论文部分内容阅读
【摘 要】等离子点火是一种新型的节油技术，运用在大型燃煤发电机组中取得了良好的经济效益和社会效益。文章介绍了等离子点火系统的结构组成、工作原理，并结合在电厂的实际应用情况，分析等离子点火在运行中存在的问题与处理对策。
【关键词】等离子点火；工作原理；经济效益；存在的问题；处理对策
近年来随着中国经济持续高速发展，大型燃煤发电机组陆续投产，使锅炉燃油量激增。等离子点火技术是大型燃煤电厂锅炉点火和稳燃过程中，以煤代油的主流节油技术。600MW机组如果在机组试运行初期就投入等离子点火及稳燃装置，将可以使整个试运行期间燃油消耗控制在很小范围内，甚至不用油，将产生极高的经济效益[1]。与传统的燃油点火技术相比，等离子点火具有经济、环保、高效、安全的优点，以其明显的技术进步性从而具有广阔的发展前景。
1 等离子点火系统及点火机理
1.1系统构成
等离子点火系统由等离子点火设备及辅助系统组成，如图1所示。
等离子点火设备由等离子发生器、燃烧器、电源及控制系统等组成。等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件三大部分组成。
等离子辅助系统包括循环冷却水系统、火焰检测系统、压缩空气系统、风粉系统、燃烧器壁温监测系统等。
1.2点火机理
阴、阳极之间的压缩空气在直流电流的作用下接触引弧，电离形成具有高温导电特性直流空气等离子体。线圈通电产生强磁场，将等离子体压缩，并由压缩空气吹出阳极。等离子体在多级燃烧器燃烧筒中形成T>5000K的、梯度极大的局部高温区，经过浓缩的煤粉送入该高温火核中心区域，迅速释放出挥发物使煤粉颗粒粉碎，从而迅速燃烧。然后以内燃，逐级放大的方式，将整个燃烧器点燃，实现用等离子弧直接点火的目的。
2 工程概况
某电厂新建2台600MW超临界燃煤机组，锅炉为超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结构，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置。前后墙各布置3层HT-NR3燃烧器，每层4只，其中，F层（前墙下层）四台煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火及稳燃功能的燃烧器。
3 等离子点火系统的运行
3.1锅炉冷态点火等离子系统的启动和停运
1. 辅助系统启动：启动等离子循环冷却水系统、火检冷却风系统运行，检查火检冷却风压>4Kpa，各角冷却水压力0.3～0.5Mpa；投入等离子暖风器， F磨煤机进行暖磨。
2.本体启动：设定电流300A，按顺序启动等离子发生器，检查等离子拉弧正常。
3.燃烧器启动：启动F磨煤、给煤机，调节给煤量至25t/h，保持一次风速19～22m/s。根据升温升压要求，逐步增加给煤量至35t/h以上，一次风速维持在25～26m/s。
4. 当负荷>280MW且燃烧稳定时，逐一停运等离子发生器，检查对应燃烧器燃烧正常。
3.2机组滑停过程中等离子燃烧器的投入和停运
1.机组降负荷至40%左右，维持F磨煤机煤量38～40t/h，一次风速控制在25～26m/s，按顺序启动等离子点火器，调节电流在300A。
2.负荷逐渐降低， F磨煤机出力至零，锅炉MFT，确认F磨煤机、给煤机及等离子跳闸。
4 等离子运行中存在的问题与处理对策
4.1等离子点火安全问题
1. 等离子点火时若在规定时间内未点燃煤粉，应及时停运磨煤机检查处理。
2. 等离子阴、阳极头运行中易烧损，应检查燃烧器是否超温、结焦，禁止空拉弧。
