電站鍋爐等離子點火技術應用初探

馬凌波，王豐超

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

電站鍋爐等離子點火技術應用初探

馬凌波，王豐超

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設備檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

在以往的電站鍋爐點燃工作當中，主要是依靠天然氣、柴油等燃燒燃料完成點燃工作，考慮到節(jié)能和盡可能節(jié)省點火成本，控制消耗量等原因，在當前的電站鍋爐當中開始逐漸傾向于使用等離子點火技術，進而在有效點火的同時大大降低能源消耗，同時對于揮發(fā)分極低的貧煤也可以實現(xiàn)輕松點燃。基于此，本文在對等離子點火技術的具體內涵以及工作原理進行簡單介紹的基礎之上，重點針對電站鍋爐等離子點火技術的應用進行分析探究，并對電站鍋爐運用等離子點火技術中需要注意的幾點重要事項進行探究。

電站鍋爐；等離子；點火技術；實際應用

在等離子點火技術尚未出現(xiàn)時，所有電站在進行鍋爐點火、穩(wěn)燃等過程當中經常需要使用天然氣等燃油燃料，考慮到目前我國能源總數(shù)正在不斷下降，為實現(xiàn)電站的可持續(xù)發(fā)展，需要盡快尋找新的點火技術以有效改善當前局面。而等離子點火技術應運而生，其通過在啟動鍋爐之前使用煤粉進行預熱，能夠在保障煤粉充分燃燒的同時有效減少燃料消耗，并使得原本由燃料燃燒而產生的污染物也能夠得到有效控制。因此研究等離子點火技術對于電站鍋爐以及整個火電行業(yè)均具有重要意義。

1 等離子點火技術的簡要概述

1.1 具體內涵

所謂的等離子點火技術，顧名思義指的就是在電站鍋爐點火當中，通過使用由等離子發(fā)生器發(fā)射出來的，帶有高溫性質的等離子體射流，對一次風煤粉進行直接點燃，從而以一種冷風點火的方式完成電站鍋爐的點火工作。通過使用等離子點火技術，使得電站鍋爐能夠具有較好的穩(wěn)燃性，燃料也能夠更好地實現(xiàn)充分燃燒，進而有效避免造成燃料浪費等問題。

1.2 工作原理

在大約 0.02MPa的介質氣壓條件下，等離子點火裝置能夠通過使用直流電流與引弧進行有效接觸，進而產生直流空氣等離子體，而在燃燒器一次燃燒筒當中，直流空氣等離子體會在局部形成一個高溫區(qū)，且溫度之間呈現(xiàn)出明顯的梯度差異。煤粉顆粒受此影響將會出現(xiàn)破裂直至粉碎，與高溫接觸之后將會迅速燃燒起來，從而有效完成電站鍋爐點火工作。在等離子點火技術當中，等離子體本身含有各種化學活性粒子，譬如說碳氫氧原子、原子團等等，對于促進燃料充分燃燒有著積極作用，在其幫助下煤粉的揮發(fā)效應能夠得到有效增強，進而使得電站鍋爐成功點火后還能夠擁有較好的穩(wěn)燃性。

2 電站鍋爐等離子點火技術的應用

2.1 設備概況

以某電站設計安裝的供熱汽輪發(fā)電機組為例，該電站為機組鍋爐配備了與之相對應的自循環(huán)汽包爐，考慮到成本節(jié)約以及電站經濟效益最大化等因素，該電站將原來使用大油槍烘爐點火的點火方式改為使用等離子點火技術，并且使用專業(yè)的等離子燃燒器代替原來的A磨燃燒器，被安裝在鍋爐最下層位置處，同時為了能夠更好地對點火情況進行觀察，還需要加裝相關的圖像火檢系統(tǒng)。

2.2 實際應用

在電站鍋爐當中運用點火技術前，工作人員需要對等離子點火各個系統(tǒng)進行全面檢查，保障等離子燃燒器的水壓、冷卻水水量等能夠與實際點火要求相符合。通常情況下水壓需要控制在 0.35～ 0.45MPa之間。在完成系統(tǒng)檢查之后由工作人員進行鍋爐風煙系統(tǒng)啟動工作，使得A磨煤機具有良好的通風效果，此時需要在對機側輔汽聯(lián)箱壓力進行穩(wěn)定控制的基礎之上，慢慢將A磨煤機暖風器投入其中，保障冷卻水的流動通暢。此后需要將磨煤機的通風量和入風口溫度進行適當調整加大，在保障磨煤機入口一次風母管壓力能夠基本控制在 4.5kPa時，進行等離子點火之前的拉弧試驗，使得各等離子燃燒器均能夠具有良好的點燃性能。之后工作人員需要對磨煤機粉管風速以及出口混合風溫進行有效控制，從而進入到磨煤機和給煤機的啟動環(huán)節(jié)。此時通過運用等離子點火技術進行點火，如果在點火后的一到兩分鐘之內，工作人員通過相關圖像設備能夠觀察到各個角均有明亮的火焰在燃燒則代表著電站鍋爐點火成功。此時工作人員只需要對磨煤機的出力以及出口風溫進行適度調整，保障鍋爐負壓能夠基本維持在 -200～ +200Pa之間，出口風溫大約為75℃即可。之后由運行人員定時對設備進行巡視檢查，并對爐膛內的火焰燃燒情況進行實時觀察，以對燃燒進行優(yōu)化調整保障電站鍋爐點火完成之后能夠具有良好的穩(wěn)燃性。在使用等離子點火過程中，由于一開始爐膛溫度并不高，因此煤粉暫時無法實現(xiàn)充分燃燒，此時會在鍋爐尾部的水平煙道以及其他位置處，堆積部分未燃燒的煤粉進而出現(xiàn)鍋爐尾部再燃燒等情況。因此需要由工作人員對水平煙道以及空預器進行吹灰處理，嚴格按照實際情況設置吹灰參數(shù)。同時，還需要結合鍋爐實際的溫度以及壓力上升情況，對磨煤機出力進行優(yōu)化調整，避免電站鍋爐兩側的出口煙溫迅速上升，進而導致水冷壁受熱面出現(xiàn)較大的壁溫偏差；當鍋爐熱負荷慢慢增加時，需要逐步調整運行參數(shù)使其能夠與預先設計的吹管方案相符合，通過嚴格的管控措施使得吹管期間等離子點火系統(tǒng)能夠保障正常、穩(wěn)定運行，且電站鍋爐具有良好的穩(wěn)燃性等，則電站能夠大大節(jié)省原本用于燃油購買和使用的費用，這對于電站實現(xiàn)經濟效益最大化有著極為重要的作用。

