楊若樸

超臨界鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行方案研究

楊若樸

（華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，河北 保定 071003）

針對(duì)電站燃煤鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行中經(jīng)常存在燃燒器結(jié)焦、陰極頭壽命短等問(wèn)題，以某600 MW超臨界燃煤鍋爐為例，介紹了該點(diǎn)火系統(tǒng)分系統(tǒng)調(diào)試方案及鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試方案，可為同類機(jī)組提供參考。

超臨界；等離子點(diǎn)火系統(tǒng)；調(diào)試運(yùn)行方案；停運(yùn)方案

等離子點(diǎn)火技術(shù)在燃煤電廠鍋爐的啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃運(yùn)行時(shí)，具有良好的節(jié)能（節(jié)油）效果，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電站燃煤鍋爐上，尤其是各類燃燒煙煤及優(yōu)質(zhì)貧煤的鍋爐上［1-2］。然而，在等離子點(diǎn)火系統(tǒng)使用過(guò)程中，尤其是在點(diǎn)火調(diào)試階段，經(jīng)常出現(xiàn)等離子燃燒器被燒壞、燃燒器結(jié)焦、斷弧以及由于陰極頭壽命較短需要頻繁更換等現(xiàn)象［3-6］。造成點(diǎn)火系統(tǒng)在啟動(dòng)以及運(yùn)行過(guò)程中存在問(wèn)題的原因是多方面的，目前很多電廠在調(diào)試過(guò)程中，僅僅進(jìn)行點(diǎn)火系統(tǒng)分系統(tǒng)的單獨(dú)調(diào)試，沒(méi)有充分重視點(diǎn)火系統(tǒng)與整套機(jī)組的整體調(diào)試。因此，做好點(diǎn)火系統(tǒng)的整體調(diào)試尤為必要，一套完備的點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行方案是順利完成點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行的保障。

1 設(shè)備系統(tǒng)及等離子點(diǎn)火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

1.1 設(shè)備系統(tǒng)

某600 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐型號(hào)為DG-1910／25.4-Ⅱ，為超臨界參數(shù)、一次再熱、單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣的變壓直流鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為淮南煙煤，校核煤種為混煤。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)正壓直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐配6臺(tái)中速磨煤機(jī)，其中5臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。

該鍋爐設(shè)置2層等離子點(diǎn)火燃燒器（每層4只），分別對(duì)應(yīng)最下兩層的A、B層燃燒器。該點(diǎn)火系統(tǒng)配備2臺(tái)升壓泵，1用1備。最低不投運(yùn)等離子點(diǎn)火裝置的穩(wěn)燃負(fù)荷為35%BMCR。

1.2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)組成及技術(shù)規(guī)范

該點(diǎn)火系統(tǒng)由等離子點(diǎn)火設(shè)備及其輔助系統(tǒng)組成。等離子點(diǎn)火設(shè)備由等離子發(fā)生器、等離子燃燒器、電源控制柜、隔離變壓器等組成；輔助系統(tǒng)由載體空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、圖像火檢系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、一次風(fēng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、等離子燃燒器壁溫監(jiān)測(cè)裝置等組成。

由于等離子發(fā)生器的等離子載體對(duì)空氣有穩(wěn)壓、干燥、潔凈的要求，因此，利用電廠儀表壓縮空氣系統(tǒng)作為載體風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器停止工作時(shí)，改由旁路閥提供吹掃風(fēng)。吹掃風(fēng)及載體風(fēng)均采用壓縮空氣系統(tǒng)，在等離子發(fā)生器投運(yùn)和停運(yùn)吹掃時(shí)，單只等離子發(fā)生器的壓縮空氣消耗量分別為100 Nm3／h和50 Nm3／h。

該機(jī)組鍋爐在相應(yīng)制粉系統(tǒng)中設(shè)置一次風(fēng)加熱裝置，暖風(fēng)器加裝在磨煤機(jī)入口一次熱風(fēng)管道上，當(dāng)鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，可利用該暖風(fēng)器將磨煤機(jī)入口熱風(fēng)加熱［7］。蒸汽加熱器的汽源取自輔汽系統(tǒng)，單臺(tái)磨煤機(jī)耗汽量為6 t／h，系統(tǒng)疏水引至鍋爐啟動(dòng)疏水?dāng)U容器中。

