等離子點火系統分析及其操作建議

姚永良

摘 要：為節油降耗，降低運營成本，某電廠1、2號鍋爐采用新型、清潔的等離子無油點火技術，鍋爐未設置燃油系統。在1號爐沖管時采用等離子點火裝置進行點火和鍋爐低負荷助燃，未使用一滴燃油，而國內的同類型機組沖管階段如采用燃油點火和助燃，需消耗幾千噸的0號柴油，抵對等離子點火系統多消耗的電量和除鹽水，僅鍋爐沖管階段就能產生很大經濟效益。

關鍵詞：節油降耗；運營成本；建議

1 離子點火工作原理

等離子體點火器是等離子體的發生裝置，又被稱為等離子體發生器，通常采用直流電弧放電的方式產生溫度高達數千度的等離子體，高速射入等離子體燃燒器，使得燃燒器內的煤粉迅速點燃。

直流電流在介質氣壓0.004～0.03MPa的條件下接觸引弧，并在強磁場控制下獲得穩定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設計的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T>5000K的，溫度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，并在10-3秒內迅速釋放出揮發物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少點燃煤粉所需要的引燃能量[1]。

2 鍋爐概況

廣東粵電某電廠一期1、2號機組鍋爐采用上海鍋爐廠660MW超超臨界變壓直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、單爐膛切圓燃燒、平衡通風、露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型布置。三分倉回轉式空氣預熱器、SCR脫硝裝置。BMCR蒸發量2037t/h，額定主蒸汽壓力26.25MPa，溫度605℃，再熱蒸汽壓力6.04MPa，溫度603℃。

鍋爐采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統，每臺爐配6臺中速磨煤機，燃燒設計煤種時，5臺運行，1臺備用。每臺磨煤機帶鍋爐的一層燃燒器。每臺磨煤機各配1臺給煤機。鍋爐未設置燃油系統，下兩層燃燒器（F、E層）采用的是安徽省新能電氣科技有限公司生產的PICS-I-100型煤粉爐等離子體點火系統，能夠實現無油冷態點火和低負荷無油穩燃的功能。其由等離子體點火器、燃燒器、直流電源裝置、冷卻水系統、壓縮空氣系統、冷卻風系統、一次風粉測速系統、一次風加熱裝置（暖風器）以及火焰電視系統等構成。采用壓縮空氣作為等離子體點火器的運行工質。

等離子體點火器參數：額定功率：100kW；額定電壓：550V，工作電壓范圍：510～600V；額定電流：185A，工作電流范圍：170～220A；工質氣體額定壓力：15kPa；工質氣體壓力允許波動范圍：12～18kPa；冷卻水額定壓力差：0.3MPa；額定控制電壓：AC.220V；陽極告警時間： 1000h；陰極告警時間：400h。

電源主要故障保護信號有：等離子體點火器突然斷弧，點火器跳閘；等離子體點火器弧壓偏高，設定為600V，10sec.，告警；等離子體點火器弧壓過高，過電壓限制設定為620V，1min.，點火器跳閘；等離子體點火器弧壓偏低，設定為500V，10sec.，告警；等離子體點火器弧壓過低，欠電壓限制設定為480V，0.2sec.，跳閘；等離子體點火器過電流，過電流限制設定為220A，10sec.，告警；等離子體點火器過電流，過電流限制設定為250A，0.2sec.，跳閘；等離子體點火器欠電流，欠電流限制設定為160A，10sec.，告警；等離子體點火器欠電流，欠電流限制設定為140A，1sec.，跳閘；工質氣體壓力過低，動作定值為8kPa，1sec，跳閘；冷卻水喪失，10sec，跳閘；整流電源故障，0sec，跳閘。

3 等離子系統主要發生問題

（1）1號爐進行吹管啟動過程中，F磨煤機運行，給煤機24t/h，其他磨煤機未運行，安裝單位對1號爐電除塵輸灰系統進行調試時，突然使用大量壓縮空氣，造成壓縮空氣母管壓力降低到0.46MPa，備用空壓機聯鎖失敗，運行中的F層等離子載體風母管壓力下降，F層1號角等離子體電壓低于480V，F層1號角等離子跳閘，F層1號角失去火焰，F層2、3、4號角燃燒穩定性變差，手動MFT，運行的A一次風機、A密封風機跳閘、F磨煤機、F給煤機跳閘，聯跳F層2、3、4號角等離子和制粉系統正常。壓縮空氣母管壓力恢復正常，鍋爐進行吹掃后，重新啟動A一次風機和A密封風機，投入F層1-4號角等離子運行正常。

防范措施：

a.要求各崗位加強聯系，使用壓縮空氣時通知監盤人員，避免突然大量用氣，維持壓縮空氣母管壓力穩定。

b.等離子運行期間加強對壓縮空氣系統的監視，特別是空壓機和干燥機的運行監視。

c.加強空壓機的維護、試驗，保證其聯鎖可靠，并保證有一定的備用容量。

d.投入壓縮空氣母管的各自動疏水器，并加強檢查自動疏水器運行情況。

（2）1號鍋爐進行啟動操作，對F層進行拉弧，F層2、3、4號角等離子拉弧成功，F層1號角等離子拉弧失敗，DCS盤顯示故障告警，控制屏顯示電磁鐵未動作，后停止2、3、4號角等離子，廠家檢查告知是F層1號角等離子燃燒器的電磁鐵燒壞，由廠家更換新電磁鐵后拉弧正常。

