火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火改造調(diào)試分析

雒得齊

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，510700）

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火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火改造調(diào)試分析

雒得齊

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東火電工程有限公司，510700）

摘要：當(dāng)前火力發(fā)電廠鍋爐在進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)通常采用等離子點(diǎn)火法進(jìn)行引燃，本文對目前較為通用的等離子點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行工作原理分析，通過介紹等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的設(shè)備組成和具體的應(yīng)用狀況，探討不同燃燒條件的變化對等離子點(diǎn)火效果的影響，以及在具體工作過程中對等離子點(diǎn)火的穩(wěn)定性和效率造成較大影響的因素,提出等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)改造建議。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；等離子點(diǎn)火技術(shù)；改造調(diào)試分析策略

0　引言

火力發(fā)電在我國電力市場上，尤其是在北方地區(qū)仍占據(jù)較大的生產(chǎn)份額，在燃煤火力發(fā)電廠中，截止2011年底，每年用于鍋爐啟動(dòng)和用于低負(fù)荷穩(wěn)燃的油耗仍舊保持在480萬噸左右。隨著我國電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)的容量不斷增加，居民的電量消費(fèi)逐年擴(kuò)大，電網(wǎng)承受的峰谷差將會(huì)逐年擴(kuò)大，為了保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行，火電鍋爐將會(huì)面臨長時(shí)間的低負(fù)荷運(yùn)行的狀況，這就導(dǎo)致了火力發(fā)電鍋爐燃用油的大幅度增加。在這種條件下，鍋爐點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用和技術(shù)革新對于降低鍋爐啟動(dòng)過程中的燃油使用量的控制和低負(fù)荷穩(wěn)燃過程中的用油量具有重要意義，能夠減少發(fā)電過程中的資源浪費(fèi)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

1　火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)工作機(jī)理

通過對火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火裝置在燃料引燃過程中的工作機(jī)理分析，在鍋爐內(nèi)的介質(zhì)氣壓大于0.1MPa的條件下，點(diǎn)火裝置通過對直流電流進(jìn)行控制，將鍋爐內(nèi)的空氣進(jìn)行電離，在強(qiáng)電磁場中得到電離出的等離子體，形成局部高溫，處于這個(gè)高溫中的煤粉迅速破裂粉碎釋放出揮發(fā)物，形成氣相反應(yīng)，煤粉在氣流的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)加速燃燒。

鍋爐內(nèi)的等離子體的能量能夠使周圍的顆粒不均一的煤種迅速燃燒，但是這個(gè)引燃只能控制在局部，這個(gè)高溫的局部與整個(gè)鍋爐的面積相比是有限的，為了保證引燃的效果，必須對鍋爐內(nèi)的氣流進(jìn)行控制，并將整個(gè)引燃過程分割成梯級實(shí)現(xiàn)逐級引燃。點(diǎn)火燃燒器的分級燃燒是決定整個(gè)燃燒器引燃效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過對鍋爐內(nèi)的風(fēng)粉濃度和空氣流通速度的控制，實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)的可燃物的多級燃燒和火勢的擴(kuò)大。

2　火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)配置

火力發(fā)電廠燃煤發(fā)電鍋爐的點(diǎn)火系統(tǒng)主要包括等整流變壓器、直流電源柜等變壓供電設(shè)備和線路、等離子發(fā)生器、點(diǎn)火燃燒器、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)利用等離子電弧對煤粉等較小顆粒的燃料直接引燃。在這個(gè)工作過程中，作為工作核心的等離子發(fā)生器通過電離，形成功率范圍達(dá)到50到150千瓦的等離子氣體。等離子發(fā)生器的構(gòu)成并不復(fù)雜，其組成元件主要包括電子發(fā)射槍、線圈和陽極，等離子發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)1000小時(shí)以上的連續(xù)作業(yè)。直流電源柜通過配備整流變壓器，能夠?qū)⑵胀ǖ慕涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電，為整個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)供電。點(diǎn)火燃燒器通過與等離子發(fā)生器配合使用，實(shí)現(xiàn)對煤粉的引燃。控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)線路、通訊接口、PLC和CRT組成。輔助系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中供給壓縮空氣和進(jìn)行相關(guān)元件的冷卻，維持整個(gè)點(diǎn)火系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3　火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火改造調(diào)試分析