為了監(jiān)視等離子點(diǎn)火燃燒器的火焰情況，方便運(yùn)行人員進(jìn)行燃燒調(diào)整，在每個(gè)等離子點(diǎn)火燃燒器上分別安裝1套圖像火檢裝置。在燃燒器后端面的窺視孔位置安裝1個(gè)圖像火檢探頭，且探頭套管沿二次風(fēng)風(fēng)室一直向前延伸到燃燒器的前端面。探頭套管內(nèi)部安裝有CCD探頭，對(duì)應(yīng)8只等離子點(diǎn)火燃燒器的8路視頻信號(hào)送至工業(yè)電視系統(tǒng)。

該等離子點(diǎn)火系統(tǒng)主要參數(shù)：等離子發(fā)生器功率調(diào)節(jié)范圍為80～120 kW；可更換陰極使用壽命（運(yùn)行小時(shí)數(shù)）≥400 h；陽(yáng)極使用壽命（運(yùn)行小時(shí)數(shù)）≥1 000 h；單個(gè)燃燒器等離子投運(yùn)狀態(tài)設(shè)計(jì)額定出力范圍為4～10 t／h；冷態(tài)啟動(dòng)穩(wěn)定著火時(shí)間≤120 s；燃燒器使用壽命≥50 000 h。

2 600 MW等離子點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試方案

2.1 等離子燃燒器冷卻水系統(tǒng)調(diào)試

a.保證冷卻水系統(tǒng)各閥門(mén)位置符合要求，各放水閥已關(guān)閉。

b.檢查鍋爐閉式水系統(tǒng)已投入。

c.等離子燃燒器冷卻水增壓泵聯(lián)鎖試驗(yàn)已結(jié)束。

d.保證等離子燃燒器冷卻水增壓泵絕緣合格，在遙控位置，且已送電。

e.啟動(dòng)冷卻增壓水泵后，保證水泵及電動(dòng)機(jī)聲音、振動(dòng)正常，檢查系統(tǒng)是否漏水，并確保所有回水管都有水流出，冷卻水壓可滿足單臺(tái)機(jī)組要求。

2.2 等離子燃燒器載體空氣和圖像火檢冷卻風(fēng)系統(tǒng)調(diào)試

a.對(duì)載體空氣系統(tǒng)設(shè)備、管道、閥門(mén)、壓力表等進(jìn)行外觀檢查，確保連接正確。

b.將載體空氣系統(tǒng)手動(dòng)閥、等離子發(fā)生器手動(dòng)球閥和電動(dòng)球閥打開(kāi)，吹掃其各支路（此時(shí)不要將等離子發(fā)生器用軟管連接）。待吹掃完畢后再連接等離子發(fā)生器，此時(shí)打開(kāi)載體空氣系統(tǒng)母管進(jìn)氣手動(dòng)閥，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各壓力表進(jìn)行檢查，確保指示的準(zhǔn)確性，同時(shí)，檢查各閥門(mén)、法蘭連接處確保均無(wú)泄漏。

c.通過(guò)調(diào)整載體風(fēng)壓力，檢查每個(gè)壓力斷路器的通斷，確保其動(dòng)作的準(zhǔn)確性及靈敏性。

d.對(duì)冷卻風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保閥門(mén)、探頭、吊架、管路等無(wú)安裝缺陷。

e.對(duì)圖像火檢探頭進(jìn)行檢查，確保其安裝位置、角度的正確性。

f.啟動(dòng)火檢冷卻風(fēng)機(jī)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，此時(shí)，探頭內(nèi)的組件需要拆除。

2.3 等離子燃燒器圖像火檢系統(tǒng)調(diào)試

a.對(duì)風(fēng)機(jī)的就地控制柜、多畫(huà)面分割器、視頻電纜、工業(yè)電視的接線進(jìn)行檢查，確保連接正確。

b.在集控室內(nèi)，對(duì)工業(yè)電視、多畫(huà)面分割器進(jìn)行送電檢查。

c.在鍋爐點(diǎn)火初期，進(jìn)一步調(diào)整火檢探頭的視角，保證各探頭視角一致。

2.4 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)各項(xiàng)聯(lián)鎖、保護(hù)的傳動(dòng)調(diào)試

