等離子點火技術在電站鍋爐調試中的應用與探索

李國敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學研究院,浙江杭州 310030)

等離子點火技術在電站鍋爐調試中的應用與探索

李國敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學研究院,浙江杭州 310030)

隨著等離子點火技術的逐漸成熟、安全性能的不斷提高,許多大型新建火電機組鍋爐在點火方式上均引入了等離子點火技術。本文介紹了常規等離子點火技術的系統組成和工作原理,以某電廠3、4號機組調試中各階段的應用實例,指出了鍋爐冷態等離子點火的具體操作流程,以及在整個調試過程中應該注意的問題和解決方法。

電站鍋爐 等離子 冷態點火

隨著國際油價的不斷攀升，大型燃煤電廠基建調試期間燃油費用所占的比重越來越高，遠遠超出《電力建設工程預算定額 第六冊調試工程(2006版)》中的費用。為了更好的控制成本，提高火電機組調試及正常運行期間的經濟性，許多大型新建火電機組均引入了等離子點火技術，來實現少燒油或不燒油；因此鍋爐等離子冷態點火技術的安全、可靠性成為當前一個重要的課題。

1 設備概況

某電廠二期擴建工程設計安裝2×300MW燃煤亞臨界中間再熱供熱汽輪發電機組，該機組所配鍋爐為武漢鍋爐廠有限公司生產的型號為WGZ1100/17．5-1型的亞臨界參數一次中間再熱自然循環汽包爐。電廠為了節省基建成本，提高生產期間的經濟效益，將機組鍋爐啟動點火系統由大油槍烘爐點火方式更改為等離子點火方式。在鍋爐的最下層，將A磨燃燒器改為專用的等離子燃燒器，加裝等離子點火系統及附屬的圖像火檢系統；為了滿足磨煤機運行時的出口風溫，在A磨煤機入口熱一次風道上加裝暖風器。

2 等離子點火系統的實際應用

3號機組吹管期間，鍋爐成功實現了等離子燃燒器的應用。等離子點火具體操作如下：

(1)檢查等離子點火輔助系統，確保等離子燃燒器冷卻水水量、水壓及火檢冷卻風風量、風壓滿足運行要求。冷卻水壓力一般控制在0．35-0．45MPa，火檢冷卻風壓力為6．5KPa。(2)啟動鍋爐風煙系統，保持A、E磨煤機通風；控制機側輔汽聯箱壓力穩定，緩慢投入A磨煤機暖風器，保持疏水通暢；逐漸加大磨煤機通風量至30T/H左右，將磨煤機入口風溫升高至150℃以上。(3)控制磨煤機入口一次風母管壓力在穩定在4．5KPa左右，進行點火前試拉弧試驗，確保四個等離子燃燒器均在可點燃狀態；然后在DCS畫面將磨煤機狀態操作至“等離子模式”，四角等離子依次拉弧。(4)逐漸加大磨煤機通風量，控制磨煤機粉管風速在16-17m/s，磨煤機出口混合風溫在85℃左右；啟動磨煤機、給煤機，控制給煤量在20T/H；若點火后60s-120s內在等離子火焰電視內觀察到各個角火焰明亮，有火焰燃燒，鍋爐負壓穩定在-200至+200Pa，說明等離子已冷態點火成功；緩慢降低磨煤機出力至12-15T/H，穩定磨煤機出口風溫在75℃；并安排運行人員巡檢設備，在爐膛就地觀火孔觀察實際燃燒狀況，進行初步燃燒調整。(5)等離子點火初期，由于爐膛溫度較低，煤粉燃盡率約為40%左右，大量的未燃燒煤粉堆積在鍋爐尾部水平煙道及空預器內；為防止出現鍋爐尾部再燃燒事故，空預器吹灰務必保持連續運行狀態，吹灰參數符合要求。(6)根據鍋爐升溫、升壓情況，及時調整磨煤機出力，控制鍋爐兩側出口煙溫緩慢上升，水冷壁受熱面無明顯壁溫偏差。(7)隨著鍋爐熱負荷的升高，運行參數逐步達到吹管方案要求；3號機組從鍋爐冷態點火到吹管結束，共耗時5天。(8)等離子點火系統在吹管期間運行狀況良好，鍋爐燃燒穩定，沒有出現因斷弧造成爐膛滅火現象，順利實現了鍋爐無油點火吹管，為電廠節省了大筆燃油費用。

