馬凌波，王豐超

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

電站鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用初探

馬凌波，王豐超

（新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

在以往的電站鍋爐點(diǎn)燃工作當(dāng)中，主要是依靠天然氣、柴油等燃燒燃料完成點(diǎn)燃工作，考慮到節(jié)能和盡可能節(jié)省點(diǎn)火成本，控制消耗量等原因，在當(dāng)前的電站鍋爐當(dāng)中開始逐漸傾向于使用等離子點(diǎn)火技術(shù)，進(jìn)而在有效點(diǎn)火的同時大大降低能源消耗，同時對于揮發(fā)分極低的貧煤也可以實(shí)現(xiàn)輕松點(diǎn)燃。基于此，本文在對等離子點(diǎn)火技術(shù)的具體內(nèi)涵以及工作原理進(jìn)行簡單介紹的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)針對電站鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析探究，并對電站鍋爐運(yùn)用等離子點(diǎn)火技術(shù)中需要注意的幾點(diǎn)重要事項(xiàng)進(jìn)行探究。

電站鍋爐；等離子；點(diǎn)火技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用

在等離子點(diǎn)火技術(shù)尚未出現(xiàn)時，所有電站在進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火、穩(wěn)燃等過程當(dāng)中經(jīng)常需要使用天然氣等燃油燃料，考慮到目前我國能源總數(shù)正在不斷下降，為實(shí)現(xiàn)電站的可持續(xù)發(fā)展，需要盡快尋找新的點(diǎn)火技術(shù)以有效改善當(dāng)前局面。而等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其通過在啟動鍋爐之前使用煤粉進(jìn)行預(yù)熱，能夠在保障煤粉充分燃燒的同時有效減少燃料消耗，并使得原本由燃料燃燒而產(chǎn)生的污染物也能夠得到有效控制。因此研究等離子點(diǎn)火技術(shù)對于電站鍋爐以及整個火電行業(yè)均具有重要意義。

1 等離子點(diǎn)火技術(shù)的簡要概述

1.1 具體內(nèi)涵

所謂的等離子點(diǎn)火技術(shù)，顧名思義指的就是在電站鍋爐點(diǎn)火當(dāng)中，通過使用由等離子發(fā)生器發(fā)射出來的，帶有高溫性質(zhì)的等離子體射流，對一次風(fēng)煤粉進(jìn)行直接點(diǎn)燃，從而以一種冷風(fēng)點(diǎn)火的方式完成電站鍋爐的點(diǎn)火工作。通過使用等離子點(diǎn)火技術(shù)，使得電站鍋爐能夠具有較好的穩(wěn)燃性，燃料也能夠更好地實(shí)現(xiàn)充分燃燒，進(jìn)而有效避免造成燃料浪費(fèi)等問題。

1.2 工作原理

在大約 0.02MPa的介質(zhì)氣壓條件下，等離子點(diǎn)火裝置能夠通過使用直流電流與引弧進(jìn)行有效接觸，進(jìn)而產(chǎn)生直流空氣等離子體，而在燃燒器一次燃燒筒當(dāng)中，直流空氣等離子體會在局部形成一個高溫區(qū)，且溫度之間呈現(xiàn)出明顯的梯度差異。煤粉顆粒受此影響將會出現(xiàn)破裂直至粉碎，與高溫接觸之后將會迅速燃燒起來，從而有效完成電站鍋爐點(diǎn)火工作。在等離子點(diǎn)火技術(shù)當(dāng)中，等離子體本身含有各種化學(xué)活性粒子，譬如說碳?xì)溲踉?、原子團(tuán)等等，對于促進(jìn)燃料充分燃燒有著積極作用，在其幫助下煤粉的揮發(fā)效應(yīng)能夠得到有效增強(qiáng)，進(jìn)而使得電站鍋爐成功點(diǎn)火后還能夠擁有較好的穩(wěn)燃性。

2 電站鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用

2.1 設(shè)備概況

以某電站設(shè)計安裝的供熱汽輪發(fā)電機(jī)組為例，該電站為機(jī)組鍋爐配備了與之相對應(yīng)的自循環(huán)汽包爐，考慮到成本節(jié)約以及電站經(jīng)濟(jì)效益最大化等因素，該電站將原來使用大油槍烘爐點(diǎn)火的點(diǎn)火方式改為使用等離子點(diǎn)火技術(shù)，并且使用專業(yè)的等離子燃燒器代替原來的A磨燃燒器，被安裝在鍋爐最下層位置處，同時為了能夠更好地對點(diǎn)火情況進(jìn)行觀察，還需要加裝相關(guān)的圖像火檢系統(tǒng)。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

