，等離子燃燒器的一次風速保持在19～22 m/s為宜。熱態或低負荷穩燃時，一次風速保持24～28 m/s為宜。

（4）周界冷卻風控制，冷態一般在等離子燃燒器投入0～30 min時段投入，開度盡量小，通常維持此層周界風門在15%開度，以提高初期燃燒效率。隨著爐溫升高，逐漸開大風門，防止燒損燃燒器，防止等離子燃燒器結焦，原則是以等離子燃燒器壁溫控制在500 ℃～600 ℃為宜。

5 防范措施

（1）鍋爐點火時，嚴格執行防止鍋爐氧化皮措施，逐步依次投入油槍，并對油槍進行倒換，既滿足鍋爐暖爐要求，又保證鍋爐具有良好的熱負荷，為鍋爐投煤燃燒做好準備。

（2）對F磨煤機進行暖磨時，應嚴格執行3 ℃/min的升溫速率，將磨煤機出口溫度提升至啟動給煤機條件的60 ℃（可適當高一些，利于給煤機啟動后加煤要求），避免啟動給煤機加煤后磨煤機出口溫度快速下降而被動開打熱門擋板開度，從而使一次風量發生變化，導致煤粉濃度降低。

（3）鍋爐投粉燃燒時，保留EF層油槍運行，既能對投粉初期可能存在的等離子點火效果不佳進行助燃、穩燃，又能保證鍋爐熱負荷的持續性；待F磨煤機出粉穩定，煤粉著火燃燒穩定后，逐步退出油槍運行，可有效防止燃燒脫火情況發生。

（4）采用等離子點火時，因等離子燃燒器點火對煤粉濃度有要求，因此在F磨煤量較低時（尤其是點火時）應嚴格控制F磨煤機入口一次風量在85～95 t/h之間，在此風量范圍可較好滿足煤粉濃度要求。磨煤機入口一次風量瞬間波動最高不要超過110 t/h，防止煤粉濃度突變導致著火困難，造成燃燒不穩定甚至脫火。

（5）在等離子點火初期燃燒可能出現不穩定，應做好風險預控，防止因燃燒不穩定或脫火導致爐膛負壓波動。在等離子點火期間應專人負責監視風煙系統畫面，當燃燒不穩定、F磨煤機火檢變化較大時，及時關注爐膛負壓自動調節情況，必要時手動進行干預確保爐膛負壓在可控范圍內。

6 結語

本次通過對鍋爐點火初期因等離子點火參數不匹配問題導致鍋爐滅火分析，解決以后機組啟動中執行防止氧化皮措施和等離子點火措施中機組滅火問題。

參考文獻

[1] 張磊，彭德振.大型火力發電機組集控運行（2014年版）[M].中國電力出版社，2006，4.

[2] 國家能源局編.等離子體點火系統設計與運行導則（DL/T 1127-2010）[S].中國電力出版社，2010，9.