李國敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學研究院,浙江杭州 310030)

等離子點火技術在電站鍋爐調試中的應用與探索

李國敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學研究院,浙江杭州 310030)

隨著等離子點火技術的逐漸成熟、安全性能的不斷提高,許多大型新建火電機組鍋爐在點火方式上均引入了等離子點火技術。本文介紹了常規(guī)等離子點火技術的系統(tǒng)組成和工作原理,以某電廠3、4號機組調試中各階段的應用實例,指出了鍋爐冷態(tài)等離子點火的具體操作流程,以及在整個調試過程中應該注意的問題和解決方法。

電站鍋爐 等離子 冷態(tài)點火

隨著國際油價的不斷攀升，大型燃煤電廠基建調試期間燃油費用所占的比重越來越高，遠遠超出《電力建設工程預算定額 第六冊調試工程(2006版)》中的費用。為了更好的控制成本，提高火電機組調試及正常運行期間的經(jīng)濟性，許多大型新建火電機組均引入了等離子點火技術，來實現(xiàn)少燒油或不燒油；因此鍋爐等離子冷態(tài)點火技術的安全、可靠性成為當前一個重要的課題。

1 設備概況

某電廠二期擴建工程設計安裝2×300MW燃煤亞臨界中間再熱供熱汽輪發(fā)電機組，該機組所配鍋爐為武漢鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的型號為WGZ1100/17．5-1型的亞臨界參數(shù)一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐。電廠為了節(jié)省基建成本，提高生產(chǎn)期間的經(jīng)濟效益，將機組鍋爐啟動點火系統(tǒng)由大油槍烘爐點火方式更改為等離子點火方式。在鍋爐的最下層，將A磨燃燒器改為專用的等離子燃燒器，加裝等離子點火系統(tǒng)及附屬的圖像火檢系統(tǒng)；為了滿足磨煤機運行時的出口風溫，在A磨煤機入口熱一次風道上加裝暖風器。

2 等離子點火系統(tǒng)的實際應用

3號機組吹管期間，鍋爐成功實現(xiàn)了等離子燃燒器的應用。等離子點火具體操作如下：

(1)檢查等離子點火輔助系統(tǒng)，確保等離子燃燒器冷卻水水量、水壓及火檢冷卻風風量、風壓滿足運行要求。冷卻水壓力一般控制在0．35-0．45MPa，火檢冷卻風壓力為6．5KPa。(2)啟動鍋爐風煙系統(tǒng)，保持A、E磨煤機通風；控制機側輔汽聯(lián)箱壓力穩(wěn)定，緩慢投入A磨煤機暖風器，保持疏水通暢；逐漸加大磨煤機通風量至30T/H左右，將磨煤機入口風溫升高至150℃以上。(3)控制磨煤機入口一次風母管壓力在穩(wěn)定在4．5KPa左右，進行點火前試拉弧試驗，確保四個等離子燃燒器均在可點燃狀態(tài)；然后在DCS畫面將磨煤機狀態(tài)操作至“等離子模式”，四角等離子依次拉弧。(4)逐漸加大磨煤機通風量，控制磨煤機粉管風速在16-17m/s，磨煤機出口混合風溫在85℃左右；啟動磨煤機、給煤機，控制給煤量在20T/H；若點火后60s-120s內(nèi)在等離子火焰電視內(nèi)觀察到各個角火焰明亮，有火焰燃燒，鍋爐負壓穩(wěn)定在-200至+200Pa，說明等離子已冷態(tài)點火成功；緩慢降低磨煤機出力至12-15T/H，穩(wěn)定磨煤機出口風溫在75℃；并安排運行人員巡檢設備，在爐膛就地觀火孔觀察實際燃燒狀況，進行初步燃燒調整。(5)等離子點火初期，由于爐膛溫度較低，煤粉燃盡率約為40%左右，大量的未燃燒煤粉堆積在鍋爐尾部水平煙道及空預器內(nèi)；為防止出現(xiàn)鍋爐尾部再燃燒事故，空預器吹灰務必保持連續(xù)運行狀態(tài)，吹灰參數(shù)符合要求。(6)根據(jù)鍋爐升溫、升壓情況，及時調整磨煤機出力，控制鍋爐兩側出口煙溫緩慢上升，水冷壁受熱面無明顯壁溫偏差。(7)隨著鍋爐熱負荷的升高，運行參數(shù)逐步達到吹管方案要求；3號機組從鍋爐冷態(tài)點火到吹管結束，共耗時5天。(8)等離子點火系統(tǒng)在吹管期間運行狀況良好，鍋爐燃燒穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)因斷弧造成爐膛滅火現(xiàn)象，順利實現(xiàn)了鍋爐無油點火吹管，為電廠節(jié)省了大筆燃油費用。

