提高等離子裝置在直流燃燒器上點(diǎn)火成功率的途徑分析

曹建強(qiáng)

摘要：通過對直流燃燒器等離子點(diǎn)火影響因素的分析，從煤質(zhì)、等離子裝置維護(hù)、等離子載體風(fēng)量調(diào)整、制粉系統(tǒng)通風(fēng)量和溫度調(diào)整、煤粉濃度及二次風(fēng)配比調(diào)整等方面提出提高等離子點(diǎn)火成功率的措施，有效提高等離子一次點(diǎn)火成功率，降低爐膛爆燃風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵字：直流燃燒器;等離子;點(diǎn)火;成功率

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)，鍋爐型號為：SG-2084/25.4-M979，型式為超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣。設(shè)計(jì)主燃料為煙煤。鍋爐采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)，煤粉燃燒器為四角布置、順時(shí)針切圓燃燒、擺動式燃燒器，燃燒器共設(shè)置6層煤粉噴嘴，在A層各煤粉噴嘴中布置有煙臺龍?jiān)瓷a(chǎn)的DLZ-200-IV型等離子點(diǎn)火裝置，制粉系統(tǒng)配置6臺ZGM113N型中速輥式磨煤機(jī)。投產(chǎn)以來，鍋爐點(diǎn)火多數(shù)情況實(shí)現(xiàn)了等離子點(diǎn)火一次成功、全程無油點(diǎn)火，但也存在著少數(shù)情況等離子點(diǎn)火不成功的現(xiàn)象，對鍋爐的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。

1等離子點(diǎn)火不成功的原因

1.1煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種

煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種后，入爐煤成份發(fā)生變化，其中對等離子點(diǎn)火影響較大的是水份、灰份和揮發(fā)份的含量。煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒過程中首先是揮發(fā)份受熱析出燃燒，其次才是碳粒的燃燒，揮發(fā)份含量愈高，煤粉越容易點(diǎn)燃。水份、灰份含量的升高，一方面造成著火熱的增加，另一方面造成爐膛溫度的降低，均不利于煤粉的順利點(diǎn)燃。

1.2載體風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)

等離子載體風(fēng)量是否合適，關(guān)系到等離子能否正常啟弧并點(diǎn)燃煤粉，載體風(fēng)量高，在啟弧瞬間會因?yàn)榇罅坷滹L(fēng)吹弧造成啟弧困難，并且啟弧后，電弧穩(wěn)定性差，弧長短，點(diǎn)燃煤粉能力差，載體風(fēng)量小，電弧剛性差，對煤粉的點(diǎn)燃能力也不是很好，同時(shí)還會造成陽極的壽命大幅縮短。

1.3磨煤機(jī)暖磨不充分

磨煤機(jī)暖磨時(shí)間短，雖燃磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到磨煤機(jī)啟動溫度要求（一般煙煤為75℃），但磨煤機(jī)內(nèi)研磨部件并未充分暖透，原煤進(jìn)入磨煤機(jī)后磨煤機(jī)出口溫度會快速下降，造成煤粉點(diǎn)燃困難。

1.4磨煤機(jī)通風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)

直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)的通風(fēng)量既要滿足磨煤機(jī)內(nèi)干燥煤粉的要求，又要滿足攜帶煤粉的要求。在采用等離子點(diǎn)火的過程中，制粉系統(tǒng)在滿足上述要求的情況下，通風(fēng)量要盡可能小，過大的通風(fēng)量不但增加煤粉的著火熱，導(dǎo)致點(diǎn)火困難，而且在著火的過程中，由于著火點(diǎn)的推遲，致使著火穩(wěn)定性變差，受到擾動后容易熄火。

1.5煤粉濃度偏低

等離子點(diǎn)燃煤粉的過程中，煤粉先通過高溫等離子“火核”，迅速釋放出揮發(fā)份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，煤粉濃度越高，釋放出的揮發(fā)份越多，煤粉越容易點(diǎn)燃，著火也越穩(wěn)定。直吹式制粉系統(tǒng)在鍋爐點(diǎn)火初期，煤粉濃度低，造成鍋爐點(diǎn)火困難，煤粉燃燒穩(wěn)定性差。

1.6二次風(fēng)配比調(diào)整不當(dāng)

等離子點(diǎn)火初期，鍋爐燃燒強(qiáng)度低，著火穩(wěn)定性差，此時(shí)，如果在等離子點(diǎn)火區(qū)域二次風(fēng)配比大、剛性強(qiáng)，將造成二次風(fēng)過早與一次風(fēng)混合，降低燃燒區(qū)域溫度，導(dǎo)致煤粉的著火困難。

1.7等離子陰、陽極頭壽命影響

等離子陰、陽極頭的一般壽命在70h、300h，但在實(shí)際運(yùn)行中陰、陽極頭的壽命評估較為困難。陰、陽極頭接近失效時(shí)，會在陰、陽極表面燒蝕形成坑、洞，造成等離子拉弧不穩(wěn)，出現(xiàn)頻繁斷弧的現(xiàn)象。

1.8等離子燃燒器中心筒磨損

等離子燃燒器的點(diǎn)火過程是在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大。點(diǎn)火過程中等離子體在燃燒器的中心筒中先形成T>5000K的梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，在3～10秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)份，從而迅速燃燒。等離子燃燒器長時(shí)間運(yùn)行后，煤粉會將燃燒器的中心筒磨穿，影響火核區(qū)域局部高溫環(huán)境的形成，造成等離子初始點(diǎn)火困難。