在保證機(jī)組安全及該點(diǎn)火系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)，必須結(jié)合該機(jī)組鍋爐等離子點(diǎn)火設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn)以及控制特性，分別對(duì)各項(xiàng)聯(lián)鎖、保護(hù)試驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行必要的修改，且必須在點(diǎn)火前完成。

2.5 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)冷態(tài)拉弧試驗(yàn)

a.對(duì)電源柜、隔離變、集控室PLC、等離子點(diǎn)火器等的連接線進(jìn)行檢查，確保正確。

b.對(duì)隔離變壓器、電纜等設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗(yàn)和絕緣檢測(cè)，確保符合要求。

c.在以上調(diào)試試驗(yàn)工作完成后，先進(jìn)行電源送電，再進(jìn)行控制電源、電源柜風(fēng)扇電源合閘送電，確保風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向正確。

d.對(duì)集控室與電源柜的通信狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保正確。

e.對(duì)等離子點(diǎn)火器的就地位置進(jìn)行檢查，確保冷卻水、載體風(fēng)管道連接正確。

f.確保冷卻水、載體風(fēng)管道無(wú)泄漏，可以正常投用，并調(diào)整冷卻水、載體風(fēng)壓力。

g.單獨(dú)遠(yuǎn)控操作每只等離子點(diǎn)火裝置，確保均可正常投入和退出。

h.在單支拉弧試驗(yàn)完成后，投入“等離子模式”，按照程序進(jìn)行程控拉弧試驗(yàn)。

2.6 暖風(fēng)器系統(tǒng)調(diào)試

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)暖風(fēng)器加熱蒸汽取自廠用輔汽聯(lián)箱，其參數(shù)為1.2 MPa／350℃。暖風(fēng)器進(jìn)口風(fēng)溫約為20℃，出口風(fēng)溫約為160℃。磨煤機(jī)出口風(fēng)溫控制在65～82℃。

a.對(duì)一次風(fēng)系統(tǒng)安裝的完整性、正確性進(jìn)行檢查，確保暖風(fēng)器前后風(fēng)道、暖風(fēng)器、來(lái)汽及疏水管路、燃燒器、閥門(mén)及風(fēng)箱等沒(méi)有安裝缺陷。

b.檢查暖風(fēng)機(jī)，確保其來(lái)汽管路上的閥門(mén)、疏水閥等調(diào)整靈活、方向正確且開(kāi)關(guān)到位。

c.在暖風(fēng)器投入初期，需要通過(guò)疏水閥旁路進(jìn)行疏水，待水質(zhì)合格后再通過(guò)疏水閥。

d.當(dāng)暖風(fēng)器投運(yùn)時(shí)，需逐步暖管，在此過(guò)程中，檢查蒸汽、疏水系統(tǒng)的嚴(yán)密性，確保無(wú)泄漏。

e.當(dāng)一次風(fēng)系統(tǒng)具備通風(fēng)條件時(shí)，檢查暖風(fēng)器前后風(fēng)道、燃燒器及風(fēng)箱周圍系統(tǒng)的嚴(yán)密性。

f.開(kāi)啟暖風(fēng)器，對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨，此時(shí)不斷調(diào)整磨煤機(jī)的通風(fēng)量，并記錄暖風(fēng)器進(jìn)出口風(fēng)壓、風(fēng)溫，考核暖風(fēng)器的性能。

2.7 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)熱態(tài)投用調(diào)試

a.對(duì)磨煤機(jī)出口分離器的擋板角度進(jìn)行檢查，并調(diào)整至要求位置。

b.對(duì)鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火條件進(jìn)行檢查，確保鍋爐儲(chǔ)水箱水位正常，爐膛吹掃完成，空氣預(yù)熱器、送引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)啟動(dòng)。

c.對(duì)磨煤機(jī)入口風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并維持其出口一次風(fēng)管風(fēng)速在20 m／s左右。

d.確定廠用蒸汽壓力正常，并逐步將磨煤機(jī)暖風(fēng)器來(lái)汽閥門(mén)開(kāi)大，暖風(fēng)器投入運(yùn)行，維持出口一次風(fēng)溫在65～82℃。

e.調(diào)節(jié)等離子燃燒器內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)至點(diǎn)火位。