3 在電站鍋爐中應用等離子點火技術的關鍵點

3.1 控制運行參數(shù)

在電站鍋爐當中使用等離子點火技術，其各項系統(tǒng)的運行參數(shù)對于煤粉點燃以及爐膛燃燒的穩(wěn)定性等均有著重要而直接的影響作用，通過相關試驗證明，使用等離子點火技術之下磨煤機粉管的一次風速基本維持在每秒 14～18米左右，如果風速每秒無法達到14米以上，則很有可能會使得煤粉混合物無法實現(xiàn)有效流動，進而影響到攜粉能力，使得煤粉燃燒器的噴口位置處出現(xiàn)結焦、燒損等情況。因此需要工作人員在使用等離子點火技術進行電站鍋爐點火時，對運行參數(shù)進行有效控制，保障磨煤機出口溫度能夠在 75℃到 85℃之間，且在啟動磨煤機之前能夠有不低于一個小時的實踐進行大流量暖磨，避免其在啟動之后出口溫度在短時間內迅速下降，進而影響煤粉燃燒。

3.2 等離子斷弧滅火

在等離子點火的初期階段，比較容易出現(xiàn)斷弧的情況，而一旦出現(xiàn)斷弧則極有可能導致電站鍋爐點火失敗，或是爐膛內燃燒的煤粉迅速熄滅影響其穩(wěn)燃性。因此從保障電站鍋爐能夠實現(xiàn)安全、穩(wěn)定運行的角度出發(fā)，工作人員需要加大對等離子點火系統(tǒng)斷弧滅火問題的重視力度，通過積極運用熱工邏輯，在發(fā)現(xiàn)某一角出現(xiàn)斷弧情況之后，應當立刻將與斷弧位置相對應的磨煤機出口關斷門進行聯(lián)鎖關閉，避免磨煤機受此影響而中斷運行。如果出現(xiàn)兩個角先后斷弧的情況時則需要由工作人員，對磨煤機點火能量進行充分檢查，確保其與運行條件相符合之后再進行點火，從而有效避免出現(xiàn)磨煤機跳閘的問題。考慮到在使用等離子點火技術的初始階段，僅只有一套制粉系統(tǒng)投入運行使用，因此如果一旦磨煤機出現(xiàn)跳閘問題，電站鍋爐將會因缺乏足夠的燃料而造成熄火。為了有效避免發(fā)生這一情況，工作人員需要充分運用等離子畫面監(jiān)視系統(tǒng)，對各個角中的運行電流以及電壓、累計運行的時間等信息數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控管理，如果在等離子畫面監(jiān)控系統(tǒng)當中發(fā)現(xiàn)某一角突然出現(xiàn)運行電流快速增加等不正?，F(xiàn)象時，需要立刻對該角運行參數(shù)進行適當調整，確保其運行參數(shù)能夠恢復正常狀態(tài)。而考慮到等離子的陰極有著一定的使用期限，通常情況下為 80～ 100小時，因此如果當某角出現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒且其陰極已經運行 60個小時以上時，需要及時對該角的陰極材料進行更換。

4 結語

本文通過對運用在電站鍋爐當中的等離子點火技術及其實際運用進行分析研究，了解到相比于傳統(tǒng)的點火技術，使用等離子點火技術之后不僅能夠使得整體點火操作更加簡便、安全，同時等離子點火技術能夠有效使得煤粉實現(xiàn)充分燃燒，在大大降低燃油燃料成本的同時也有助于電站踐行綠色環(huán)保、節(jié)能低碳的可持續(xù)發(fā)展理念。而隨著時間的推移以及科學技術的不斷進步，相信在未來，等離子點火技術還將得到進一步優(yōu)化完善，進而可以為電站的長久穩(wěn)定發(fā)展提供良好的技術保障。

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