2提高等離子點(diǎn)火成功率的途徑

2.1保障等離子點(diǎn)火的煤質(zhì)要求

鍋爐冷爐點(diǎn)火時(shí)，要保證入爐煤質(zhì)滿足等離子點(diǎn)火系統(tǒng)對煤質(zhì)的要求，對采用煙煤的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，要求入爐煤質(zhì)：灰份Aar≤35%，水份Mar≤10%，揮發(fā)份Var≥18%。避免灰份、水份過高、揮發(fā)份過小造成等離子點(diǎn)火失敗。

2.2調(diào)整合適的等離子載體風(fēng)量

等離子載體風(fēng)量的大小，可以間接的從載體風(fēng)壓的大小進(jìn)行判斷，一般要求等離子載體風(fēng)壓保持在8～10kpa。鍋爐點(diǎn)火前，應(yīng)對等離子載體風(fēng)壓進(jìn)行一次核查，防止壓力表指示不準(zhǔn)造成的載體風(fēng)壓誤判。

2.3磨煤機(jī)暖磨要充分，保持較高的磨煤機(jī)出口溫度

機(jī)組啟動中，提前進(jìn)行鍋爐等離子暖風(fēng)器的暖管操作，要保證在鍋爐點(diǎn)火前等離子暖風(fēng)器的蒸汽側(cè)投運(yùn)正常。一次風(fēng)機(jī)啟動后，調(diào)整等離子燃燒器對應(yīng)磨煤機(jī)的通量量，及時(shí)進(jìn)行磨煤機(jī)的暖磨操作，暖磨的時(shí)間要足夠長，要將磨煤機(jī)內(nèi)的研磨部件暖透，只有這樣，投運(yùn)給煤機(jī)后，磨煤機(jī)出口溫度才不會下降太多。要適當(dāng)保持較高的磨煤機(jī)出口溫度，減少煤粉在等離子燃燒器中吸取的著火熱。

2.4調(diào)整合適的磨煤機(jī)通風(fēng)量

等離子點(diǎn)火時(shí)，燃燒器點(diǎn)火斷面的風(fēng)粉流速一般應(yīng)控制在18m/s，各一次風(fēng)管的風(fēng)速測量偏差不宜過大，風(fēng)速測量偏差較大時(shí)應(yīng)進(jìn)行一次風(fēng)管的調(diào)平，各一次風(fēng)管的風(fēng)速測量裝置應(yīng)定期進(jìn)行標(biāo)定，防止風(fēng)速測量裝置指示不準(zhǔn)造成誤判。磨煤機(jī)的通風(fēng)量以65～70T/h為宜，磨煤機(jī)的通風(fēng)量、一次風(fēng)管風(fēng)速、磨煤機(jī)入口調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度大小三個(gè)參數(shù)應(yīng)相互驗(yàn)證一致。

2.5等離子點(diǎn)火過程中煤粉濃度要適當(dāng)

在等離子燃燒器開始投入的時(shí)候，短時(shí)間內(nèi)應(yīng)適當(dāng)提高磨煤機(jī)的出力，一般將磨煤機(jī)出力增加至25T/h，磨煤機(jī)較大的出力有利于提高煤粉濃度和縮短著火時(shí)間，待煤粉點(diǎn)燃且燃燒穩(wěn)定后再降低磨煤機(jī)出力，滿足鍋爐升溫升壓曲線的要求。

2.6等離子燃燒區(qū)域二次風(fēng)配比不宜過大

控制等離子燃燒區(qū)域的二次風(fēng)門開度不宜過大，一般以20%為宜，控制二次風(fēng)與爐膛差壓在381KPa，過大的二次風(fēng)檔板開度和二次風(fēng)與爐膛差壓都將導(dǎo)致等離子燃燒區(qū)域的二次風(fēng)量配比升高，對等離子點(diǎn)火帶來不利影響。鍋爐點(diǎn)火完成后，對二次風(fēng)檔板的調(diào)整要緩慢，避免因二次風(fēng)門調(diào)整幅度過大引起鍋爐燃燒的波動和點(diǎn)火失敗。

2.7加強(qiáng)對等離子燃燒器的檢查維護(hù)

鍋爐點(diǎn)火前，檢查等離子裝置陰、陽極頭累計(jì)工作時(shí)間不超過50h、200h，在陰、陽極頭累計(jì)工作時(shí)間達(dá)到上述數(shù)值時(shí)，應(yīng)安排檢修人員對其燒蝕情況進(jìn)行檢查，燒蝕情況嚴(yán)重或累計(jì)工作時(shí)間達(dá)到使用壽命（一般陰極70h、陽極300h）時(shí)應(yīng)進(jìn)行更換，防止在鍋爐點(diǎn)火過程中出現(xiàn)等離子斷弧引發(fā)鍋爐燃燒事故。定期利用鍋爐檢修的機(jī)會對等離子燃燒器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)燃燒器中心筒磨損嚴(yán)重時(shí)應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或安排更換。

3結(jié)語

通過穩(wěn)定鍋爐點(diǎn)火期間的入爐煤質(zhì)、定期對等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的檢查維護(hù)和鍋爐點(diǎn)火期間對磨煤機(jī)通風(fēng)量、出口溫度等參數(shù)的良好控制，有效提高了鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的一次點(diǎn)火成功率，降低了等離子點(diǎn)火過程中爐膛爆燃的風(fēng)險(xiǎn)。

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