微油點(diǎn)火和等離子點(diǎn)火技術(shù)在火電廠燃煤鍋爐上的運(yùn)用

余長軍

（安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051）

微油點(diǎn)火和等離子點(diǎn)火技術(shù)在火電廠燃煤鍋爐上的運(yùn)用

余長軍

（安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽合肥230051）

火力發(fā)電在運(yùn)行的過程中會(huì)消耗大量資源，亟待尋求一種新型的技術(shù)來提高資源的使用效率。節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)是新興的節(jié)油技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的燃油燃燒不僅安全，同時(shí)也能夠極大地緩解我國當(dāng)前燃油短缺的現(xiàn)狀。如今國內(nèi)鍋爐點(diǎn)火技術(shù)中主要有兩種：等離子點(diǎn)火技術(shù)和微油點(diǎn)火技術(shù)。本文則主要對(duì)這兩種當(dāng)前主流的點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行全面的闡述，以便在新型的發(fā)電機(jī)組的構(gòu)建中提供有價(jià)值的參考。

微油點(diǎn)火；等離子點(diǎn)火；火電廠燃煤鍋爐

一、微油點(diǎn)火和等離子點(diǎn)火技術(shù)的基本原理

1.微油點(diǎn)火技術(shù)的基本原理

在微油點(diǎn)火技術(shù)中，將油燃燒器設(shè)置在煤粉燃燒器的中心，然后通過高溫油火焰來進(jìn)行點(diǎn)火，在風(fēng)粉吹入后，用高溫火焰將其中的煤粉點(diǎn)燃，然后持續(xù)對(duì)風(fēng)粉進(jìn)行加熱，二次加熱后的溫度遠(yuǎn)高于煤種的著火點(diǎn)，這時(shí)會(huì)充分燃燒煤粉中的碳顆粒。

2.等離子點(diǎn)火技術(shù)的基本原理

等離子點(diǎn)火技術(shù)則是通過電弧來對(duì)煤粉進(jìn)行點(diǎn)燃，通過介質(zhì)來點(diǎn)燃煤粉。在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，形成具有穩(wěn)定功率的空氣等離子體。在高溫區(qū)中進(jìn)行燃燒時(shí)，能夠在不超過10s的時(shí)間里使煤粉粉末中的顆粒發(fā)生變化，碎裂并實(shí)施充分燃燒。

二、微油點(diǎn)火技術(shù)在火電廠燃煤鍋爐上的運(yùn)用

1.雙強(qiáng)微油點(diǎn)火系統(tǒng)連鎖保護(hù)靜態(tài)試驗(yàn)

微油點(diǎn)火系統(tǒng)主要是銅鼓來控制的，在試驗(yàn)的過程中主要測(cè)試：①爐膛吹掃試驗(yàn)，啟動(dòng)與停止過程實(shí)驗(yàn)；②MFT試驗(yàn)，主要是對(duì)MFT信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；③進(jìn)行滅火試驗(yàn)，以及燃料燃盡試驗(yàn)。

2.啟動(dòng)前冷態(tài)調(diào)試

四只燃燒器準(zhǔn)備就緒后，試驗(yàn)中的靜態(tài)試驗(yàn)完畢。按照操作流程首先啟動(dòng)空氣預(yù)熱器，同時(shí)打開火檢冷卻風(fēng)，并且使送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)等同時(shí)觸發(fā)工作，確保爐膛內(nèi)的壓強(qiáng)穩(wěn)定。然后對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而以進(jìn)風(fēng)量來確定油配風(fēng)的風(fēng)量。

3.雙強(qiáng)油燃燒器運(yùn)行

（1）點(diǎn)火前的準(zhǔn)備工作

①點(diǎn)火條件：鍋爐爐膛吹掃工作已經(jīng)完全結(jié)束，并且不存在MFT和OFT；燃燒為停止運(yùn)行；一次風(fēng)送風(fēng)建立完畢，然后將系統(tǒng)切換至微油點(diǎn)火模式。

②通過油配閥對(duì)管理油配風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保油配風(fēng)速在合理區(qū)間內(nèi)。

③點(diǎn)火操作：選取其中任意一個(gè)角進(jìn)行點(diǎn)火。

④四個(gè)微油火箭廂機(jī)構(gòu)建完成，然后在合理區(qū)間內(nèi)加投煤粉。

⑤停止操作：點(diǎn)擊停止按鈕，按照順序?qū)⒏鞑块T有序停止，其中雙強(qiáng)燃燒器停止工作后，系統(tǒng)主要功能停止運(yùn)作，進(jìn)而完成停止操作。