f.根據(jù)該等離子點(diǎn)火裝置的啟動(dòng)程序，按照順序分別啟動(dòng)1～4號(hào)等離子發(fā)生器，并調(diào)節(jié)電弧功率，控制在110 kW左右。

g.先啟動(dòng)磨煤機(jī)，待運(yùn)行穩(wěn)定后，再啟動(dòng)給煤機(jī)，逐步調(diào)整并加大給煤量。

h.保持就地觀察等離子燃燒器的燃燒狀況。

i.不斷調(diào)整一次風(fēng)速及二次小風(fēng)門(mén)開(kāi)度，使其在合理值；對(duì)等離子裝置的電弧功率進(jìn)行調(diào)整，得到合理的穩(wěn)燃功率；為延長(zhǎng)陰極的使用壽命，避免頻繁更換陰極頭，當(dāng)燃燒效果較好時(shí)可適當(dāng)降低電弧功率運(yùn)行。

j.當(dāng)磨煤機(jī)在“等離子方式”下運(yùn)行，等離子點(diǎn)火器發(fā)生斷弧時(shí)，其光字牌將發(fā)出聲光報(bào)警，此時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)停止磨煤機(jī)運(yùn)行，及時(shí)檢查對(duì)應(yīng)的燃燒器插板門(mén)是否聯(lián)鎖關(guān)閉，當(dāng)確認(rèn)已經(jīng)關(guān)閉后，如因陰極材料耗盡引起的斷弧應(yīng)盡快更換陰極頭，再恢復(fù)點(diǎn)火器運(yùn)行。

3 鍋爐啟動(dòng)過(guò)程中等離子點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試方案

a.確保等離子冷卻水泵運(yùn)行正常，壓力、流量正常；確保冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，載體風(fēng)、圖像冷卻風(fēng)壓力、流量正常。

b.送上等離子點(diǎn)火裝置電源。

c.確保等離子監(jiān)控裝置已投入運(yùn)行，等離子圖像火檢系統(tǒng)投入正常。

d.確保磨煤機(jī)啟動(dòng)方式為“等離子啟動(dòng)”。

e.對(duì)磨煤機(jī)入口風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，并維持磨煤機(jī)出口一次風(fēng)管風(fēng)速為18～20 m／s。

f.設(shè)定等離子發(fā)生器電流為180～210 A。

g.依次啟動(dòng)等離子發(fā)生器，并調(diào)節(jié)各等離子發(fā)生器電流及陰極與陽(yáng)極間隙，使等離子發(fā)生器拉弧正常。

h.磨煤機(jī)出口溫度達(dá)到70℃左右時(shí)，先啟動(dòng)磨煤機(jī)，再啟動(dòng)給煤機(jī)，投入給煤量為20～24 t／h。

i.檢查各等離子裝置燃燒情況，必要時(shí)調(diào)整等離子點(diǎn)火器功率和磨煤機(jī)一次風(fēng)量，使燃燒正常。

j.各燃燒器在穩(wěn)定燃燒30 min后，根據(jù)升溫升壓曲線調(diào)整給煤機(jī)煤量及磨煤機(jī)一次風(fēng)量。

k.當(dāng)空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫＞160℃時(shí)，開(kāi)啟暖風(fēng)器旁路門(mén)，停用磨煤機(jī)熱一次風(fēng)暖風(fēng)器。

l.若煤粉投入后未著火，應(yīng)立即停止投粉，并保持爐膛負(fù)壓，加強(qiáng)通風(fēng)，待查明原因并消除故障后，方可再進(jìn)行投粉。

m.在等離子點(diǎn)火燃燒器投入運(yùn)行初期，為控制溫升，上部二次風(fēng)門(mén)要適當(dāng)開(kāi)大，并注意觀察煙溫，防止再熱器管壁超溫。

n.始終注意監(jiān)視各等離子燃燒器壁溫，使其不超過(guò)600℃。

4 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)停運(yùn)方案

a.準(zhǔn)備停運(yùn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)前，應(yīng)通知運(yùn)行人員做好鍋爐滅火的事故預(yù)想。

b.鍋爐符合停運(yùn)條件，逐漸停用等離子裝置。

c.鍋爐停運(yùn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)前應(yīng)保證前后墻煤粉燃燒器處于投運(yùn)狀態(tài)，且投煤量不低于80%，前后墻熱負(fù)荷需均勻、減小煙溫偏差，然后逐漸停運(yùn)全部等離子裝置［8］。