3.1火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火使用條件分析

火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)還不成熟，其點(diǎn)火的適用條件較高，受技術(shù)水平的限制多。根據(jù)目前的工程使用過程中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，鍋爐在使用燃燒效率較低的煙煤和褐煤時(shí)，煙煤的煤質(zhì)應(yīng)滿足灰分小于或等于35%，褐煤的灰分應(yīng)等于或低于30%.通過對燃煤的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行記錄和實(shí)驗(yàn)，在等離子點(diǎn)火過程中調(diào)整煤粉細(xì)度和濃度、風(fēng)速以及對溫度和等離子發(fā)生器的功率進(jìn)行調(diào)控，完成鍋爐內(nèi)燃煤的點(diǎn)火作業(yè)。

為保證電網(wǎng)的電壓的穩(wěn)定，鍋爐需要等離子點(diǎn)火進(jìn)行保證穩(wěn)燃。鍋爐燃燒過程發(fā)生波動(dòng)或需要降低負(fù)荷時(shí)，啟動(dòng)等離子點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。在穩(wěn)燃過程中，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)通過對燃燒器的控制，間接實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)燃煤的穩(wěn)定燃燒。通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得知，在降低負(fù)荷前啟動(dòng)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，然后進(jìn)行各項(xiàng)降低負(fù)荷的操作能夠有效保證鍋爐的穩(wěn)燃。

3.2等離子點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火改造動(dòng)態(tài)調(diào)試

鍋爐火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的調(diào)試可分為動(dòng)態(tài)調(diào)試和靜態(tài)調(diào)試。其中，靜態(tài)調(diào)試包括點(diǎn)火器與整流柜控制接口、主機(jī)的熱控制系統(tǒng)接口的各項(xiàng)調(diào)試，它主要是在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和結(jié)果檢測。動(dòng)態(tài)調(diào)試重要包括空載動(dòng)態(tài)調(diào)試和帶制粉系統(tǒng)的空載調(diào)試，空載動(dòng)態(tài)調(diào)試主要是對冷卻裝置和壓縮空氣等輔助裝置來實(shí)現(xiàn)對引弧參數(shù)值的檢測。帶制粉系統(tǒng)的空載調(diào)試要求風(fēng)溫和壓強(qiáng)控制在合理的范圍內(nèi)，防止產(chǎn)生通風(fēng)不暢或通風(fēng)阻力過大等問題。在等離子點(diǎn)火器運(yùn)行期間，要通過有效的監(jiān)控和反饋系統(tǒng)對燃燒器自身的安全問題進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控的對象有鍋爐的受熱面、等離子燃燒器的壁溫波動(dòng)等。在點(diǎn)火初期，鍋爐溫度較低時(shí)，極易產(chǎn)生因壁溫過高而導(dǎo)致的結(jié)焦、結(jié)渣現(xiàn)象，如果不能對這些問題進(jìn)行有效的控制，極易導(dǎo)致燃燒器的損壞。