在電站鍋爐當(dāng)中運(yùn)用點(diǎn)火技術(shù)前，工作人員需要對等離子點(diǎn)火各個系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，保障等離子燃燒器的水壓、冷卻水水量等能夠與實(shí)際點(diǎn)火要求相符合。通常情況下水壓需要控制在 0.35～ 0.45MPa之間。在完成系統(tǒng)檢查之后由工作人員進(jìn)行鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)啟動工作，使得A磨煤機(jī)具有良好的通風(fēng)效果，此時需要在對機(jī)側(cè)輔汽聯(lián)箱壓力進(jìn)行穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)之上，慢慢將A磨煤機(jī)暖風(fēng)器投入其中，保障冷卻水的流動通暢。此后需要將磨煤機(jī)的通風(fēng)量和入風(fēng)口溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整加大，在保障磨煤機(jī)入口一次風(fēng)母管壓力能夠基本控制在 4.5kPa時，進(jìn)行等離子點(diǎn)火之前的拉弧試驗(yàn)，使得各等離子燃燒器均能夠具有良好的點(diǎn)燃性能。之后工作人員需要對磨煤機(jī)粉管風(fēng)速以及出口混合風(fēng)溫進(jìn)行有效控制，從而進(jìn)入到磨煤機(jī)和給煤機(jī)的啟動環(huán)節(jié)。此時通過運(yùn)用等離子點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)火，如果在點(diǎn)火后的一到兩分鐘之內(nèi)，工作人員通過相關(guān)圖像設(shè)備能夠觀察到各個角均有明亮的火焰在燃燒則代表著電站鍋爐點(diǎn)火成功。此時工作人員只需要對磨煤機(jī)的出力以及出口風(fēng)溫進(jìn)行適度調(diào)整，保障鍋爐負(fù)壓能夠基本維持在 -200～ +200Pa之間，出口風(fēng)溫大約為75℃即可。之后由運(yùn)行人員定時對設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，并對爐膛內(nèi)的火焰燃燒情況進(jìn)行實(shí)時觀察，以對燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整保障電站鍋爐點(diǎn)火完成之后能夠具有良好的穩(wěn)燃性。在使用等離子點(diǎn)火過程中，由于一開始爐膛溫度并不高，因此煤粉暫時無法實(shí)現(xiàn)充分燃燒，此時會在鍋爐尾部的水平煙道以及其他位置處，堆積部分未燃燒的煤粉進(jìn)而出現(xiàn)鍋爐尾部再燃燒等情況。因此需要由工作人員對水平煙道以及空預(yù)器進(jìn)行吹灰處理，嚴(yán)格按照實(shí)際情況設(shè)置吹灰參數(shù)。同時，還需要結(jié)合鍋爐實(shí)際的溫度以及壓力上升情況，對磨煤機(jī)出力進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，避免電站鍋爐兩側(cè)的出口煙溫迅速上升，進(jìn)而導(dǎo)致水冷壁受熱面出現(xiàn)較大的壁溫偏差；當(dāng)鍋爐熱負(fù)荷慢慢增加時，需要逐步調(diào)整運(yùn)行參數(shù)使其能夠與預(yù)先設(shè)計的吹管方案相符合，通過嚴(yán)格的管控措施使得吹管期間等離子點(diǎn)火系統(tǒng)能夠保障正常、穩(wěn)定運(yùn)行，且電站鍋爐具有良好的穩(wěn)燃性等，則電站能夠大大節(jié)省原本用于燃油購買和使用的費(fèi)用，這對于電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化有著極為重要的作用。

3 在電站鍋爐中應(yīng)用等離子點(diǎn)火技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 控制運(yùn)行參數(shù)

