火力發電廠鍋爐等離子點火改造調試分析

雒得齊

(中國能源建設集團廣東火電工程有限公司，510700）

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火力發電廠鍋爐等離子點火改造調試分析

雒得齊

(中國能源建設集團廣東火電工程有限公司，510700）

摘要：當前火力發電廠鍋爐在進行點火時通常采用等離子點火法進行引燃，本文對目前較為通用的等離子點火技術進行工作原理分析，通過介紹等離子點火系統的設備組成和具體的應用狀況，探討不同燃燒條件的變化對等離子點火效果的影響，以及在具體工作過程中對等離子點火的穩定性和效率造成較大影響的因素,提出等離子點火系統的技術改造建議。

關鍵詞：火力發電廠；等離子點火技術；改造調試分析策略

0　引言

火力發電在我國電力市場上，尤其是在北方地區仍占據較大的生產份額，在燃煤火力發電廠中，截止2011年底，每年用于鍋爐啟動和用于低負荷穩燃的油耗仍舊保持在480萬噸左右。隨著我國電網的建設，電網的容量不斷增加，居民的電量消費逐年擴大，電網承受的峰谷差將會逐年擴大，為了保證電網的正常運行，火電鍋爐將會面臨長時間的低負荷運行的狀況，這就導致了火力發電鍋爐燃用油的大幅度增加。在這種條件下，鍋爐點火技術應用和技術革新對于降低鍋爐啟動過程中的燃油使用量的控制和低負荷穩燃過程中的用油量具有重要意義，能夠減少發電過程中的資源浪費、實現節能減排。

1　火力發電廠鍋爐等離子點火系統工作機理

通過對火力發電廠鍋爐等離子點火裝置在燃料引燃過程中的工作機理分析，在鍋爐內的介質氣壓大于0.1MPa的條件下，點火裝置通過對直流電流進行控制，將鍋爐內的空氣進行電離，在強電磁場中得到電離出的等離子體，形成局部高溫，處于這個高溫中的煤粉迅速破裂粉碎釋放出揮發物，形成氣相反應，煤粉在氣流的帶動下實現加速燃燒。

鍋爐內的等離子體的能量能夠使周圍的顆粒不均一的煤種迅速燃燒，但是這個引燃只能控制在局部，這個高溫的局部與整個鍋爐的面積相比是有限的，為了保證引燃的效果，必須對鍋爐內的氣流進行控制，并將整個引燃過程分割成梯級實現逐級引燃。點火燃燒器的分級燃燒是決定整個燃燒器引燃效果的關鍵環節，通過對鍋爐內的風粉濃度和空氣流通速度的控制，實現鍋爐內的可燃物的多級燃燒和火勢的擴大。

2　火力發電廠鍋爐等離子點火系統配置

火力發電廠燃煤發電鍋爐的點火系統主要包括等整流變壓器、直流電源柜等變壓供電設備和線路、等離子發生器、點火燃燒器、控制系統、冷卻系統、壓縮空氣系統等。

等離子點火系統利用等離子電弧對煤粉等較小顆粒的燃料直接引燃。在這個工作過程中，作為工作核心的等離子發生器通過電離，形成功率范圍達到50到150千瓦的等離子氣體。等離子發生器的構成并不復雜，其組成元件主要包括電子發射槍、線圈和陽極，等離子發生器能夠實現1000小時以上的連續作業。直流電源柜通過配備整流變壓器，能夠將普通的交流電轉換成直流電，為整個點火系統供電。點火燃燒器通過與等離子發生器配合使用，實現對煤粉的引燃。控制系統主要由數據線路、通訊接口、PLC和CRT組成。輔助系統在整個系統的運行中供給壓縮空氣和進行相關元件的冷卻，維持整個點火系統的正常運行。

3　火力發電廠鍋爐等離子點火改造調試分析

3.1火力發電廠鍋爐等離子點火使用條件分析

火力發電廠鍋爐等離子點火技術還不成熟，其點火的適用條件較高，受技術水平的限制多。根據目前的工程使用過程中記錄的數據進行分析，鍋爐在使用燃燒效率較低的煙煤和褐煤時，煙煤的煤質應滿足灰分小于或等于35%，褐煤的灰分應等于或低于30%.通過對燃煤的各項參數進行記錄和實驗，在等離子點火過程中調整煤粉細度和濃度、風速以及對溫度和等離子發生器的功率進行調控，完成鍋爐內燃煤的點火作業。

為保證電網的電壓的穩定，鍋爐需要等離子點火進行保證穩燃。鍋爐燃燒過程發生波動或需要降低負荷時，啟動等離子點火裝置實現鍋爐的穩定運行。在穩燃過程中，等離子點火系統通過對燃燒器的控制，間接實現鍋爐內燃煤的穩定燃燒。通過實踐經驗可以得知，在降低負荷前啟動等離子點火系統，然后進行各項降低負荷的操作能夠有效保證鍋爐的穩燃。