（2）磨風(fēng)加熱系統(tǒng)運(yùn)行

磨煤機(jī)出口熱風(fēng)的溫度控制在90-120℃。在冷態(tài)點(diǎn)火啟爐時(shí)，務(wù)必要采取磨風(fēng)加熱系統(tǒng)來對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)進(jìn)入來實(shí)施加熱。其中具體的流程如下所示：

①啟動(dòng)一次風(fēng)系統(tǒng)。

②構(gòu)建油配風(fēng)的通道，對(duì)油配風(fēng)機(jī)供電，使油配風(fēng)及運(yùn)轉(zhuǎn)。

③將磨風(fēng)加熱系統(tǒng)完全打開，同時(shí)運(yùn)用手動(dòng)截止閥來對(duì)油管路進(jìn)行控制。

④使磨風(fēng)加熱系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)起來，并使其對(duì)空氣管理手動(dòng)截止閥進(jìn)行吹掃。

⑤通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

⑥通過停止按鈕來停止磨風(fēng)加熱系統(tǒng)，在磨風(fēng)加熱系統(tǒng)停止后，燃燒器隨機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑦停止過程：系統(tǒng)接收到關(guān)閉油閥的指令，進(jìn)而將油閥關(guān)閉，然后使用點(diǎn)火器進(jìn)行點(diǎn)火，打開吹掃閥門，將油路中大部分的剩余殘油清除出來，進(jìn)行吹掃的時(shí)間控制在20s左右，然后將清掃閥進(jìn)行關(guān)閉，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行終止。

（3）煤粉燃燒器運(yùn)行

①啟磨狀態(tài)下，調(diào)節(jié)到雙強(qiáng)模式中，然后通過4只雙強(qiáng)油燃燒器火焰來點(diǎn)燃并升溫。

②當(dāng)滿足給粉條件時(shí)，可以使鍋爐內(nèi)的溫度不斷升高，向鍋爐內(nèi)吹送研磨后的煤粉；各角雙強(qiáng)油燃燒器都在穩(wěn)定運(yùn)行，確保負(fù)荷風(fēng)通道的暢通，將風(fēng)推送到鍋爐內(nèi)，使出風(fēng)口溫度達(dá)到系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。

（4）雙強(qiáng)燃燒器整體運(yùn)行步序

①在鍋爐滿足啟動(dòng)條件并準(zhǔn)備就緒的情況下，將引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)打開送風(fēng)機(jī)，對(duì)爐膛內(nèi)進(jìn)行吹掃，當(dāng)吹掃結(jié)束后，再將MFT進(jìn)行復(fù)位操作。

②對(duì)于下層封面，在初始階段，風(fēng)門開度保持在5% -10%的區(qū)間范圍內(nèi)，同時(shí)對(duì)二次風(fēng)的風(fēng)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保進(jìn)入鍋爐內(nèi)的總風(fēng)量，其中風(fēng)量維持在30%-35%之間。

③建立一次風(fēng)，然后將磨煤機(jī)的出口打開，通過一次風(fēng)將煤粉推送到爐膛內(nèi)，打開風(fēng)道燃燒器系統(tǒng)并進(jìn)行點(diǎn)火。

④將冷一次風(fēng)開啟，并采用雙強(qiáng)點(diǎn)火，建立雙強(qiáng)油配風(fēng)通道；同時(shí)，使系統(tǒng)進(jìn)入雙強(qiáng)模式中，將各角的雙強(qiáng)油燃燒器按順序點(diǎn)燃。

⑤四角點(diǎn)火器均點(diǎn)火完成后，在火力輸出穩(wěn)定的情況下，當(dāng)磨出口熱風(fēng)溫度在90℃-120℃之間時(shí)，給煤機(jī)推送煤粉進(jìn)行給煤，初始階段磨煤機(jī)應(yīng)采用最小出力。

⑥在投入煤粉時(shí)，如果爐膛內(nèi)著火情況不穩(wěn)定，要適當(dāng)提高煤粉的濃度，將一次風(fēng)速不斷減少，同時(shí)對(duì)二次風(fēng)量進(jìn)行控制，確保磨煤機(jī)出口的溫度為高溫。

⑦以鍋爐升溫的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，增強(qiáng)磨煤機(jī)出力，并對(duì)一次風(fēng)的風(fēng)速適時(shí)調(diào)整，可以不斷提高磨煤機(jī)出力，直至達(dá)到磨煤機(jī)滿負(fù)荷工作為止。

