等离子点火煤粉燃烧器调试技术

罗方蔚

[内容摘要]煤粉锅炉等离子点火技术近年越来越受大型火力发电机组电厂的欢迎。本文介绍了等离子煤粉燃烧器技术原理及其在燃煤电厂的调试情况，表明了这种点火方式是便捷可靠的。在调试过程中，对出现的缺陷和部分逻辑修改也作了描述，希望能给同行共同分享。同时，等离子煤粉燃烧器在节油和降低设备投资成本效果明显，值得推广使用。

[关键词]锅炉 等离子点火 煤粉燃烧器 节油

1设备概况

福建某电厂锅炉炉膛四角从下到上布置有A、B、C、D、E、F六层煤粉燃烧器其中A层为等离子点火煤粉燃烧器，具备锅炉冷态少油或不投油点火启动。此等级机组等离子点火煤粉燃烧器是由徐州燃烧控制研究院有限公司首次设计和生产的，型号为：XRS-2。

2工作原理       

　　XPS-2型等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大，属内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。

3XPS-2型等离子点火煤粉燃烧系统构成
3.1等离子燃烧系统构成
3.2等离子燃烧器
　　等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大，属内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉。
3.3等离子发生器
　　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、漩流环及支撑托架组成。
3.4等离子电气控制系统
　　等离子发生器电源系统是用来产生维持等离子电弧稳定的直流电源装置。

3.5等离子压缩空气系统

主要是提供洁净的而且是压力稳定的作为等离子电弧的介质的压缩空气。
3.6等离子冷却水系统
　　该系统提供不低于0.3MP温度不能高于40℃的压力冷却水对等离子发生器进行冷却。为减少冷却水对阳极和阴极的腐蚀，要采用电厂的除盐化学水。

3.7壁温监测系统

确保等离子燃烧器的安全运行，在燃烧器的一级筒、二级筒、三级筒内安装了监视壁面温度的热电偶。

3.8风粉在线检测系统

为便于等离子燃烧器煤粉浓度、速度的控制，在等离子点火煤粉燃烧器对应的磨煤机出口4根一次风管上各安装一套风速在线监测装置，用于在线监测磨煤机出口一次风速。

3.9图像火焰监视

为监视等离子点火燃烧器的火焰情况，方便运行人员进行燃烧调整，在经过改造的等离子点火燃烧器周界风喷口内安装1套图像火检装置。

3.10暖风器系统

解决等离子点火所需的煤粉，通过暖风器采用蒸汽加热方式提供磨煤机所需干燥热风，实现冷炉制粉。

3.11 火检冷却风系统

为图像火检探头提供冷却风。

4调试情况
　　等离子点火煤粉燃烧器调试工作包括分系统调试和整组启动热态调试两部分。
4.1分系统调试
4.1.1冷却水系统调试
　　通过两台互为备用的冷却水泵来供应冷却水，在进等离子发生器前断开对供水管道冲洗。安装时必须确保等离子发生器内部、软管和接口严密，且回水管要有水流出。冷却水压力通常控制在0.7~1.0 MPa。
4.1.2压缩空气系统调试
　　对压缩空气系统管路进行吹扫。通过控制其母管进气手动阀来控制压缩空气压力,通常在0.5 MPa左右。

4.1.3 暖风器系统调试

对供汽管路进行蒸汽吹扫，在启动一次风机通风时，对暖风器进行试投试验，以测试蒸汽参数达不到设计值时，加热的速度，初步预测是否会对投粉影响很大。

根据暖风器后面使用情况来看，有一些问题。一是出现投煤后，风温达不到设计值。二是出现抢风现象，即在风量不足要投用暖风器旁路时，经过暖风器的风量变少了。基于这些问题，如果采用蒸汽加热暖风，建议暖风器的设计参数应考虑电厂能提供的加热蒸汽的参数以及输送热损失，还要尽量减小风阻，满足正常点火风量的通流，避免在冷态点火初期还要通过旁路风道进行补风。