3 等離子點火在調試過程中注意事項

3.1 運行參數控制問題

由于鍋爐采用冷態等離子點火方式，各系統運行參數的選擇與控制對于能否成功點燃煤粉及實現爐膛燃燒穩定至關重要。最大影響因素為磨煤機粉管一次風速。試驗表明，點火時磨煤機粉管一次風速一般控制在14-18m/s；若運行風速小于14m/s，則出現煤粉混合物流動性能不足、攜粉能力下降，引起煤粉燃燒器噴口結焦、燒損，嚴重時造成煤粉在粉管內堆積、堵塞。若風速大于18m/s，在給煤量一定的情況下，由于等離子最大點火能量的限制、風粉混合物濃度的降低，不容易點燃煤粉；或點火后由于風速高造成著火延時，引起燃燒不穩和飛灰含碳量高。合理的磨煤機出口溫度對于等離子點火同樣重要。一般情況下控制磨煤機出口溫度在75-85℃；磨煤機啟動前須保持大流量、長時間的暖磨，暖磨時間控制在1個小時及以上，從而保證磨煤機啟動后出口溫度不至于下降太快，溫度及早回升至正常運行值，保證燃燒。爐膛出口溫度高低對于鍋爐燃燒穩定至關重要。等離子點火初期，爐膛出口溫度低，造成煤粉燃盡率低，飛灰含碳量高；試驗表明，在等離子點火初期，飛灰含碳量高達25%，容易出現波動滅火現象，嚴重時造成鍋爐尾部再燃燒現象。因此磨煤機啟動后，在滿足鍋爐升溫、升壓曲線的情況下，應盡早投入第二套制粉系統，提高爐膛出口溫度。

3.2 等離子斷弧滅火問題

等離子點火系統在基建調試期間容易出現斷弧現象，嚴重時出現兩個角先后斷弧現象。因此一般的等離子點火系統為了保證鍋爐運行安全，其熱工邏輯為當某一角斷弧時，聯鎖關閉對應的磨煤機出口關斷門，磨煤機繼續運行；當兩個角同時斷弧時，磨煤機由于點火能量不滿足運行條件，磨煤機跳閘。由于鍋爐等離子點火初期只有一套制粉系統投運，當磨煤機跳閘時必然造成鍋爐失去全部燃料而滅火，因此運行中如何減少甚至杜絕兩個角斷弧是至關重要的問題。為了防止此等現象的發生，運行人員監盤時應時刻注意DCS“等離子畫面”中各個角的運行電壓、電流及累計運行時間；特別是某個角的運行電流大幅擺動或明顯增大時，須及時調整該角的運行參數，使其恢復正常運行值；另一方面，等離子陰極使用壽命只有80-100小時，當某個角的陰極材料已運行超過60小時時，經過調整此角的燃燒狀態仍然不穩定，要考慮盡早更換陰極材料。

4 結語

某電廠3號爐從吹管到168h整套起動結束僅用油60t左右，而一般使用油槍烘爐點火的300MW機組單臺鍋爐調試期間用油量在500t左右。在鍋爐吹管及整套試運過程中等離子燃燒系統運行穩定，燃燒正常，安全可靠；吹管過程創零燃油紀錄，極大的節省了基建成本。機組投產后，在機組啟停過程中或由于燃燒惡化使用等離子燃燒方式穩燃時同樣可以節省燃油，提高經濟效益。

[1]DLZ-200型等離子點火裝置技術及應用.煙臺龍源電力技術有限公司,2000.

[2]武漢鍋爐股份有限公司.WGZ1100/17.5-1型鍋爐運行說明書[Z].2007.

[3]李玉貴,王天包,任衍輝等.離子點火技術在鍋爐啟動調試中的應用[J].吉林電力,2005(3).