等离子点火技术运行问题及措施

等离子点火技术运行问题及措施

易嘉

华电湖北襄樊电厂 湖北襄樊 441049

[摘 要] 以华电湖北襄樊电厂6号600 Mw 机组为例，对等离子燃烧器在实际应用中存在的问题进行分析，提出了对等离子发生器阴极头使用寿命、燃烧器超温和结渣等的解决措施。这些方法可为同类机组设计和使用等离子燃烧器点火提供参考。

[关键词] 等离子燃烧器；无油点火；锅炉；600 MW 机组

华电湖北襄樊电厂#6号600 Mw 机组锅炉为上海锅炉厂制造的丌型超临界、一次中间再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣炉，其配置6台中速磨煤机正压直吹式制粉系统，燃烧器分6层布置，最下层(A层)采用等离子燃烧器。等离子燃烧器可在锅炉冷态直接点燃煤粉，实现机组无油点火和低负荷无油稳燃。6号机组锅炉从锅炉冷态点火、汽轮机冲转和机组整组起动，整个过程采用了等离子燃烧器，实现了全燃煤，零耗油。

1 等离子燃烧器点火原理

等离子燃烧器主要包括等离子发生器和燃烧器两部分。等离子发生器主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件组成。阳极组件与阴极组件是形成电弧的2个金属电极，在2个电极间加稳定的大电流，使电极之间的空气电离形成具有高温导电特性的等离子体。在等离子体内含有大量阴阳离子，且具有超过5 000 K的温度梯度。线圈通电后产生强磁场，使空气等离子体压缩，并由载体风或压缩空气吹出阳极，形成高温电弧。利用高温电弧点燃一级煤粉，然后再分两级点燃外层煤粉。

2 存在的问题

(1)等离子发生嚣阴极头使用寿命短 以襄樊电厂6号机组所配的等离子燃烧器为例，在等离子发生器的组件中，阴极头属于关键部件，但是阴极头的使用寿命一般最长(100~110)h，平均运行70 h就需要更换。

(2)等离子燃烧器结渣和超温在停炉检查中，发现等离子燃烧器有轻微结渣。从等离子燃烧器的点火机理可以看出，等离子燃烧器不同于普通煤粉炉的燃烧器，它是在燃烧器内将煤粉逐级点燃，因此，必然在燃烧器内形成一个高温区，如果燃烧器壁面附近的温度超过所燃煤的流化温度就容易引起燃烧器结渣。此外，等离子燃烧器内筒前壁温度(靠近等离子发生器插入端)应控制在100℃以下，后壁温度应控制在150℃以下。在运行中，内筒前壁温度大部分时间在9O℃左右，但短期高达110℃ ，应防止出现这种情况。

(3)磨煤机振动大。6号机组在应用等离子燃烧器过程中，锅炉冷态点火、机组整组起动均是在冷态下直接点燃煤粉，为满足机组的升温升压曲线的要求，起动初期以及汽机冲转过程给煤量一般控制在(14～16)t／h。而该煤量范围接近磨煤机的最小稳定出力，因此磨煤机在该给煤量下运行振动较大，导致等离子燃烧器对应的磨煤机出口门密封风管接口处被振开。

(4) 飞灰自燃和锅炉尾部再燃烧、输灰系统发生自燃 采用等离子点火起动,飞灰中可燃物的质量分数可达30%-40%,在整套起动空负荷试运阶段,由于过早地投入电除尘器,未燃尽灰输送到灰库后,灰库的气化风温度在100℃以上,造成含碳量高的飞灰堆积在灰库中引起自燃。输灰系统发生自燃等离子燃烧器是在锅炉冷态下直接点燃煤粉，这样必然带来燃烧不完全、飞灰含碳量偏高的问题。在6号机组应用等离子燃烧器点火过程中，飞灰含碳量一般在27 ～3O 范围内，最高达4O 。襄樊电厂采用干式除灰系统，省煤器和电除尘下的灰被直接输送到灰库，在锅炉冷态点火和机组整组起动中，灰库曾经发生轻微自燃。

3 解决措施

(1)等离子发生器的阴极头采用高导电率的金属材料制成，在没有研制出更好的耐用材料前，可通过监测等离子发生器的直流电压和电流的变化判断阴极头的更换。在阴极正常工作状态下，电压和电流均匀脉动，如果电压、电流波动过大或者阴极使用已经超过(70~80)h，应考虑更换阴极头。