3. 等离子点火断弧，是威胁点火安全的主要问题。因此，运行中要保证载体风的品质。
4. 当负荷升至断油负荷以上时，应及时将F磨煤机切至“正常运行方式”，防止因等离子点火器断弧造成F磨煤机跳闸。
4.2 点火初期飞灰可燃物含量高
点火初期飞灰可燃物偏高，长时间可能引起尾部烟道再燃烧。运行中可采用以下措施：
1. 适当降低一次风速至18m/s，待点燃后逐渐提高风速至26m/s。
2. 关小磨煤机出口分离器挡板开度，以适当提高煤粉细度[2]。
3. 等离子运行期间，应投入空气预热器连续吹灰。
4.3等离子燃烧器的超温、结焦现象
1.等离子运行中应严密监视燃烧器的壁温。
2.若壁温上升较快，应慢慢降低拉弧电流，略微提升载体风压，适当提高一次风速，降低给煤量，若壁温达400℃时立即停运。
3.发现等离子结焦，应提高一次风速，降低给煤量，若仍无效则应停止等离子运行。
4.4机组启动过程蒸汽温度偏高
采用等离子点火时，水冷壁辐射热吸收相对减少，过、再热器对流换热吸收相对升高，使锅炉升温速度相对快一些，造成蒸汽温度偏高。因此，启动过程中，应严格控制燃料投入率，通过旁路系统、喷燃器摆动、投减温水等调节手段，控制好蒸汽温度、压力。
5 结语
随着社会经济的发展，节能环保的重要性普遍得到民众的认可。等离子点火技术在火电机组中的不断应用，将有力地促进火电厂节能环保工作的开展，达到节能降耗、保护环境的作用。当然等离子点火在火电厂的应用过程中也存在许多问题，这需要在实践中不断改进技术，并加强日常维护和运行调整，以保证等离子运行中的安全性和经济性。
参考文献：
[1] 姜利宝，吴玺来等.等离子点火技术原理及效益分析[J]，热电技术，2009，4；37—39.
[2] 常磊，雷兆团等.XPS-2型等离子点火装置的启动调试及节油评估[J]，电站系统工程，2009；45—46，50.
作者简介：
李洪涛（1975-），男，助理工程师，神华国能宝清煤电化有限公司电厂运行维护部锅炉专工。
【关键词】等离子点火；工作原理；经济效益；存在的问题；处理对策
近年来随着中国经济持续高速发展，大型燃煤发电机组陆续投产，使锅炉燃油量激增。等离子点火技术是大型燃煤电厂锅炉点火和稳燃过程中，以煤代油的主流节油技术。600MW机组如果在机组试运行初期就投入等离子点火及稳燃装置，将可以使整个试运行期间燃油消耗控制在很小范围内，甚至不用油，将产生极高的经济效益[1]。与传统的燃油点火技术相比，等离子点火具有经济、环保、高效、安全的优点，以其明显的技术进步性从而具有广阔的发展前景。
1 等离子点火系统及点火机理
1.1系统构成
等离子点火系统由等离子点火设备及辅助系统组成，如图1所示。
等离子点火设备由等离子发生器、燃烧器、电源及控制系统等组成。等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件三大部分组成。
等离子辅助系统包括循环冷却水系统、火焰检测系统、压缩空气系统、风粉系统、燃烧器壁温监测系统等。
1.2点火机理
阴、阳极之间的压缩空气在直流电流的作用下接触引弧，电离形成具有高温导电特性直流空气等离子体。线圈通电产生强磁场，将等离子体压缩，并由压缩空气吹出阳极。等离子体在多级燃烧器燃烧筒中形成T>5000K的、梯度极大的局部高温区，经过浓缩的煤粉送入该高温火核中心区域，迅速释放出挥发物使煤粉颗粒粉碎，从而迅速燃烧。然后以内燃，逐级放大的方式，将整个燃烧器点燃，实现用等离子弧直接点火的目的。
2 工程概况
