等離子點(diǎn)火裝置在新建燃煤電廠鍋爐中的應(yīng)用

【摘 要】本文結(jié)合酒泉發(fā)電有限公司2×330MW新建燃煤電廠鍋爐等離子點(diǎn)火裝置的使用情況，認(rèn)為該技術(shù)可以在機(jī)組調(diào)試、商業(yè)運(yùn)行階段完全取代油槍助燃，使鍋爐制粉系統(tǒng)盡早投運(yùn)，節(jié)約大量燃油。并介紹了等離子點(diǎn)火技術(shù)的工作原理及等離子點(diǎn)火裝置的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)配置，分析了等離子點(diǎn)火點(diǎn)火器實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)、常見(jiàn)缺陷。

【關(guān)鍵詞】等離子點(diǎn)火裝置；節(jié)油；燃煤鍋爐

一、前言

酒泉發(fā)電有限公司2×330MW新建燃煤電廠，采用東方鍋爐廠制造的DG1160.5/17.4-Ⅱ13型亞臨界自然循環(huán)燃煤鍋爐。制粉系統(tǒng)采用5臺(tái)中速磨煤機(jī)，冷一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng)，B-MCR工況下4臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。燃燒器采用四角布置、切向燃燒。共布置了五層燃燒器。設(shè)計(jì)煤種為哈密煤，校核煤種為當(dāng)?shù)孛海稽c(diǎn)火方式為最下層（A層）為等離子點(diǎn)火，二層至四層采用油槍點(diǎn)火。

煤質(zhì)情況如下

二、等離子點(diǎn)火裝置工作原理

等離子點(diǎn)火裝置利用直流電流（280--350A）在介質(zhì)氣壓5-15Kpa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000K的梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過(guò)該等離子“火核”受到高溫作用，并在10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級(jí)發(fā)生了變化。從而加速煤粉的燃燒，大大減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等離子=1/6E燃油）。等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。除此之外，等離子體的再造揮發(fā)份的效應(yīng)可使煤粉比通常情況下提高20%～80%的揮發(fā)份，這對(duì)于點(diǎn)燃低揮發(fā)份煤粉有特別的意義。

三、等離子點(diǎn)火裝置系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該廠等離子點(diǎn)火裝置由等離子點(diǎn)火燃燒系統(tǒng)（主要有等離子燃燒器、風(fēng)粉系統(tǒng)）、等離子點(diǎn)火器系統(tǒng)（主要有等離子發(fā)生器：陰極組件，陽(yáng)極組件，線圈組件、等離子電氣系統(tǒng)、等離子載體風(fēng)系統(tǒng)、等離子冷卻水系統(tǒng)）、監(jiān)控系統(tǒng)（主要有等離子燃燒器壁溫測(cè)量、風(fēng)粉在線檢測(cè)、火焰監(jiān)視）三大部分組成。酒泉電廠機(jī)組將等離子燃燒器布置在A層燃燒器，由A磨煤機(jī)提供燃燒煤粉。機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，為了提高煤粉溫度，A磨熱一次風(fēng)管道上安裝有暖風(fēng)器，暖風(fēng)器熱源由機(jī)組高壓輔汽聯(lián)箱提供（如圖為等離子系統(tǒng)配置簡(jiǎn)圖）。

四、等離子點(diǎn)火裝置使用狀況常見(jiàn)故障及注意事項(xiàng)

電廠兩臺(tái)機(jī)組先后與2011年10月底和11月底通過(guò)168試運(yùn)。除機(jī)組啟動(dòng)初期，完成油槍點(diǎn)火系統(tǒng)試驗(yàn)以及后期運(yùn)行過(guò)程中燃油系統(tǒng)定期試驗(yàn)外，運(yùn)行一年多來(lái)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)油點(diǎn)火。運(yùn)行維護(hù)工作主要集中在等離子陰極頭更換上。陰極頭導(dǎo)電面為具有高導(dǎo)電性的金屬材料鑄成。一般規(guī)定陰極頭使用超過(guò)50H，如出現(xiàn)明顯不拉弧，斷弧，就需更換陰極頭。實(shí)際使用均能達(dá)到80-90小時(shí)。等離子點(diǎn)火器使用中，要注意以下事項(xiàng)：

