等离子点火技术在电站锅炉调试中的应用与探索

李国敏 鄢传武 李明

(华电电力科学研究院,浙江杭州 310030)

等离子点火技术在电站锅炉调试中的应用与探索

李国敏 鄢传武 李明

(华电电力科学研究院,浙江杭州 310030)

随着等离子点火技术的逐渐成熟、安全性能的不断提高,许多大型新建火电机组锅炉在点火方式上均引入了等离子点火技术。本文介绍了常规等离子点火技术的系统组成和工作原理,以某电厂3、4号机组调试中各阶段的应用实例,指出了锅炉冷态等离子点火的具体操作流程,以及在整个调试过程中应该注意的问题和解决方法。

电站锅炉 等离子 冷态点火

随着国际油价的不断攀升，大型燃煤电厂基建调试期间燃油费用所占的比重越来越高，远远超出《电力建设工程预算定额 第六册调试工程(2006版)》中的费用。为了更好的控制成本，提高火电机组调试及正常运行期间的经济性，许多大型新建火电机组均引入了等离子点火技术，来实现少烧油或不烧油；因此锅炉等离子冷态点火技术的安全、可靠性成为当前一个重要的课题。

1 设备概况

某电厂二期扩建工程设计安装2×300MW燃煤亚临界中间再热供热汽轮发电机组，该机组所配锅炉为武汉锅炉厂有限公司生产的型号为WGZ1100/17．5-1型的亚临界参数一次中间再热自然循环汽包炉。电厂为了节省基建成本，提高生产期间的经济效益，将机组锅炉启动点火系统由大油枪烘炉点火方式更改为等离子点火方式。在锅炉的最下层，将A磨燃烧器改为专用的等离子燃烧器，加装等离子点火系统及附属的图像火检系统；为了满足磨煤机运行时的出口风温，在A磨煤机入口热一次风道上加装暖风器。

2 等离子点火系统的实际应用

3号机组吹管期间，锅炉成功实现了等离子燃烧器的应用。等离子点火具体操作如下：

(1)检查等离子点火辅助系统，确保等离子燃烧器冷却水水量、水压及火检冷却风风量、风压满足运行要求。冷却水压力一般控制在0．35-0．45MPa，火检冷却风压力为6．5KPa。(2)启动锅炉风烟系统，保持A、E磨煤机通风；控制机侧辅汽联箱压力稳定，缓慢投入A磨煤机暖风器，保持疏水通畅；逐渐加大磨煤机通风量至30T/H左右，将磨煤机入口风温升高至150℃以上。(3)控制磨煤机入口一次风母管压力在稳定在4．5KPa左右，进行点火前试拉弧试验，确保四个等离子燃烧器均在可点燃状态；然后在DCS画面将磨煤机状态操作至“等离子模式”，四角等离子依次拉弧。(4)逐渐加大磨煤机通风量，控制磨煤机粉管风速在16-17m/s，磨煤机出口混合风温在85℃左右；启动磨煤机、给煤机，控制给煤量在20T/H；若点火后60s-120s内在等离子火焰电视内观察到各个角火焰明亮，有火焰燃烧，锅炉负压稳定在-200至+200Pa，说明等离子已冷态点火成功；缓慢降低磨煤机出力至12-15T/H，稳定磨煤机出口风温在75℃；并安排运行人员巡检设备，在炉膛就地观火孔观察实际燃烧状况，进行初步燃烧调整。(5)等离子点火初期，由于炉膛温度较低，煤粉燃尽率约为40%左右，大量的未燃烧煤粉堆积在锅炉尾部水平烟道及空预器内；为防止出现锅炉尾部再燃烧事故，空预器吹灰务必保持连续运行状态，吹灰参数符合要求。(6)根据锅炉升温、升压情况，及时调整磨煤机出力，控制锅炉两侧出口烟温缓慢上升，水冷壁受热面无明显壁温偏差。(7)随着锅炉热负荷的升高，运行参数逐步达到吹管方案要求；3号机组从锅炉冷态点火到吹管结束，共耗时5天。(8)等离子点火系统在吹管期间运行状况良好，锅炉燃烧稳定，没有出现因断弧造成炉膛灭火现象，顺利实现了锅炉无油点火吹管，为电厂节省了大笔燃油费用。

