武曉俊，孫 剛，楊 琦

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

某電廠600 MW超臨界發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號為DG2030/25.4-II9型，為超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、半露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐；采用旋流燃燒器前后墻對沖燃燒，再熱汽溫采用煙氣擋板調(diào)節(jié)；制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出鋼球磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，5臺磨煤機(jī)運(yùn)行，A、B、C 3臺磨煤機(jī)采用等離子燃燒器，無油點(diǎn)火，設(shè)計煤種收到基揮發(fā)分為20%，煤粉細(xì)度為R90=14%。

1 等離子燃燒器的工作原理

等離子點(diǎn)火技術(shù)是利用等離子電弧直接點(diǎn)燃煤粉。在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設(shè)計的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T＞5 000 K、溫度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，并在10-3s內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒[1]。在等離子燃燒器內(nèi)著火后噴入爐膛，從而代替油槍，實(shí)現(xiàn)鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃。等離子點(diǎn)火及穩(wěn)燃系統(tǒng)由等離子燃燒器和等離子發(fā)生器及其輔助系統(tǒng)組成，輔助系統(tǒng)主要包括：電源系統(tǒng)，提供等離子發(fā)生器所需的直流電；冷卻水系統(tǒng)，冷卻等離子發(fā)生器陽極、陰極等部件；載體風(fēng)系統(tǒng)，提供等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體所需介質(zhì)[2]。

2 更換前等離子燃燒器中心筒對燃燒器筒壁溫度的影響

首次點(diǎn)火，燃燒器中心筒采用直筒形結(jié)構(gòu)，燃燒器筒壁溫度測點(diǎn)一個位于中心筒正上方，一個位于燃燒器噴口處。在預(yù)期的設(shè)計中，這種中心筒更有利于點(diǎn)燃低揮發(fā)分的煤，但在實(shí)際的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，低揮發(fā)分的煤不僅難以被點(diǎn)燃，而且還容易燒毀中心筒。

點(diǎn)火前，對C磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨、鋪煤以及磨碎，控制分離器出口溫度在75℃以上，煤質(zhì)揮發(fā)分為23%，等離子電弧電流為220 A，分離器轉(zhuǎn)速為75%。煤粉順利被點(diǎn)燃，著火穩(wěn)定后，發(fā)現(xiàn)等離子燃燒器筒壁溫上升很快，最大到800℃；此時，增加一次風(fēng)量，提高一次風(fēng)速，都不能使壁溫回落。待運(yùn)行3 h后發(fā)現(xiàn)，筒壁溫有下降趨勢，最后4個燃燒器壁溫穩(wěn)定在200～400℃。運(yùn)行12 h停爐后，對C磨等離子燃燒器檢查發(fā)現(xiàn)，4個燃燒器中心筒均已燒壞，且中心筒內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，燒毀后的狀況如圖1所示。后來，對A、B磨運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，具有同樣的問題。

分析發(fā)現(xiàn)：中心筒內(nèi)鈍體較多，不利于一次風(fēng)的穿過，造成中心筒內(nèi)風(fēng)速較低，且中心筒長度較長，筒外風(fēng)速較高，容易形成回流，再加上中心筒筒內(nèi)溫度較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過灰的軟化溫度，所以很容易形成結(jié)焦。所以廠家建議更換燃燒器中心筒；對采集到的煤粉，化驗(yàn)煤粉細(xì)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計工況，所以在穩(wěn)定著火后，降低分離器轉(zhuǎn)速到60%。

圖1 燒壞的燃燒器中心筒

3 更換后的燃燒器中心筒對燃燒器筒壁溫度的影響

更換后的燃燒器中心筒結(jié)構(gòu)如圖2所示。新的中心筒與舊的中心筒相比，不同之處：中心筒的長度縮短；采用雙曲線型的結(jié)構(gòu)，中心筒出口處更有利于擴(kuò)散；燃燒器和中心筒的連接處，鈍體明顯減少，這樣更有利于一次風(fēng)的穿過。