防范措施：

a.啟動前在就地控制柜進行電磁鐵手動試驗，發現缺陷及時聯系處理。

b.檢修工作票結束后或機組啟動前一天進行等離子拉弧試驗。

c.做好日常維護工作，抓好檢修質量。

d.維修部配備一些備品，發現問題及時更換。

（3）因啟動期間，除氧器加熱、軸封供氣、小機用氣等輔汽用戶較多，用氣量較大，啟動鍋爐供汽緊張，吹管期間，輔汽聯箱壓力大部分時間都小于1MPa，輔汽聯箱溫度270℃左右，造成蒸汽暖風器出力不夠，整個吹管期間暖風器出口最高才148℃，致使磨煤機出口溫度偏低。

防范措施：

a.減少不必要的輔汽用戶，評估調節各用戶的用氣量。

b.盡可能加大啟動鍋爐的出力。

c.提前啟動鍋爐，對輔汽聯箱和管道進行充分暖管疏水，盡早投入暖風器進行疏水暖管。

d.啟動磨煤機前進行充分暖磨，使整個磨煤機暖透，將磨煤機出口溫度暖至85℃左右，同時維持這個溫度暖磨時間不小于20分鐘。

e.點火成功后，根據磨煤機出口溫度，逐漸增加一次風量和給煤量，防止磨煤機干燥出力不足造成堵磨，同時保證一次風濃度合適，防止煤粉濃度不足，燃燒不穩，鍋爐滅火。

4 操作建議

第一、鍋爐點火前，先投入空預器的連續吹灰，注意檢查吹灰參數滿足要求，可通過測量吹灰器槍管溫度進行吹灰器運行情況判斷，點火后要注意觀察空預器進、出口煙風溫度。

第二、在點火初期，為了保證點火成功，將風速調節到18～20m/s，粉風比（煤粉/空氣質量比）調節到0.25～0.35kg/kg。風速不能過大，避免造成點火困難，著火后燃燒不穩定，鍋爐滅火；風速也不能太低，要防止堵塞燃燒器或一次風粉管道，防止煤粉提前著火，甚至造成燃燒器結焦等事故。

第三、點火初期可將點火器給定電流適當增大到190～200A，待煤粉燃燒穩定后再減小回到185A。

第四、點火前可適當關小該層燃燒器的周界風，煤粉點著后，要根據燃燒情況，及時調節二次風，確保煤粉盡量燃燒完全。

第五、當磨煤機在“等離子運行方式”下運行，等離子點火器發生斷弧時，應根據燃燒情況及時停止磨煤機的運行。

第六、啟、停爐期間不完全燃燒的灰進入灰庫后要及時排放，以防止灰庫發生火警。

第七、每次啟動前、停爐后，根據等離子使用情況要及時檢查省煤器下部灰斗、電除塵器落灰斗等處飛灰含碳量大小，并及時清理落灰。

第八、在點火時，要根據點火煤量和磨煤機入口一次風量、分離器出口壓力，做好一次風速、煤粉濃度的預估，并在點火的過程中，根據煤粉著火情況，預以調整。等離子點火初期一次風速維持在18～20m/s左右，不能再調低。

第九、啟動磨煤機前進行充分暖磨，對整個磨煤機要暖通，待磨煤機進口風溫升高才有效，通常需要20分鐘以上，如果僅通過磨煤機出口溫度達啟動允許時就認為暖磨結束，當給煤機啟動后，磨煤機出口溫度會快速下降，燃燒不穩定且造成點火困難，即使熱風擋板全開也無濟于事。磨煤機出口溫度在給煤機啟動后一般都能夠穩定在70℃左右，鍋爐燃燒較穩定。

第十、調節磨煤機分離器轉速，要小幅度、多次調節，調節后要觀察磨煤機的運行參數，確保無異常后，再繼續調節。加煤時，要先加風后加煤，先減煤后減風。

第十一、煤粉著火后，要及時注意觀察等離子燃燒器的壁溫上升情況，壁溫一般在200～400℃；運行中若壁溫上升速度超過30℃/min，應采取下列措施：適當增加一、二次風速，適當減少給煤量，適當降低一次風溫，適當降低等離子點火裝置的電流。在給煤量增大后，要適當的提高一次風速，同時在煤粉燃燒允許情況下盡可能開大二次風。

5 結束語

某電廠1號機組在沖管期間，結合鍋爐自身情況和廠各輔助設備情況，不斷摸索、不斷總結，從而成功地將等離子點火技術應用于660MW超超臨界直流鍋爐，真正實現無油啟動。在整個吹管期期間，使用等離子點火裝置未出現鍋爐尾部二次燃燒、煙溫升高等情況；停爐期間檢查等離子燃燒器，燃燒室沒有結渣現象，整個吹管期間，使用等離子點火裝置的經濟性還是顯而易見的，還使鍋爐的安全性、穩定性得到保證。

參考文獻

[1]吳永德.等離子煤粉點火技術在電廠的應用[J].發電設備，2005（2）.

[2]大埔電廠.公共及輔助系統運行規程[S].

[3]安徽省新能電氣科技有限公司.PICS-I-100型煤粉鍋爐等離子體點火及穩燃系統運行規程[S].

[4]安徽省新能電氣科技有限公司.PICS-I-100型煤粉鍋爐等離子體點火及穩燃系統用戶手冊[S].