3 等离子点火在调试过程中注意事项

3.1 运行参数控制问题

由于锅炉采用冷态等离子点火方式，各系统运行参数的选择与控制对于能否成功点燃煤粉及实现炉膛燃烧稳定至关重要。最大影响因素为磨煤机粉管一次风速。试验表明，点火时磨煤机粉管一次风速一般控制在14-18m/s；若运行风速小于14m/s，则出现煤粉混合物流动性能不足、携粉能力下降，引起煤粉燃烧器喷口结焦、烧损，严重时造成煤粉在粉管内堆积、堵塞。若风速大于18m/s，在给煤量一定的情况下，由于等离子最大点火能量的限制、风粉混合物浓度的降低，不容易点燃煤粉；或点火后由于风速高造成着火延时，引起燃烧不稳和飞灰含碳量高。合理的磨煤机出口温度对于等离子点火同样重要。一般情况下控制磨煤机出口温度在75-85℃；磨煤机启动前须保持大流量、长时间的暖磨，暖磨时间控制在1个小时及以上，从而保证磨煤机启动后出口温度不至于下降太快，温度及早回升至正常运行值，保证燃烧。炉膛出口温度高低对于锅炉燃烧稳定至关重要。等离子点火初期，炉膛出口温度低，造成煤粉燃尽率低，飞灰含碳量高；试验表明，在等离子点火初期，飞灰含碳量高达25%，容易出现波动灭火现象，严重时造成锅炉尾部再燃烧现象。因此磨煤机启动后，在满足锅炉升温、升压曲线的情况下，应尽早投入第二套制粉系统，提高炉膛出口温度。

3.2 等离子断弧灭火问题

等离子点火系统在基建调试期间容易出现断弧现象，严重时出现两个角先后断弧现象。因此一般的等离子点火系统为了保证锅炉运行安全，其热工逻辑为当某一角断弧时，联锁关闭对应的磨煤机出口关断门，磨煤机继续运行；当两个角同时断弧时，磨煤机由于点火能量不满足运行条件，磨煤机跳闸。由于锅炉等离子点火初期只有一套制粉系统投运，当磨煤机跳闸时必然造成锅炉失去全部燃料而灭火，因此运行中如何减少甚至杜绝两个角断弧是至关重要的问题。为了防止此等现象的发生，运行人员监盘时应时刻注意DCS“等离子画面”中各个角的运行电压、电流及累计运行时间；特别是某个角的运行电流大幅摆动或明显增大时，须及时调整该角的运行参数，使其恢复正常运行值；另一方面，等离子阴极使用寿命只有80-100小时，当某个角的阴极材料已运行超过60小时时，经过调整此角的燃烧状态仍然不稳定，要考虑尽早更换阴极材料。

4 结语

某电厂3号炉从吹管到168h整套起动结束仅用油60t左右，而一般使用油枪烘炉点火的300MW机组单台锅炉调试期间用油量在500t左右。在锅炉吹管及整套试运过程中等离子燃烧系统运行稳定，燃烧正常，安全可靠；吹管过程创零燃油纪录，极大的节省了基建成本。机组投产后，在机组启停过程中或由于燃烧恶化使用等离子燃烧方式稳燃时同样可以节省燃油，提高经济效益。

[1]DLZ-200型等离子点火装置技术及应用.烟台龙源电力技术有限公司,2000.

[2]武汉锅炉股份有限公司.WGZ1100/17.5-1型锅炉运行说明书[Z].2007.

[3]李玉贵,王天包,任衍辉等.离子点火技术在锅炉启动调试中的应用[J].吉林电力,2005(3).