通過等離子點(diǎn)火動(dòng)態(tài)調(diào)試分析可知，等離子點(diǎn)火器在工作過程中，由于壓縮空氣不干凈或者頻繁的拉弧點(diǎn)火會(huì)導(dǎo)致等離子點(diǎn)火裝置燃燒器等元件的損壞，縮短等離子點(diǎn)火裝置的使用壽命。為此，火力發(fā)電廠的鍋爐在運(yùn)行過程中，需要對通入點(diǎn)火裝置中的空氣進(jìn)行有效的處理或使用儀用壓縮空氣，通過控制連續(xù)兩次拉弧需要的間隔需要降低燃燒器的溫度，保證點(diǎn)火系統(tǒng)始終保持正常的使用狀態(tài)。通過動(dòng)態(tài)調(diào)試對鍋爐的安全問題進(jìn)行預(yù)控,鍋爐的MFT（主燃料跳閘）是安全保護(hù)的核心，對預(yù)先確定的各種安全運(yùn)行條件是否達(dá)到要求進(jìn)行連續(xù)監(jiān)視，一旦出現(xiàn)危及鍋爐運(yùn)行的工況，等離子發(fā)生器立即跳閘，以避免事故的發(fā)生。

3.3等離子點(diǎn)火經(jīng)濟(jì)效益分析和減排效果分析

采用等離子點(diǎn)火裝置能夠有效減少發(fā)電廠在鍋爐點(diǎn)火初期頻繁的點(diǎn)火和低負(fù)荷燃燒，很大程度上減少了點(diǎn)火所用的燃油使用，運(yùn)行水平越高，設(shè)備安裝越完善的鍋爐，點(diǎn)火初期的油耗越低，在點(diǎn)火過程中，從啟動(dòng)指令發(fā)出到實(shí)現(xiàn)拉弧成功這個(gè)過程所需的時(shí)間不超過15s，有效解決了鍋爐運(yùn)行初期的引燃難題，提高鍋爐運(yùn)行的效率，這是直接的經(jīng)濟(jì)效益。在燃燒過程中，等離子點(diǎn)火能夠有效降低鍋爐的運(yùn)行成本和耗電費(fèi)用，具有高回報(bào)的優(yōu)勢。其創(chuàng)造的間接效益和社會(huì)效益巨大，等離子點(diǎn)火能夠有效控制燃油的使用，減輕因燃油造成的大氣污染。相同的負(fù)荷水平，由于燃煤數(shù)量的減少，有效降低了二氧化硫、二氧化碳、粉塵等有害物質(zhì)的排放。運(yùn)行過程中能夠有效保護(hù)電極等原件免收油污的污染，延長原件的使用壽命。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的性能穩(wěn)定，設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低。

4　小結(jié)

在對火力發(fā)電廠鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行分析和調(diào)試過程中，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)勢已經(jīng)得到初步的證明，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的使用不僅降低和減少了鍋爐啟動(dòng)過程中燃油的消耗，而且有效保證了燃燒過程中鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定。其設(shè)計(jì)對于火力發(fā)電行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高和有害物質(zhì)排放的減少具有重要的推動(dòng)作用。等離子點(diǎn)火設(shè)備在運(yùn)行過程中，能夠根據(jù)計(jì)算機(jī)的控制完成點(diǎn)火作業(yè)，并保證整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行。由于等離子點(diǎn)火技術(shù)尚處于起步階段，在使用過程中出現(xiàn)的問題仍需要引起我們重視，通過技術(shù)革新和不斷地改造，實(shí)現(xiàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)配置的不斷完善和性能的不斷提升，這也將為國內(nèi)火力發(fā)電行業(yè)的節(jié)能減排開辟新路。

參考文獻(xiàn)

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Analysis on the reformation and adjustment of plasma ignition of boiler in thermal power plant

Luo Deqi
(China Energy Construction Group Guangdong Thermal Power Engineering Co.,Ltd. 510700)

Abstract：At present thermal power plant boiler ignition usually by plasma ignition method for ignition, this paper on the more general plasma ignition technology was used to analyze the working principle, through the introduction of plasma ignition system and the concrete application of and discuss different combustion condition of changes of plasma ignition effect influence,and in the specific work process of plasma ignition stability and efficiency caused by greater impact factors,the plasma ignition system of technical advice.

Keywords：thermal power plant;plasma ignition technology;transformation and debugging analysis strategy