圖2 更換后的燃燒器中心筒

采用新的中心筒結(jié)構(gòu)后，同樣的點(diǎn)火方式，點(diǎn)火初期還是會有短暫的壁溫超溫，主要發(fā)生在給煤量較小時。需要通過增大旁路風(fēng)的風(fēng)量，或者是提高一次風(fēng)壓，來提高一次風(fēng)速，或者是適當(dāng)降低分離器的出口溫度，來控制壁溫，但這樣又不利于穩(wěn)定著火。隨著磨煤機(jī)出力的增加，給煤量在35t/h以上，容量風(fēng)門開度在40%以上時，維持6.5 kPa以上的一次風(fēng)壓，壁溫都不會超溫。最后，對燃燒器中心筒檢查發(fā)現(xiàn)，只有個別中心筒有少量的結(jié)焦，并無燒毀現(xiàn)象。

4 煤質(zhì)變化對燃燒器筒壁溫的影響

煤質(zhì)揮發(fā)分較高，容易著火，使得著火距離縮短，在噴燃器出口處可能就會完全點(diǎn)燃，甚至在燃燒器內(nèi)部就被點(diǎn)燃，這樣就容易造成燃燒器壁溫超溫。鑒于就地著火情況良好，為控制壁溫，降低磨煤機(jī)分離器出口溫度，推遲煤粉燃燒。

實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，煤粉細(xì)度一定的情況下，煤質(zhì)收到基揮發(fā)分在23%，分離器出口溫度可降低到60℃，著火穩(wěn)定，但改變煤種，揮發(fā)分降低到18%，分離器出口溫度控制則需控制在70℃以上，甚至更高，才能穩(wěn)定著火。

5 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓對燃燒器筒壁溫和著火的影響

等離子燃燒器壁溫的超溫，需要提高一次風(fēng)壓，提高一次風(fēng)速，防止中心筒結(jié)焦燒毀。但是，風(fēng)速太高，又會影響到著火的穩(wěn)定性。圖3為等離子壁溫隨磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓的變化曲線，風(fēng)門開度一定，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓越大，壁溫越小，但壓力達(dá)到7 kPa以上時，壁溫隨壓力的變化則很小。最后，等離子點(diǎn)火模式下，確定點(diǎn)火初期磨煤機(jī)入口一次風(fēng)壓力在6.5 kPa，既有利于著火，也不會造成等離子壁溫超溫。

圖3 壁溫隨一次風(fēng)壓的變化

同時，多次點(diǎn)火發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)火初期，等離子拉弧電流在180～250 A之間來回調(diào)節(jié)，對著火影響不大，所以在穩(wěn)定著火后，逐漸減小等離子拉弧電流，降低等離子燃燒器的功率，節(jié)省電耗。最后確定拉弧電流穩(wěn)定在200～210 A之間，即可滿足著火的要求。

6 結(jié)論

a）采用縮短型的中心筒等離子點(diǎn)火燃燒器可降低中心筒的壁溫，從而有效地防止在點(diǎn)火初期中心筒的燒損。

b）雙曲型中心筒結(jié)構(gòu)有利于點(diǎn)火過程中中心筒內(nèi)熱量的攜帶，中心筒壁溫降低。

c）在點(diǎn)火初期，磨煤機(jī)的最低給煤量應(yīng)控制在35 t/h以上，煤量越大，中心筒的冷卻效果越好，中心筒壁溫下降。

d）在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)根據(jù)入爐煤的揮發(fā)分適時調(diào)整一次風(fēng)量和磨煤機(jī)出口溫度，避免一次風(fēng)速低，煤粉燃燒熱量在中心筒內(nèi)聚集，中心筒溫度升高。

［1］ 龔鵬，毛永清.等離子點(diǎn)火技術(shù)在超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用［J］.電站系統(tǒng)工程，2011，27（5）：31-34.

［2］ 王華，熊武.某電廠等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用［J］.節(jié)能，2012，（8）：39-41.