d.鍋爐停運(yùn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)后，應(yīng)注意觀察鍋爐燃燒情況，當(dāng)出現(xiàn)火焰脈動(dòng)、火焰亮度下降、爐膛負(fù)壓波動(dòng)大等不穩(wěn)定燃燒跡象時(shí)，應(yīng)及時(shí)投運(yùn)等離子系統(tǒng)，保證鍋爐燃燒穩(wěn)定。

e.對(duì)停運(yùn)的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行必要檢查，并處于熱備用狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備投入運(yùn)行。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)該等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行方案，對(duì)該600 MW超臨界等離子點(diǎn)火系統(tǒng)分系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試合格后，將點(diǎn)火系統(tǒng)與整套機(jī)組進(jìn)行整體調(diào)試。在鍋爐啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中，該點(diǎn)火系統(tǒng)燃燒器僅發(fā)生輕微結(jié)焦，鍋爐整體啟動(dòng)較順利，低負(fù)荷時(shí)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)能夠拉弧穩(wěn)定燃燒，表明該等離子點(diǎn)火系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行方案可行。

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大寫(xiě)外文字母主要用于下列場(chǎng)合

1 來(lái)源于人名的單位符合的首字母

例如：Pa（帕），A（安），Wb（韋），Ci（居）等。

在實(shí)踐中，應(yīng)用大寫(xiě)字母的單位符號(hào)錯(cuò)用小寫(xiě)字母的情況并不少見(jiàn)，如：把Pa，V，eV，W，C，Sv，Ci等排成pa，v，ev，w，c，sv，ci等，很多是由于校對(duì)粗疏造成的。

2 化學(xué)元素符號(hào)的首字母

例如：O（氧），Cl（氯），F(xiàn)e（鐵），Si（硅）等。

在使用單個(gè)因素符號(hào)時(shí)，出錯(cuò)的情況很少，但是構(gòu)成分子式時(shí)，把O，Cl等排成小寫(xiě)的為數(shù)不少。如將CO2排成Co2或co2；把HCl排成Hcl等。

3 人的名字、父名和姓的首字母

4 國(guó)家、組織、會(huì)議、文件以及學(xué)校、機(jī)關(guān)、報(bào)刊等名稱的每一個(gè)詞（由3個(gè)以下字母組成的前置詞、冠詞、連詞等除外）的首字母

5 表示106以上因數(shù)的詞數(shù)符號(hào)

共有M、G、T、P、E、Z和Y等7個(gè)。

6 量綱符號(hào)

共有L（長(zhǎng)度）、M（質(zhì)量）、T（時(shí)間）、I（電流）、Θ（熱力學(xué)溫度）、N（物質(zhì)的量）和J（發(fā)光強(qiáng)度）7個(gè)。

7 附在中譯名后面的外文專有名詞以及德文名詞的首字母

8 科技名詞術(shù)語(yǔ)的縮寫(xiě)詞通常都采用大寫(xiě)體

例如：DNA（脫氧核糖核酸，desoxyribonucle?ic acid的縮寫(xiě)），F(xiàn)IRD（遠(yuǎn)紅外探測(cè)器，far infra?red detector的縮寫(xiě)）等。

9 月份和星期的首字母

10 地質(zhì)時(shí)代及地層單位的首字母

例如：Neogene（晚第三紀(jì)），Holocene（全新世［統(tǒng)］）。

11 外文標(biāo)題。章節(jié)名等為了突出，有時(shí)采用全大寫(xiě)

摘自《量和單位的使用原則及方法》

Study on Debugging and Operation for Plasma Ignition System of Supercritical Boilers

YANG Ruo?pu
（School of Electrical Engineering，North China Electric Power University，Baoding，Hebei071003，China）

According to the problems in plasma ignition system of supercritical boilers that exist in the operation of coking burner and short life of the cathode head.The debugging and operation scheme of the plasma ignition system is introduced，this paper provides a reference for similar units.

Supercritical；The plasma ignition system；The debugging and operation scheme；Stop running scheme

TK227.7

A

1004-7913（2015）07-0037-04

楊若樸（1995—），男，安徽壽縣人，主要研究方向?yàn)殡姎馀c電子工程。

2015-03-18）