⑧增加磨煤機(jī)出力，爐膛出口煙氣溫度要達(dá)到450℃以上，并且爐膛內(nèi)燃燒充分，采用換面增加出力的方式來提升磨煤機(jī)出力。

⑨雙強(qiáng)點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行完成停止工作，以鍋爐內(nèi)最低穩(wěn)燃為標(biāo)準(zhǔn)。

⑩在熱一次風(fēng)溫的溫度滿足標(biāo)準(zhǔn)的條件下，可以將磨風(fēng)加熱系統(tǒng)停止，鍋爐處于穩(wěn)燃狀態(tài)。

4.運(yùn)行中注意事項(xiàng)

①在雙強(qiáng)模式下，對(duì)煤粉燃燒器進(jìn)行點(diǎn)火，在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并且不斷采用吹灰的方式來削弱進(jìn)出口處的積灰現(xiàn)象。

②在啟爐階段中，采用雙強(qiáng)點(diǎn)火模式，如果是低負(fù)荷穩(wěn)燃狀態(tài)下，則可以將其切換到正常模式中，表明爐膛內(nèi)燃燒平穩(wěn)。

5.低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)雙強(qiáng)點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行

①雙強(qiáng)模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)處于一種穩(wěn)壓穩(wěn)燃狀態(tài)，采用低負(fù)荷穩(wěn)燃的方式，可以直接進(jìn)入到雙強(qiáng)模式中，用雙強(qiáng)燃燒器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

②如果系統(tǒng)在一次風(fēng)速能夠滿足要求，給分量適中，可以將雙強(qiáng)點(diǎn)火系統(tǒng)切換到正常模式中。

③根據(jù)雙強(qiáng)系統(tǒng)中油槍的出力狀況，對(duì)調(diào)節(jié)油配風(fēng)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行控制與調(diào)整。

④鍋爐正常運(yùn)行后，首先要對(duì)雙強(qiáng)微油點(diǎn)火模式進(jìn)行切換，切換為正常模式，最后將雙強(qiáng)油燃燒器停止。

⑤點(diǎn)火的過程中，要對(duì)燃燒器壁的溫度進(jìn)行監(jiān)控。

⑥為了提升油燃燒器的燃燒質(zhì)量，要使燃油壓力維持在一定水平，同時(shí)對(duì)粘度、配風(fēng)量均進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且要保證油槍的正常使用。

三、等離子點(diǎn)火技術(shù)在火電廠燃煤鍋爐上的運(yùn)用

1.等離子點(diǎn)火裝置的調(diào)試和運(yùn)行

（1）等離子燃燒器啟動(dòng)程序

等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器啟動(dòng)過程有三個(gè)步驟：

①子系統(tǒng)試驗(yàn)：其中包括火焰監(jiān)視、冷卻風(fēng)機(jī)、冷卻水泵、冷卻拉弧、FSSS邏輯靜態(tài)試驗(yàn)等。

②冷態(tài)與熱態(tài)啟動(dòng)試驗(yàn)：其中包括點(diǎn)火與穩(wěn)燃能力、燃燒器斷弧能力、不同煤粉量的火焰燃燒溫度以及等離子燃燒器機(jī)組冷卻試驗(yàn)等。

③等離子燃燒器投入試驗(yàn)（鍋爐負(fù)荷不同）：低負(fù)荷穩(wěn)燃條件下，等離子燃燒器與相鄰磨煤支持機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行試驗(yàn)；正常運(yùn)行狀態(tài)下，等離子燃燒器在一般煤粉燃燒狀態(tài)下的投切試驗(yàn)。

（2）啟動(dòng)前的冷態(tài)調(diào)整試驗(yàn)

①一次風(fēng)管的流速標(biāo)定試驗(yàn)。一次風(fēng)速會(huì)對(duì)等離子燃燒器的燃燒效率造成直接影響，因而要安裝測(cè)速儀器進(jìn)行標(biāo)定。其過程有3個(gè)工況，用標(biāo)準(zhǔn)皮托管在測(cè)速孔內(nèi)對(duì)一次風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量，對(duì)結(jié)果進(jìn)行校對(duì)獲得風(fēng)速系數(shù)，導(dǎo)入進(jìn)DCS邏輯，將送粉管風(fēng)速在畫面上呈現(xiàn)出來，并作為對(duì)等離子點(diǎn)火裝置進(jìn)行調(diào)整的依據(jù)。

