等离子点火系统分析及其操作建议

姚永良

摘 要：为节油降耗，降低运营成本，某电厂1、2号锅炉采用新型、清洁的等离子无油点火技术，锅炉未设置燃油系统。在1号炉冲管时采用等离子点火装置进行点火和锅炉低负荷助燃，未使用一滴燃油，而国内的同类型机组冲管阶段如采用燃油点火和助燃，需消耗几千吨的0号柴油，抵对等离子点火系统多消耗的电量和除盐水，仅锅炉冲管阶段就能产生很大经济效益。

关键词：节油降耗；运营成本；建议

1 离子点火工作原理

等离子体点火器是等离子体的发生装置，又被称为等离子体发生器，通常采用直流电弧放电的方式产生温度高达数千度的等离子体，高速射入等离子体燃烧器，使得燃烧器内的煤粉迅速点燃。

直流电流在介质气压0.004～0.03MPa的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T>5000K的，温度梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量[1]。

2 锅炉概况

广东粤电某电厂一期1、2号机组锅炉采用上海锅炉厂660MW超超临界变压直流锅炉，单炉膛、一次再热、单炉膛切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。三分仓回转式空气预热器、SCR脱硝装置。BMCR蒸发量2037t/h，额定主蒸汽压力26.25MPa，温度605℃，再热蒸汽压力6.04MPa，温度603℃。

锅炉采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，燃烧设计煤种时，5台运行，1台备用。每台磨煤机带锅炉的一层燃烧器。每台磨煤机各配1台给煤机。锅炉未设置燃油系统，下两层燃烧器（F、E层）采用的是安徽省新能电气科技有限公司生产的PICS-I-100型煤粉炉等离子体点火系统，能够实现无油冷态点火和低负荷无油稳燃的功能。其由等离子体点火器、燃烧器、直流电源装置、冷却水系统、压缩空气系统、冷却风系统、一次风粉测速系统、一次风加热装置（暖风器）以及火焰电视系统等构成。采用压缩空气作为等离子体点火器的运行工质。

等离子体点火器参数：额定功率：100kW；额定电压：550V，工作电压范围：510～600V；额定电流：185A，工作电流范围：170～220A；工质气体额定压力：15kPa；工质气体压力允许波动范围：12～18kPa；冷却水额定压力差：0.3MPa；额定控制电压：AC.220V；阳极告警时间： 1000h；阴极告警时间：400h。

电源主要故障保护信号有：等离子体点火器突然断弧，点火器跳闸；等离子体点火器弧压偏高，设定为600V，10sec.，告警；等离子体点火器弧压过高，过电压限制设定为620V，1min.，点火器跳闸；等离子体点火器弧压偏低，设定为500V，10sec.，告警；等离子体点火器弧压过低，欠电压限制设定为480V，0.2sec.，跳闸；等离子体点火器过电流，过电流限制设定为220A，10sec.，告警；等离子体点火器过电流，过电流限制设定为250A，0.2sec.，跳闸；等离子体点火器欠电流，欠电流限制设定为160A，10sec.，告警；等离子体点火器欠电流，欠电流限制设定为140A，1sec.，跳闸；工质气体压力过低，动作定值为8kPa，1sec，跳闸；冷却水丧失，10sec，跳闸；整流电源故障，0sec，跳闸。

3 等离子系统主要发生问题

（1）1号炉进行吹管启动过程中，F磨煤机运行，给煤机24t/h，其他磨煤机未运行，安装单位对1号炉电除尘输灰系统进行调试时，突然使用大量压缩空气，造成压缩空气母管压力降低到0.46MPa，备用空压机联锁失败，运行中的F层等离子载体风母管压力下降，F层1号角等离子体电压低于480V，F层1号角等离子跳闸，F层1号角失去火焰，F层2、3、4号角燃烧稳定性变差，手动MFT，运行的A一次风机、A密封风机跳闸、F磨煤机、F给煤机跳闸，联跳F层2、3、4号角等离子和制粉系统正常。压缩空气母管压力恢复正常，锅炉进行吹扫后，重新启动A一次风机和A密封风机，投入F层1-4号角等离子运行正常。

防范措施：

a.要求各岗位加强联系，使用压缩空气时通知监盘人员，避免突然大量用气，维持压缩空气母管压力稳定。

b.等离子运行期间加强对压缩空气系统的监视，特别是空压机和干燥机的运行监视。

c.加强空压机的维护、试验，保证其联锁可靠，并保证有一定的备用容量。

d.投入压缩空气母管的各自动疏水器，并加强检查自动疏水器运行情况。

（2）1号锅炉进行启动操作，对F层进行拉弧，F层2、3、4号角等离子拉弧成功，F层1号角等离子拉弧失败，DCS盘显示故障告警，控制屏显示电磁铁未动作，后停止2、3、4号角等离子，厂家检查告知是F层1号角等离子燃烧器的电磁铁烧坏，由厂家更换新电磁铁后拉弧正常。

