提高等離子裝置在直流燃燒器上點火成功率的途徑分析

曹建強

摘要：通過對直流燃燒器等離子點火影響因素的分析，從煤質、等離子裝置維護、等離子載體風量調整、制粉系統通風量和溫度調整、煤粉濃度及二次風配比調整等方面提出提高等離子點火成功率的措施，有效提高等離子一次點火成功率，降低爐膛爆燃風險。

關鍵字：直流燃燒器;等離子;點火;成功率

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產，鍋爐型號為：SG-2084/25.4-M979，型式為超臨界參數變壓直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態排渣。設計主燃料為煙煤。鍋爐采用低NOx同軸燃燒系統，煤粉燃燒器為四角布置、順時針切圓燃燒、擺動式燃燒器，燃燒器共設置6層煤粉噴嘴，在A層各煤粉噴嘴中布置有煙臺龍源生產的DLZ-200-IV型等離子點火裝置，制粉系統配置6臺ZGM113N型中速輥式磨煤機。投產以來，鍋爐點火多數情況實現了等離子點火一次成功、全程無油點火，但也存在著少數情況等離子點火不成功的現象，對鍋爐的安全運行構成威脅。

1等離子點火不成功的原因

1.1煤質偏離設計煤種

煤質偏離設計煤種后，入爐煤成份發生變化，其中對等離子點火影響較大的是水份、灰份和揮發份的含量。煤粉在鍋爐內燃燒過程中首先是揮發份受熱析出燃燒，其次才是碳粒的燃燒，揮發份含量愈高，煤粉越容易點燃。水份、灰份含量的升高，一方面造成著火熱的增加，另一方面造成爐膛溫度的降低，均不利于煤粉的順利點燃。

1.2載體風量調整不當

等離子載體風量是否合適，關系到等離子能否正常啟弧并點燃煤粉，載體風量高，在啟弧瞬間會因為大量冷風吹弧造成啟弧困難，并且啟弧后，電弧穩定性差，弧長短，點燃煤粉能力差，載體風量小，電弧剛性差，對煤粉的點燃能力也不是很好，同時還會造成陽極的壽命大幅縮短。

1.3磨煤機暖磨不充分

磨煤機暖磨時間短，雖燃磨煤機出口溫度達到磨煤機啟動溫度要求（一般煙煤為75℃），但磨煤機內研磨部件并未充分暖透，原煤進入磨煤機后磨煤機出口溫度會快速下降，造成煤粉點燃困難。

1.4磨煤機通風量調整不當

直吹式制粉系統磨煤機的通風量既要滿足磨煤機內干燥煤粉的要求，又要滿足攜帶煤粉的要求。在采用等離子點火的過程中，制粉系統在滿足上述要求的情況下，通風量要盡可能小，過大的通風量不但增加煤粉的著火熱，導致點火困難，而且在著火的過程中，由于著火點的推遲，致使著火穩定性變差，受到擾動后容易熄火。

1.5煤粉濃度偏低

等離子點燃煤粉的過程中，煤粉先通過高溫等離子“火核”，迅速釋放出揮發份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，煤粉濃度越高，釋放出的揮發份越多，煤粉越容易點燃，著火也越穩定。直吹式制粉系統在鍋爐點火初期，煤粉濃度低，造成鍋爐點火困難，煤粉燃燒穩定性差。

1.6二次風配比調整不當

等離子點火初期，鍋爐燃燒強度低，著火穩定性差，此時，如果在等離子點火區域二次風配比大、剛性強，將造成二次風過早與一次風混合，降低燃燒區域溫度，導致煤粉的著火困難。

1.7等離子陰、陽極頭壽命影響

等離子陰、陽極頭的一般壽命在70h、300h，但在實際運行中陰、陽極頭的壽命評估較為困難。陰、陽極頭接近失效時，會在陰、陽極表面燒蝕形成坑、洞，造成等離子拉弧不穩，出現頻繁斷弧的現象。

1.8等離子燃燒器中心筒磨損

等離子燃燒器的點火過程是在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內逐級放大。點火過程中等離子體在燃燒器的中心筒中先形成T>5000K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，在3～10秒內迅速釋放出揮發份，從而迅速燃燒。等離子燃燒器長時間運行后，煤粉會將燃燒器的中心筒磨穿，影響火核區域局部高溫環境的形成，造成等離子初始點火困難。