②一次風(fēng)管道調(diào)平試驗(yàn)。磨煤機(jī)中的四根送粉管分別與鍋爐的對(duì)應(yīng)層燃燒器相連。在管道中裝有雙芯可調(diào)縮孔，以縮孔開度來對(duì)阻力進(jìn)行控制。試驗(yàn)時(shí)，要確保磨煤機(jī)通風(fēng)量保持在一定水平，然后進(jìn)行調(diào)平。此外，使四根輸粉管的流速維持在穩(wěn)燃水平，其輸粉管流速偏差不超過5%。

③磨煤機(jī)出口分離器擋板的調(diào)整。等離子點(diǎn)火裝置對(duì)煤粉的細(xì)粒度有要求，必須要對(duì)磨煤機(jī)出口分離器擋板進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而對(duì)一次風(fēng)速進(jìn)行控制。

（3）第一次鍋爐點(diǎn)火冷態(tài)啟動(dòng)

準(zhǔn)備工作就緒后，鍋爐在進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)要啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)，同時(shí)開啟A磨小油冷風(fēng)加熱器。①等離子點(diǎn)火系統(tǒng)工作正常，依此將四臺(tái)等離子發(fā)生器開啟；②開啟A磨煤機(jī)，以最小給煤量為基礎(chǔ)增加，開啟等離子燃煤器；③對(duì)鍋爐具體的膨脹情況進(jìn)行檢查；④對(duì)鍋爐溫度、壓力、磨煤機(jī)給煤量等方面的變化進(jìn)行監(jiān)控；⑤使磨煤機(jī)給煤量逐步提升，同時(shí)機(jī)組負(fù)荷也隨之提升；⑥開啟B磨煤機(jī)，繼續(xù)將負(fù)荷拉升；⑦若負(fù)荷能夠維持無油穩(wěn)燃條件，那么將A層等離子發(fā)生器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性停止；⑧將其他磨煤機(jī)按順序開啟，將系統(tǒng)負(fù)荷繼續(xù)拉升。

（4）停爐

①機(jī)組負(fù)荷降低，保持A、B、C三臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行；②將四臺(tái)等離子發(fā)生器開啟；③停止C磨煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；④停止B磨煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)；⑤機(jī)組負(fù)荷不斷下降，A磨煤機(jī)推送的煤粉量逐漸減少；⑥A磨煤機(jī)的給煤量降低至20t/h時(shí)，可以實(shí)施滅火閉爐。

2.等離子點(diǎn)火裝置運(yùn)行調(diào)整安全事項(xiàng)

①準(zhǔn)備階段，周界風(fēng)關(guān)閉，上下二次風(fēng)控制在較低水平，并根據(jù)情況使二次風(fēng)門逐漸張開。

②不斷升溫的過程中，要對(duì)爐壁的溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到600℃時(shí)，并且仍然處于溫度高速上升的狀態(tài)，要及時(shí)采取措施進(jìn)行降溫，溫度超過800℃，要立刻停爐查看具體原因。

③等離子點(diǎn)火的過程中，磨煤機(jī)給煤量應(yīng)不大于燃燒器的出力區(qū)間，同時(shí)對(duì)爐壁溫度進(jìn)行監(jiān)控。爐壁溫度波動(dòng)較小，可以續(xù)以2t/h的速率提升給煤量；若爐壁溫度波動(dòng)較大，要及時(shí)降低給煤速率。

④剛開始點(diǎn)火時(shí)，其粉氣流的濃度很低，一次風(fēng)幾乎不存在粉塵阻塞的現(xiàn)象，因而可以將其速率控制在不超過18m/s，使點(diǎn)火功率不斷提高。

⑤等離子來完成點(diǎn)火時(shí)，每隔半小時(shí)要對(duì)飛灰中的成分做一次分析，點(diǎn)火0.5h以內(nèi)，飛灰可燃物含量為23%；點(diǎn)火0.5-1.0h以內(nèi)，飛灰可燃物含量15%；點(diǎn)火超過1.0-2.0h飛灰可燃物含量13%。

⑥在對(duì)給煤量進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，可以根據(jù)鍋爐升溫、升壓等方面的實(shí)際情況來具體進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免熱負(fù)荷偏科。在升溫速率方面，能夠滿足系統(tǒng)日常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的啟動(dòng)、沖車定速、升溫升壓、發(fā)電網(wǎng)并網(wǎng)等多方面的要求。

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