3 等離子點火在調試過程中注意事項

3.1 運行參數(shù)控制問題

由于鍋爐采用冷態(tài)等離子點火方式，各系統(tǒng)運行參數(shù)的選擇與控制對于能否成功點燃煤粉及實現(xiàn)爐膛燃燒穩(wěn)定至關重要。最大影響因素為磨煤機粉管一次風速。試驗表明，點火時磨煤機粉管一次風速一般控制在14-18m/s；若運行風速小于14m/s，則出現(xiàn)煤粉混合物流動性能不足、攜粉能力下降，引起煤粉燃燒器噴口結焦、燒損，嚴重時造成煤粉在粉管內(nèi)堆積、堵塞。若風速大于18m/s，在給煤量一定的情況下，由于等離子最大點火能量的限制、風粉混合物濃度的降低，不容易點燃煤粉；或點火后由于風速高造成著火延時，引起燃燒不穩(wěn)和飛灰含碳量高。合理的磨煤機出口溫度對于等離子點火同樣重要。一般情況下控制磨煤機出口溫度在75-85℃；磨煤機啟動前須保持大流量、長時間的暖磨，暖磨時間控制在1個小時及以上，從而保證磨煤機啟動后出口溫度不至于下降太快，溫度及早回升至正常運行值，保證燃燒。爐膛出口溫度高低對于鍋爐燃燒穩(wěn)定至關重要。等離子點火初期，爐膛出口溫度低，造成煤粉燃盡率低，飛灰含碳量高；試驗表明，在等離子點火初期，飛灰含碳量高達25%，容易出現(xiàn)波動滅火現(xiàn)象，嚴重時造成鍋爐尾部再燃燒現(xiàn)象。因此磨煤機啟動后，在滿足鍋爐升溫、升壓曲線的情況下，應盡早投入第二套制粉系統(tǒng)，提高爐膛出口溫度。

3.2 等離子斷弧滅火問題

等離子點火系統(tǒng)在基建調試期間容易出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象，嚴重時出現(xiàn)兩個角先后斷弧現(xiàn)象。因此一般的等離子點火系統(tǒng)為了保證鍋爐運行安全，其熱工邏輯為當某一角斷弧時，聯(lián)鎖關閉對應的磨煤機出口關斷門，磨煤機繼續(xù)運行；當兩個角同時斷弧時，磨煤機由于點火能量不滿足運行條件，磨煤機跳閘。由于鍋爐等離子點火初期只有一套制粉系統(tǒng)投運，當磨煤機跳閘時必然造成鍋爐失去全部燃料而滅火，因此運行中如何減少甚至杜絕兩個角斷弧是至關重要的問題。為了防止此等現(xiàn)象的發(fā)生，運行人員監(jiān)盤時應時刻注意DCS“等離子畫面”中各個角的運行電壓、電流及累計運行時間；特別是某個角的運行電流大幅擺動或明顯增大時，須及時調整該角的運行參數(shù)，使其恢復正常運行值；另一方面，等離子陰極使用壽命只有80-100小時，當某個角的陰極材料已運行超過60小時時，經(jīng)過調整此角的燃燒狀態(tài)仍然不穩(wěn)定，要考慮盡早更換陰極材料。

4 結語

某電廠3號爐從吹管到168h整套起動結束僅用油60t左右，而一般使用油槍烘爐點火的300MW機組單臺鍋爐調試期間用油量在500t左右。在鍋爐吹管及整套試運過程中等離子燃燒系統(tǒng)運行穩(wěn)定，燃燒正常，安全可靠；吹管過程創(chuàng)零燃油紀錄，極大的節(jié)省了基建成本。機組投產(chǎn)后，在機組啟停過程中或由于燃燒惡化使用等離子燃燒方式穩(wěn)燃時同樣可以節(jié)省燃油，提高經(jīng)濟效益。

[1]DLZ-200型等離子點火裝置技術及應用.煙臺龍源電力技術有限公司,2000.

[2]武漢鍋爐股份有限公司.WGZ1100/17.5-1型鍋爐運行說明書[Z].2007.

[3]李玉貴,王天包,任衍輝等.離子點火技術在鍋爐啟動調試中的應用[J].吉林電力,2005(3).