4.1.4A层等离子燃烧器一次风粉管风速测量装置标定。

为了防止一次风堵粉，影响等离子燃烧器安全运行，A层一次风管上分别装有风速测量装置，实时对各一次风管内部流速进行测量。通过用标准比托管进行标定得到相应系数，使显示准确，以便运行。
4.1.5控制逻辑的调试
　　由于常规煤粉炉的炉膛保护（FSSS）有些逻辑在冷态投用等离子时并不适用。故需修改逻辑如下：

在BMS中设计磨煤机“正常运行模式”与“等离子运行模式”两种运行模式，并可相互切换，从而实现磨煤机BMS逻辑切换功能；

“正常运行模式”运行时，磨煤机维持原有的BMS逻辑；

“等离子运行模式”运行时，磨煤机BMS启动条件中增加等离子启动成功信号，同时略去点火能量满足的条件；

在主控室光子牌上增加“等离子点火装置故障”信号，任一角等离子点火装置异常时，送信号至光字牌发声光报警；

“等离子运行模式”运行时，任意两角等离子装置工作故障时，等离子控制器送信号至BMS，保护停磨煤机；

“等离子运行模式”磨运行时，磨煤机跳闸，等离子点火器跳闸；

锅炉MFT时，等离子点火器跳闸，并禁启；磨跳闸信号与锅炉MFT两个信号“或”后送至等离子控制器；

磨煤机运行时，等离子燃烧器的火焰保护仍采用锅炉原有的火检装置，保护逻辑为“四取三”，图像火检仅用来帮助运行人员观察等离子燃烧器火焰的燃烧情况。

4.2蒸汽冲管时的投运调试

4.2.1 等离子点火煤粉燃烧器试投用。

首次使用等离子点火前做了充分准备工作，冷态拉弧试验正常，对A层4根粉管上的风量进行标定和调平。

投入油枪对锅炉进行加热，主要是考虑保险。因为第一次等离子点火需要摸索等离子系统运行是否正常，在调整好的情况下，点火不成功会造成不必要的麻烦。

暖磨后，开始起磨投煤，最小煤量设置在20t/h，一次风管的风速调整到19~20m/s，拉弧电流为300A，成功点着了煤粉。

在投等离子成功运行一段时间后，磨出口温度降到52℃左右，基本稳定，此温度并不能满足设计要求，虽然在图像火检看燃烧的很好，但炉膛偏暗，煤粉温度低需要更多的着火热有比较大的原因。不过随着炉膛温度的升高，炉膛内慢慢明亮，燃烧转好。

在投用等离子期间一定要连续投入空预器吹灰，避免尾部烟道二次燃烧。

4.2.2 等离子点火煤粉燃烧器直接投煤点火。

通过对第一次点火过程中出现的问题进行分析和解决，决定第二次正式点火时，完全使用等离子点火。

等离子燃烧器点火参数：拉弧电流300A，一次风速：21m/s，最小给煤量：20t/h。最终点着了煤粉，也即冷态无油的情况下点燃了煤粉，并且燃烧稳定。燃烧器筒壁温度在60~120℃。

暖风器加热不足，同样发生了第一次投等离子出现的情况，就是磨煤机出口风温不能达到较佳值。

5结语
　　通过对等离子点火煤粉燃烧器蒸汽冲管期间的调整试验，我们认为：
5.1  XPS-2型等离子点火煤粉燃烧器在锅炉上的应用是成功的。
5.2  XPS-2型等离子点火煤粉燃烧器具有节省启动调试阶段燃油的作用，在锅炉蒸汽吹管阶段即投运，节省了启动用油。
5.3  XPS-2型等离子点火煤粉燃烧器运行和维护费用低廉，仅是燃油的15%～0%。
5.4  XPS-2型等离子点火煤粉燃烧器结构简单，操作控制方便。只需提供冷却水、压缩空气、交流电源和煤粉，便可实现锅炉不用燃油系统。

参考文献：

[1]  XPS-2型等离子点火装置使用说明