电站锅炉等离子点火注意事项

张济显，王登香，陈天顺

(大唐淮南洛河发电厂，安徽 淮南 232008)

等离子点火就是以大功率直流电弧形成的“火核”直接点燃煤粉，相对于燃油点火方式，等离子点火方式利弊共存。

1 煤粉浓度对着火稳定性的影响

等离子燃烧器内部采用了撞击式浓缩块，获得点火区相对较高的煤粉浓度。等离子点火的原理是浓相煤粉通过等离子“火核”，使煤粉受到高温作用，在极短的时间内迅速释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，并为淡相煤粉提供高温热源，使淡相煤粉也迅速着火，最终形成稳定的燃烧火炬。煤粉浓度大，通过等离子“火核”时释放出的挥发分就多，着火就稳定。影响煤粉浓度的因素主要是磨煤机出力和一次风速。然而点火初期磨煤机出力主要受锅炉金属温升速率限制，所以从运行角度提高等离子燃烧器煤粉浓度的主要方法是通过控制一次风量来降低一次风速。

降低一次风速需防止煤粉管道积粉甚至堵塞，还要防止燃烧器喷口处结焦。煤粉着火时主要是挥发分在燃烧。锅炉启动初期，因炉膛温度低，固定碳的着火点离燃烧器已有相当的距离，可以不考虑燃烧器结焦问题，因此从理论上说，在保证煤粉管道不积粉的情况下，一次风速越低越好。这需要有一定的经验积累，因为随着磨煤机出力的逐渐上升，一次风速也相应上升才能保证制粉系统的正常运行，而且煤粉管道内壁的光洁度也会对一次风速提出一定要求。一般情况下，冷炉点火初期煤粉与一次风的浓度比在0.35～0.55 kg/kg范围内，一次风速在18～22 m/s范围内较为合适，热态时可宽松些。

冷炉点火时，制粉热风的热量不足，降低一次风速会使磨煤机出口温度相当长时间内较低，但对于着火稳定性来说，较低的一次风速能有效提高通过“火核”的煤粉浓度，远比维持较高的磨煤机出口温度重要。

2 燃烧器金属超温

对等离子点火时维持火焰的稳定性来说，煤粉浓度越高越好。然而煤粉挥发分是在等离子燃烧器内部着火，被一次风吹进炉膛的，并且随着磨煤机出力的逐渐增大，挥发分的量在增大，炉内热量的提高使大量碳元素在燃烧器附近燃烧并辐射热量，所以过高的煤粉浓度会使燃烧器内部热量过大，从而导致燃烧器金属超温，严重时会造成燃烧器结焦、烧损。

一般情况下，当等离子燃烧器对应的磨煤机出力达到40 t/h时，就要准备启动下一台磨煤机，尽量不要让等离子燃烧器对应的磨煤机出力超过45 t/h。所以，监视等离子燃烧器壁温是必要的，任何一处壁温应≯400 ℃。当燃烧器前端壁温升到350 ℃时需进行控制，主要方法是适当增大一次风量，减少给煤量，其次是降低拉弧电流(有造成电弧不稳定甚至断弧的风险，不建议这样做)。任一点壁温达到600 ℃仍不能有效控制时，应停弧并检查燃烧器是否有烧焦现象。

3 点火初期严重的不完全燃烧

煤粉在等离子燃烧器中燃烧的时间很短，燃烧成分主要是煤粉在高温下发生电热化学反应裂解出的大量挥发分，未燃的固体碳喷入炉膛内继续燃烧。锅炉启动初期炉内温度低，不足以维持固定碳燃烧，因此有大量固定碳在远离燃烧器的过程中熄灭，不完全燃烧现象非常严重，埋下了炉膛爆燃及尾部烟道再燃烧的隐患。启动过程中，保持空气预热器连续吹灰是非常重要的，另外较低的一次风速有助于保证燃烧器稳定着火，提高煤粉细度对减轻这种危害起到很好的作用，也应对二次风进行必要的调整。

在锅炉采用等离子点火启动过程中要避免煤、油混燃，因为混燃会加大炉膛爆燃及尾部烟道再燃烧的风险。

4 冷却水泄漏

较长时间运行后，等离子发生器的阴、阳极头会被电弧击穿，另外绝缘瓷套的破裂、连接软管及相关垫圈的老化等，都会造成冷却水泄漏。漏水可能使等离子发生器电气部分发生短路，还可能因为漏出的水回流至煤粉管道使煤粉受潮、堵塞管道。所以一旦发生漏水，应及时隔离冷却水并进行消缺。

如果外观上难以判断是否漏水，可采用隔离冷却水的方法进行判断。具体操作方法是：先关闭冷却水回水阀，再关闭冷却水进水阀，观察冷却水压力是否能维持。如果冷却水压力较快下降，则可判断为漏水。

不同漏水情况的危害性不同。阴、阳极头漏水会直接造成点火器不能拉弧。锅炉运行中，水被一次风吹进炉膛，会影响煤粉着火的稳定；阴、阳极连接软管漏水，则发生电气部分短路的风险很大。如果在锅炉启动前，尚无一次风的情况下，等离子点火器已经发生漏水，则水会进入煤粉管道并在炉前最低段蓄积。所以日常检查维护很重要，尤其是阴极头击穿发生的频率较高，应根据运行时间定期进行更换。另外，锅炉启动之前，应对所有等离子点火器进行检查。

5 等离子点火对炉膛初始温度的要求

锅炉启动初期炉膛温度低于固定碳着火点温度，是造成煤粉严重不完全燃烧的主要原因。因烟气内水蒸气含量高，烟气温度低于其露点温度时，将有大量水汽在锅炉尾部受热面处凝结，如同酸雨，不仅会造成低温腐蚀，还会使锅炉省煤器灰斗受潮，灰管堵塞。解决方法是，在锅炉点火之前，通过给水蒸气连续加温，并经过锅炉形成闭式循环来加热锅炉(不同锅炉循环方式不同)，以提高锅炉点火前的初始温度，使省煤器和水冷壁金属温度达80℃以上，最好在100 ℃以上，再进行锅炉点火。另外，需缩短锅炉点火前引、送风机的运行时间，最好在风机启动结束后立刻点火，以减小锅炉初始温度损失。这样，煤粉不完全燃烧的量将大大减小，不完全燃烧的时间也大大缩短，而尾部受热面处水汽凝结的问题也可以完全解决。