(2)等离子燃烧器壁温超温和结渣问题主要受一次风速和浓度影响。在运行过程中，一次风速应保持不低于26 m／s，一次风浓度可参照等离子燃烧器配备的专用火焰监测电视来调节。根据经验，火焰呈粉包火是一种比较好的运行状态，要保持有煤粉贴近燃烧器，保护燃烧器不超温，降低燃烧器结渣的危险。另外，等离子燃烧器内筒结渣主要发生在靠近其发生器头部，因此等离子发生器深入燃烧器内筒的深度可适当增加。

(3)磨煤机振动大主要是由于其工作在不稳定的区域，可通过以下方法进行改善：使用现有制粉设备，将给煤量增大至磨煤机的稳定出力区域，同时将锅炉产生的多余蒸汽通过对空排气或者旁路排气。

(4) 为防止飞灰自燃和锅炉尾部再燃烧事故发生,要求在机组并网后2台磨煤机运行,电负荷达负荷60MW（煤量大约在40T/H左右）以上时方可投入电除尘器运行,此时实测飞灰可燃物在4%以下。并且,灰库不连续通入加热的气化风,只有在放灰时,才通入热的气化风,另外就是加快灰库的放灰频率。通过采取以上措施,灰库里的飞灰没有再出现过自燃现象。另在煤量25~28t/时，飞灰可燃物经化学化验为26.32％，与设计25％标准相近，排除人为因素及采集、表计等因素，可以认为达到设计要求。因此在投用等离子燃烧器期间，只要注意保持空预器连续吹灰，发生尾部再燃烧的几率很小。

4 等离子点火系统运行中的注意事项 结合襄樊电厂等离子系统的运行实际情况，总结以下几点等离子运行调整时的需要注意

的事项: (1) 四角拉弧后，应派人到就地检查拉弧情况； (2) 磨煤机启动初期，由于磨煤机入口一次风温度低、风量低、分离器挡板开度小及燃烧器系统阻力大等因素，及易造成磨煤机压煤现象的发生。所以磨煤机刚启动初期，要加强对磨煤机的电流、出口温度、内部压力、入口风温及一次风量的监视，观察炉内煤粉进入情况等； (3) A磨煤机断角运行时，注意对断角风粉管道的监视，防止由于出口门不严造成积粉增多，造成煤粉管道内积粉自燃现象的发生。此时运行人员应用红外线测温仪，对该风粉管道全线测温，及时发现积粉自燃情况； (4) 加强炉内燃烧状况监视，根据图像火检判断燃烧情况，并应实地观察炉膛燃烧情况，发现炉内燃烧恶劣，炉膛负压波动大，应采取提高点火器功率，调整风量及一次风速、煤粉浓度，炉膛总风量等措施，若燃烧仍不好，应立即停止磨煤机运行，停止点火器运行，进行炉膛吹扫，查明原因后，重新启动； (5) 在点火初期，要根据给煤量与磨煤机入口风量等参数，做好风粉速度、煤粉浓度等重要参数异常的预想，并在点火的过程中，根据煤粉着火情况，有根据地加以调整； (6) 在等离子点火装置投入后，必须注意控制烟温探针的温度小于538℃，保护再热器，防止其管壁温度超温，如果超温，应注意降低磨煤机的最小出力；从燃烧配风角度进行调整，尽量减少炉底部风量，加大顶部风量等措施。

[结 语]

等离子无油点火技术在襄樊电厂6号机组的成功应用，说明利用等离子燃烧器实现燃煤机组无油点火、无油冲转、低负荷稳燃是可行的。在应用过程中存在的问题，可通过优化设计和调整运行参数得到解决。其它同类机组在应用等离子燃烧器点火时，应对其存在的和容易引发的问题加以重视，确保在提高机组运行经济性的同时保证其安全运行。

[参 考 文 献]

[1] 烟台龙源电力技术有限公司．DLZ一200型等离子点火装置使用说明书[Z]，2005．

[2] 毛永清，梅东升，孙辉，等．600 Mw 锅炉采用锅炉等离子煤粉点火系统[J]．华北电力技术，2003，(11)：1-4．