1、冷爐點(diǎn)火，等離子點(diǎn)火初期盡可能通過(guò)風(fēng)粉配比提高煤粉燃盡率。要及早投入空預(yù)器吹灰，防止由于燃盡率不足，導(dǎo)致煤粉在尾部煙道二次燃燒。等離子點(diǎn)火初期應(yīng)加強(qiáng)飛灰可燃物的監(jiān)測(cè)，如飛灰可燃物偏高，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整一、二次風(fēng)速、磨煤機(jī)出力、煤粉細(xì)度、各一次風(fēng)管間的流量分配、點(diǎn)火功率以至更換煤種等，盡可能改善燃燒情況。要防止風(fēng)煤配比不當(dāng)，一、二次風(fēng)量過(guò)小，使可燃物進(jìn)入尾部受熱面內(nèi)沉積；或者一、二次風(fēng)量過(guò)大，使帶入煙道以至風(fēng)道的可燃物過(guò)多。尾部煙道二次燃燒導(dǎo)致空預(yù)器蓄熱元件燒損事故，已在諸多電廠發(fā)生。

2、等離子點(diǎn)火用煤應(yīng)盡可能滿足設(shè)計(jì)煤種。目前對(duì)于低揮發(fā)分煤，暫時(shí)沒(méi)條件驗(yàn)證。因此，盡可能使用接近設(shè)計(jì)煤種的原煤。

3、等離子點(diǎn)火裝置投入前必須進(jìn)行一次風(fēng)管風(fēng)速的調(diào)平，盡可能保持各煤粉輸送管道內(nèi)風(fēng)速一致、煤粉濃度一致、煤粉細(xì)度一致。

4、調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口分離器開(kāi)度，適當(dāng)控制煤粉細(xì)度，入爐煤收到基揮發(fā)分Var≤20%，Aar≥35%的煤種，煤粉細(xì)度宜R90≤15%；入爐煤收到基揮發(fā)分Var≤20%，Aar≥40%的煤種，煤粉細(xì)度宜R90≤10%。

5、對(duì)于低灰熔融特性、易于著火的煤種，為了避免等離子燃燒器結(jié)渣，可適當(dāng)提高一次風(fēng)速。但不可過(guò)高，防止燃燒效率下降較多，飛灰可燃物大幅度增加。

6、運(yùn)行維護(hù)中，要時(shí)刻監(jiān)視冷卻水的壓力。在冬季要重視冷卻水的防凍。機(jī)組168期間正值酒泉嚴(yán)冬，由于停爐期間對(duì)等離子冷卻水執(zhí)行放水措施不徹底，導(dǎo)致等離子點(diǎn)火器內(nèi)部水管凍裂，延誤機(jī)組點(diǎn)火。在冬季機(jī)組短期停運(yùn)，在等離子點(diǎn)火器無(wú)工作情況下，讓冷卻水一直循環(huán)。

7、機(jī)組檢修期間，要對(duì)等離子陽(yáng)極組件進(jìn)行清理以及對(duì)等離子燃燒器噴口焦塊進(jìn)行清理，要防止拆除腳手架時(shí)導(dǎo)致焦塊二次掉入等離子燃燒器噴口。2012年十月份，#1機(jī)組啟動(dòng)，#2角等離子點(diǎn)火器不拉弧。更換掉陰極頭、檢查電氣回路冷卻水載體風(fēng)均未見(jiàn)異常。回裝后仍不拉弧。再次抽出陰極組件，檢查發(fā)現(xiàn)噴燃器內(nèi)部有焦塊堵塞。清理后回裝點(diǎn)火成功。

8、根據(jù)等離子陰極頭壽命周期，要合理安排時(shí)間更換。避免在機(jī)組啟停、并網(wǎng)期間更換陰極頭。

9、定期檢查電氣回路，緊固端子。及時(shí)清理盤(pán)柜積灰。

10、加強(qiáng)等離子燃燒器壁溫監(jiān)視。如壁溫異常升高，可考慮檢查噴口是否結(jié)焦、吹掃風(fēng)壓力是否正常。

五、結(jié)論

就目前煤質(zhì)來(lái)看，基建初期所采用的等離子點(diǎn)火技術(shù)在一年多的運(yùn)行期內(nèi)相當(dāng)成功。但是對(duì)于較低揮發(fā)分煤質(zhì)（Var<10%），由于條件所致未作試驗(yàn)，等離子點(diǎn)火效果有待驗(yàn)證?？傊入x子點(diǎn)火系統(tǒng)能適用于 330MW甚至600MW 燃煤鍋爐，運(yùn)行情況良好， 雖然初期的投資較大，但在基建調(diào)試和鍋爐啟動(dòng)時(shí)能節(jié)約大量燃油， 有良好的經(jīng)濟(jì)效益?？梢匀〈加拖到y(tǒng)作為燃煤電廠單一點(diǎn)火裝置。