在電站鍋爐當(dāng)中使用等離子點(diǎn)火技術(shù)，其各項(xiàng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)對于煤粉點(diǎn)燃以及爐膛燃燒的穩(wěn)定性等均有著重要而直接的影響作用，通過相關(guān)試驗(yàn)證明，使用等離子點(diǎn)火技術(shù)之下磨煤機(jī)粉管的一次風(fēng)速基本維持在每秒 14～18米左右，如果風(fēng)速每秒無法達(dá)到14米以上，則很有可能會使得煤粉混合物無法實(shí)現(xiàn)有效流動，進(jìn)而影響到攜粉能力，使得煤粉燃燒器的噴口位置處出現(xiàn)結(jié)焦、燒損等情況。因此需要工作人員在使用等離子點(diǎn)火技術(shù)進(jìn)行電站鍋爐點(diǎn)火時，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效控制，保障磨煤機(jī)出口溫度能夠在 75℃到 85℃之間，且在啟動磨煤機(jī)之前能夠有不低于一個小時的實(shí)踐進(jìn)行大流量暖磨，避免其在啟動之后出口溫度在短時間內(nèi)迅速下降，進(jìn)而影響煤粉燃燒。

3.2 等離子斷弧滅火

在等離子點(diǎn)火的初期階段，比較容易出現(xiàn)斷弧的情況，而一旦出現(xiàn)斷弧則極有可能導(dǎo)致電站鍋爐點(diǎn)火失敗，或是爐膛內(nèi)燃燒的煤粉迅速熄滅影響其穩(wěn)燃性。因此從保障電站鍋爐能夠?qū)崿F(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的角度出發(fā)，工作人員需要加大對等離子點(diǎn)火系統(tǒng)斷弧滅火問題的重視力度，通過積極運(yùn)用熱工邏輯，在發(fā)現(xiàn)某一角出現(xiàn)斷弧情況之后，應(yīng)當(dāng)立刻將與斷弧位置相對應(yīng)的磨煤機(jī)出口關(guān)斷門進(jìn)行聯(lián)鎖關(guān)閉，避免磨煤機(jī)受此影響而中斷運(yùn)行。如果出現(xiàn)兩個角先后斷弧的情況時則需要由工作人員，對磨煤機(jī)點(diǎn)火能量進(jìn)行充分檢查，確保其與運(yùn)行條件相符合之后再進(jìn)行點(diǎn)火，從而有效避免出現(xiàn)磨煤機(jī)跳閘的問題。考慮到在使用等離子點(diǎn)火技術(shù)的初始階段，僅只有一套制粉系統(tǒng)投入運(yùn)行使用，因此如果一旦磨煤機(jī)出現(xiàn)跳閘問題，電站鍋爐將會因缺乏足夠的燃料而造成熄火。為了有效避免發(fā)生這一情況，工作人員需要充分運(yùn)用等離子畫面監(jiān)視系統(tǒng)，對各個角中的運(yùn)行電流以及電壓、累計運(yùn)行的時間等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理，如果在等離子畫面監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)某一角突然出現(xiàn)運(yùn)行電流快速增加等不正?，F(xiàn)象時，需要立刻對該角運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保其運(yùn)行參數(shù)能夠恢復(fù)正常狀態(tài)。而考慮到等離子的陰極有著一定的使用期限，通常情況下為 80～ 100小時，因此如果當(dāng)某角出現(xiàn)不穩(wěn)定燃燒且其陰極已經(jīng)運(yùn)行 60個小時以上時，需要及時對該角的陰極材料進(jìn)行更換。

4 結(jié)語

本文通過對運(yùn)用在電站鍋爐當(dāng)中的等離子點(diǎn)火技術(shù)及其實(shí)際運(yùn)用進(jìn)行分析研究，了解到相比于傳統(tǒng)的點(diǎn)火技術(shù)，使用等離子點(diǎn)火技術(shù)之后不僅能夠使得整體點(diǎn)火操作更加簡便、安全，同時等離子點(diǎn)火技術(shù)能夠有效使得煤粉實(shí)現(xiàn)充分燃燒，在大大降低燃油燃料成本的同時也有助于電站踐行綠色環(huán)保、節(jié)能低碳的可持續(xù)發(fā)展理念。而隨著時間的推移以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信在未來，等離子點(diǎn)火技術(shù)還將得到進(jìn)一步優(yōu)化完善，進(jìn)而可以為電站的長久穩(wěn)定發(fā)展提供良好的技術(shù)保障。

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