3.2等離子點火系統點火改造動態調試

鍋爐火力發電廠鍋爐等離子點火系統的調試可分為動態調試和靜態調試。其中，靜態調試包括點火器與整流柜控制接口、主機的熱控制系統接口的各項調試，它主要是在網絡中進行數據交換和結果檢測。動態調試重要包括空載動態調試和帶制粉系統的空載調試，空載動態調試主要是對冷卻裝置和壓縮空氣等輔助裝置來實現對引弧參數值的檢測。帶制粉系統的空載調試要求風溫和壓強控制在合理的范圍內，防止產生通風不暢或通風阻力過大等問題。在等離子點火器運行期間，要通過有效的監控和反饋系統對燃燒器自身的安全問題進行監控，監控的對象有鍋爐的受熱面、等離子燃燒器的壁溫波動等。在點火初期，鍋爐溫度較低時，極易產生因壁溫過高而導致的結焦、結渣現象，如果不能對這些問題進行有效的控制，極易導致燃燒器的損壞。

通過等離子點火動態調試分析可知，等離子點火器在工作過程中，由于壓縮空氣不干凈或者頻繁的拉弧點火會導致等離子點火裝置燃燒器等元件的損壞，縮短等離子點火裝置的使用壽命。為此，火力發電廠的鍋爐在運行過程中，需要對通入點火裝置中的空氣進行有效的處理或使用儀用壓縮空氣，通過控制連續兩次拉弧需要的間隔需要降低燃燒器的溫度，保證點火系統始終保持正常的使用狀態。通過動態調試對鍋爐的安全問題進行預控,鍋爐的MFT（主燃料跳閘）是安全保護的核心，對預先確定的各種安全運行條件是否達到要求進行連續監視，一旦出現危及鍋爐運行的工況，等離子發生器立即跳閘，以避免事故的發生。

3.3等離子點火經濟效益分析和減排效果分析

采用等離子點火裝置能夠有效減少發電廠在鍋爐點火初期頻繁的點火和低負荷燃燒，很大程度上減少了點火所用的燃油使用，運行水平越高，設備安裝越完善的鍋爐，點火初期的油耗越低，在點火過程中，從啟動指令發出到實現拉弧成功這個過程所需的時間不超過15s，有效解決了鍋爐運行初期的引燃難題，提高鍋爐運行的效率，這是直接的經濟效益。在燃燒過程中，等離子點火能夠有效降低鍋爐的運行成本和耗電費用，具有高回報的優勢。其創造的間接效益和社會效益巨大，等離子點火能夠有效控制燃油的使用，減輕因燃油造成的大氣污染。相同的負荷水平，由于燃煤數量的減少，有效降低了二氧化硫、二氧化碳、粉塵等有害物質的排放。運行過程中能夠有效保護電極等原件免收油污的污染，延長原件的使用壽命。等離子點火系統的性能穩定，設備的運行和維護費用較低。

4　小結

在對火力發電廠鍋爐等離子點火系統進行分析和調試過程中，等離子點火系統的優勢已經得到初步的證明，等離子點火系統的使用不僅降低和減少了鍋爐啟動過程中燃油的消耗，而且有效保證了燃燒過程中鍋爐的運行狀態的穩定。其設計對于火力發電行業經濟效益的提高和有害物質排放的減少具有重要的推動作用。等離子點火設備在運行過程中，能夠根據計算機的控制完成點火作業，并保證整個機組的安全運行。由于等離子點火技術尚處于起步階段，在使用過程中出現的問題仍需要引起我們重視，通過技術革新和不斷地改造，實現等離子點火系統配置的不斷完善和性能的不斷提升，這也將為國內火力發電行業的節能減排開辟新路。

參考文獻

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[2] 朱軍.火力發電廠調試沖管階段汽水管道與支吊架安全性分析[J] .湖北電力,2007(05) .

Analysis on the reformation and adjustment of plasma ignition of boiler in thermal power plant

Luo Deqi
(China Energy Construction Group Guangdong Thermal Power Engineering Co.,Ltd. 510700)

Abstract：At present thermal power plant boiler ignition usually by plasma ignition method for ignition, this paper on the more general plasma ignition technology was used to analyze the working principle, through the introduction of plasma ignition system and the concrete application of and discuss different combustion condition of changes of plasma ignition effect influence,and in the specific work process of plasma ignition stability and efficiency caused by greater impact factors,the plasma ignition system of technical advice.

Keywords：thermal power plant;plasma ignition technology;transformation and debugging analysis strategy