防范措施：

a.启动前在就地控制柜进行电磁铁手动试验，发现缺陷及时联系处理。

b.检修工作票结束后或机组启动前一天进行等离子拉弧试验。

c.做好日常维护工作，抓好检修质量。

d.维修部配备一些备品，发现问题及时更换。

（3）因启动期间，除氧器加热、轴封供气、小机用气等辅汽用户较多，用气量较大，启动锅炉供汽紧张，吹管期间，辅汽联箱压力大部分时间都小于1MPa，辅汽联箱温度270℃左右，造成蒸汽暖风器出力不够，整个吹管期间暖风器出口最高才148℃，致使磨煤机出口温度偏低。

防范措施：

a.减少不必要的辅汽用户，评估调节各用户的用气量。

b.尽可能加大启动锅炉的出力。

c.提前启动锅炉，对辅汽联箱和管道进行充分暖管疏水，尽早投入暖风器进行疏水暖管。

d.启动磨煤机前进行充分暖磨，使整个磨煤机暖透，将磨煤机出口温度暖至85℃左右，同时维持这个温度暖磨时间不小于20分钟。

e.点火成功后，根据磨煤机出口温度，逐渐增加一次风量和给煤量，防止磨煤机干燥出力不足造成堵磨，同时保证一次风浓度合适，防止煤粉浓度不足，燃烧不稳，锅炉灭火。

4 操作建议

第一、锅炉点火前，先投入空预器的连续吹灰，注意检查吹灰参数满足要求，可通过测量吹灰器枪管温度进行吹灰器运行情况判断，点火后要注意观察空预器进、出口烟风温度。

第二、在点火初期，为了保证点火成功，将风速调节到18～20m/s，粉风比（煤粉/空气质量比）调节到0.25～0.35kg/kg。风速不能过大，避免造成点火困难，着火后燃烧不稳定，锅炉灭火；风速也不能太低，要防止堵塞燃烧器或一次风粉管道，防止煤粉提前着火，甚至造成燃烧器结焦等事故。

第三、点火初期可将点火器给定电流适当增大到190～200A，待煤粉燃烧稳定后再减小回到185A。

第四、点火前可适当关小该层燃烧器的周界风，煤粉点着后，要根据燃烧情况，及时调节二次风，确保煤粉尽量燃烧完全。

第五、当磨煤机在“等离子运行方式”下运行，等离子点火器发生断弧时，应根据燃烧情况及时停止磨煤机的运行。

第六、启、停炉期间不完全燃烧的灰进入灰库后要及时排放，以防止灰库发生火警。

第七、每次启动前、停炉后，根据等离子使用情况要及时检查省煤器下部灰斗、电除尘器落灰斗等处飞灰含碳量大小，并及时清理落灰。

第八、在点火时，要根据点火煤量和磨煤机入口一次风量、分离器出口压力，做好一次风速、煤粉浓度的预估，并在点火的过程中，根据煤粉着火情况，预以调整。等离子点火初期一次风速维持在18～20m/s左右，不能再调低。

第九、启动磨煤机前进行充分暖磨，对整个磨煤机要暖通，待磨煤机进口风温升高才有效，通常需要20分钟以上，如果仅通过磨煤机出口温度达启动允许时就认为暖磨结束，当给煤机启动后，磨煤机出口温度会快速下降，燃烧不稳定且造成点火困难，即使热风挡板全开也无济于事。磨煤机出口温度在给煤机启动后一般都能够稳定在70℃左右，锅炉燃烧较稳定。

第十、调节磨煤机分离器转速，要小幅度、多次调节，调节后要观察磨煤机的运行参数，确保无异常后，再继续调节。加煤时，要先加风后加煤，先减煤后减风。

第十一、煤粉着火后，要及时注意观察等离子燃烧器的壁温上升情况，壁温一般在200～400℃；运行中若壁温上升速度超过30℃/min，应采取下列措施：适当增加一、二次风速，适当减少给煤量，适当降低一次风温，适当降低等离子点火装置的电流。在给煤量增大后，要适当的提高一次风速，同时在煤粉燃烧允许情况下尽可能开大二次风。

5 结束语

某电厂1号机组在冲管期间，结合锅炉自身情况和厂各辅助设备情况，不断摸索、不断总结，从而成功地将等离子点火技术应用于660MW超超临界直流锅炉，真正实现无油启动。在整个吹管期期间，使用等离子点火装置未出现锅炉尾部二次燃烧、烟温升高等情况；停炉期间检查等离子燃烧器，燃烧室没有结渣现象，整个吹管期间，使用等离子点火装置的经济性还是显而易见的，还使锅炉的安全性、稳定性得到保证。

参考文献

[1]吴永德.等离子煤粉点火技术在电厂的应用[J].发电设备，2005（2）.

[2]大埔电厂.公共及辅助系统运行规程[S].

[3]安徽省新能电气科技有限公司.PICS-I-100型煤粉锅炉等离子体点火及稳燃系统运行规程[S].

[4]安徽省新能电气科技有限公司.PICS-I-100型煤粉锅炉等离子体点火及稳燃系统用户手册[S].