2提高等離子點火成功率的途徑

2.1保障等離子點火的煤質要求

鍋爐冷爐點火時，要保證入爐煤質滿足等離子點火系統對煤質的要求，對采用煙煤的等離子點火系統，要求入爐煤質：灰份Aar≤35%，水份Mar≤10%，揮發份Var≥18%。避免灰份、水份過高、揮發份過小造成等離子點火失敗。

2.2調整合適的等離子載體風量

等離子載體風量的大小，可以間接的從載體風壓的大小進行判斷，一般要求等離子載體風壓保持在8～10kpa。鍋爐點火前，應對等離子載體風壓進行一次核查，防止壓力表指示不準造成的載體風壓誤判。

2.3磨煤機暖磨要充分，保持較高的磨煤機出口溫度

機組啟動中，提前進行鍋爐等離子暖風器的暖管操作，要保證在鍋爐點火前等離子暖風器的蒸汽側投運正常。一次風機啟動后，調整等離子燃燒器對應磨煤機的通量量，及時進行磨煤機的暖磨操作，暖磨的時間要足夠長，要將磨煤機內的研磨部件暖透，只有這樣，投運給煤機后，磨煤機出口溫度才不會下降太多。要適當保持較高的磨煤機出口溫度，減少煤粉在等離子燃燒器中吸取的著火熱。

2.4調整合適的磨煤機通風量

等離子點火時，燃燒器點火斷面的風粉流速一般應控制在18m/s，各一次風管的風速測量偏差不宜過大，風速測量偏差較大時應進行一次風管的調平，各一次風管的風速測量裝置應定期進行標定，防止風速測量裝置指示不準造成誤判。磨煤機的通風量以65～70T/h為宜，磨煤機的通風量、一次風管風速、磨煤機入口調節風門的開度大小三個參數應相互驗證一致。

2.5等離子點火過程中煤粉濃度要適當

在等離子燃燒器開始投入的時候，短時間內應適當提高磨煤機的出力，一般將磨煤機出力增加至25T/h，磨煤機較大的出力有利于提高煤粉濃度和縮短著火時間，待煤粉點燃且燃燒穩定后再降低磨煤機出力，滿足鍋爐升溫升壓曲線的要求。

2.6等離子燃燒區域二次風配比不宜過大

控制等離子燃燒區域的二次風門開度不宜過大，一般以20%為宜，控制二次風與爐膛差壓在381KPa，過大的二次風檔板開度和二次風與爐膛差壓都將導致等離子燃燒區域的二次風量配比升高，對等離子點火帶來不利影響。鍋爐點火完成后，對二次風檔板的調整要緩慢，避免因二次風門調整幅度過大引起鍋爐燃燒的波動和點火失敗。

2.7加強對等離子燃燒器的檢查維護

鍋爐點火前，檢查等離子裝置陰、陽極頭累計工作時間不超過50h、200h，在陰、陽極頭累計工作時間達到上述數值時，應安排檢修人員對其燒蝕情況進行檢查，燒蝕情況嚴重或累計工作時間達到使用壽命（一般陰極70h、陽極300h）時應進行更換，防止在鍋爐點火過程中出現等離子斷弧引發鍋爐燃燒事故。定期利用鍋爐檢修的機會對等離子燃燒器進行檢查，發現燃燒器中心筒磨損嚴重時應進行修復或安排更換。

3結語

通過穩定鍋爐點火期間的入爐煤質、定期對等離子點火系統的檢查維護和鍋爐點火期間對磨煤機通風量、出口溫度等參數的良好控制，有效提高了鍋爐等離子點火系統的一次點火成功率，降低了等離子點火過程中爐膛爆燃的風險。

參考文獻：

[1]煙臺龍源電力技術股份有限公司.離子點火系統的維護、調試及問題的處理.2008

[2]徐頌梅.孫建.顧山.管詩駢.等離子煤粉點火及穩燃技術在600 MW機組超臨界直流鍋爐上的應用[J]. 江蘇電機工程.2006.25（6）：17-20.

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