某电厂新建2台600MW超临界燃煤机组，锅炉为超临界参数变压直流本生锅炉，一次再热，前后墙对冲燃烧，单炉膛，尾部双烟道结构，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构，平衡通风，露天布置。前后墙各布置3层HT-NR3燃烧器，每层4只，其中，F层（前墙下层）四台煤粉燃烧器改造为兼有等离子点火及稳燃功能的燃烧器。
3 等离子点火系统的运行
3.1锅炉冷态点火等离子系统的启动和停运
1. 辅助系统启动：启动等离子循环冷却水系统、火检冷却风系统运行，检查火检冷却风压>4Kpa，各角冷却水压力0.3～0.5Mpa；投入等离子暖风器， F磨煤机进行暖磨。
2.本体启动：设定电流300A，按顺序启动等离子发生器，检查等离子拉弧正常。
3.燃烧器启动：启动F磨煤、给煤机，调节给煤量至25t/h，保持一次风速19～22m/s。根据升温升压要求，逐步增加给煤量至35t/h以上，一次风速维持在25～26m/s。
4. 当负荷>280MW且燃烧稳定时，逐一停运等离子发生器，检查对应燃烧器燃烧正常。
3.2机组滑停过程中等离子燃烧器的投入和停运
1.机组降负荷至40%左右，维持F磨煤机煤量38～40t/h，一次风速控制在25～26m/s，按顺序启动等离子点火器，调节电流在300A。
2.负荷逐渐降低， F磨煤机出力至零，锅炉MFT，确认F磨煤机、给煤机及等离子跳闸。
4 等离子运行中存在的问题与处理对策
4.1等离子点火安全问题
1. 等离子点火时若在规定时间内未点燃煤粉，应及时停运磨煤机检查处理。
2. 等离子阴、阳极头运行中易烧损，应检查燃烧器是否超温、结焦，禁止空拉弧。
3. 等离子点火断弧，是威胁点火安全的主要问题。因此，运行中要保证载体风的品质。
4. 当负荷升至断油负荷以上时，应及时将F磨煤机切至“正常运行方式”，防止因等离子点火器断弧造成F磨煤机跳闸。
4.2 点火初期飞灰可燃物含量高
点火初期飞灰可燃物偏高，长时间可能引起尾部烟道再燃烧。运行中可采用以下措施：
1. 适当降低一次风速至18m/s，待点燃后逐渐提高风速至26m/s。
2. 关小磨煤机出口分离器挡板开度，以适当提高煤粉细度[2]。
3. 等离子运行期间，应投入空气预热器连续吹灰。
4.3等离子燃烧器的超温、结焦现象
1.等离子运行中应严密监视燃烧器的壁温。
2.若壁温上升较快，应慢慢降低拉弧电流，略微提升载体风压，适当提高一次风速，降低给煤量，若壁温达400℃时立即停运。
3.发现等离子结焦，应提高一次风速，降低给煤量，若仍无效则应停止等离子运行。
4.4机组启动过程蒸汽温度偏高
采用等离子点火时，水冷壁辐射热吸收相对减少，过、再热器对流换热吸收相对升高，使锅炉升温速度相对快一些，造成蒸汽温度偏高。因此，启动过程中，应严格控制燃料投入率，通过旁路系统、喷燃器摆动、投减温水等调节手段，控制好蒸汽温度、压力。
5 结语
随着社会经济的发展，节能环保的重要性普遍得到民众的认可。等离子点火技术在火电机组中的不断应用，将有力地促进火电厂节能环保工作的开展，达到节能降耗、保护环境的作用。当然等离子点火在火电厂的应用过程中也存在许多问题，这需要在实践中不断改进技术，并加强日常维护和运行调整，以保证等离子运行中的安全性和经济性。
参考文献：
[1] 姜利宝，吴玺来等.等离子点火技术原理及效益分析[J]，热电技术，2009，4；37—39.
[2] 常磊，雷兆团等.XPS-2型等离子点火装置的启动调试及节油评估[J]，电站系统工程，2009；45—46，50.
作者简介：
李洪涛（1975-），男，助理工程师，神华国能宝清煤电化有限公司电厂运行维护部锅炉专工。