曹磊

摘 要： 鍋爐在啟爐或低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)耗費(fèi)了大量的柴油，采用等離子點(diǎn)火技術(shù)可以節(jié)約大量的燃油，實(shí)現(xiàn)少油點(diǎn)火和低負(fù)荷下無油穩(wěn)燃。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)由此而產(chǎn)生并得到國家發(fā)改委的大力支持，進(jìn)行廣泛推廣。

關(guān)鍵詞： 鍋爐；等離子；燃油

一、等離子點(diǎn)火概述

與傳統(tǒng)的煤粉燃燒器有些不同的是，等離子燃燒器的點(diǎn)火模型是依靠等離子發(fā)生器產(chǎn)生的溫度很高的等離子體來對燃煤粉進(jìn)行點(diǎn)燃的，一般說來，產(chǎn)生的等離子體的溫度能達(dá)到4000～12000K，等離子體燃燒器屬于內(nèi)燃型燃燒器，當(dāng)煤粉進(jìn)入到燃燒器之后，等離子燃燒器就可以利用高溫等離子體來點(diǎn)燃煤粉。在燃燒器內(nèi)，煤粉可以分級點(diǎn)燃，并且火焰也會(huì)逐漸增大，在燃燒器的噴嘴處可以形成一個(gè)長度為3至10米的火焰，利用等離子體進(jìn)行點(diǎn)火時(shí)每小時(shí)一般可以點(diǎn)燃大約重量為5至15噸，等離子槍的功率十分低，大約為50～300KW，利用等離子體進(jìn)行點(diǎn)火的關(guān)鍵就是分級點(diǎn)燃、使得火焰逐級放大。

二、等離子點(diǎn)火原理

等離子點(diǎn)火裝置利用直流電流（280--350A）在介質(zhì)氣壓5-15Kpa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000K的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10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級發(fā)生了變化，從而加速煤粉的燃燒，大大減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等離子=1/6E燃油）。等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。除此之外，等離子體的再造揮發(fā)份的效應(yīng)可使煤粉比通常情況下提高20%～80%的揮發(fā)份，這對于點(diǎn)燃低揮發(fā)份煤粉有特別的意義。

三、等離子設(shè)備運(yùn)行中常見問題

等離子點(diǎn)火器的使用，在鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷時(shí)，能很好的起到穩(wěn)燃作用，而且能節(jié)約大量的燃油，起到節(jié)能降耗環(huán)保作用，平常機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，每月定期進(jìn)行拉弧試驗(yàn)，所以大部分時(shí)間，等離子點(diǎn)火裝置是處于閑置狀態(tài)，但是閑置不等于完好備用，所以通過日常就地巡檢及與運(yùn)行溝通，可以發(fā)現(xiàn)并解決很多故障前兆，避免等離子點(diǎn)火裝置在需用時(shí)無法正常投用。

1、冷爐點(diǎn)火，等離子點(diǎn)火初期盡可能通過風(fēng)粉配比提高煤粉燃盡率。要及早投入空預(yù)器吹灰，防止由于燃盡率不足，導(dǎo)致煤粉在尾部煙道二次燃燒。等離子點(diǎn)火初期應(yīng)加強(qiáng)飛灰可燃物的監(jiān)測，如飛灰可燃物偏高，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整一、二次風(fēng)速、磨煤機(jī)出力、煤粉細(xì)度、各一次風(fēng)管間的流量分配、點(diǎn)火功率以至更換煤種等，盡可能改善燃燒情況。要防止風(fēng)煤配比不當(dāng)，一、二次風(fēng)量過小，使可燃物進(jìn)入尾部受熱面內(nèi)沉積；或者一、二次風(fēng)量過大，使帶入煙道以至風(fēng)道的可燃物過多。尾部煙道二次燃燒導(dǎo)致空預(yù)器蓄熱元件燒損事故，已在諸多電廠發(fā)生。

2、等離子點(diǎn)火斷弧會(huì)造成嚴(yán)重危害，進(jìn)而影響機(jī)組安全運(yùn)行。等離子點(diǎn)火裝置安裝在鍋爐的兩個(gè)對角，也可以四角安裝，一般在鍋爐啟動(dòng)或者鍋爐燃燒不穩(wěn)時(shí)投入，來維持鍋爐的穩(wěn)定燃燒和冷態(tài)啟動(dòng)，如果此時(shí)有一個(gè)角的等離子斷弧，將影響燃燒效果，若兩個(gè)角的等離子都斷弧，就會(huì)造成爐膛滅火保護(hù)動(dòng)作，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，造成其他設(shè)備聯(lián)動(dòng)，影響安全生產(chǎn)。

3、等離子點(diǎn)火用煤應(yīng)盡可能滿足設(shè)計(jì)煤種。目前對于低揮發(fā)分煤，暫時(shí)沒條件驗(yàn)證。因此，盡可能使用接近設(shè)計(jì)煤種的原煤。對于低灰熔融特性、易于著火的煤種，為了避免等離子燃燒器結(jié)渣，可適當(dāng)提高一次風(fēng)速，但不可過高，防止燃燒效率下降較多，飛灰可燃物大幅度增加。

4、機(jī)組檢修期間，要對等離子陽極組件進(jìn)行清理以及對等離子燃燒器噴口焦塊進(jìn)行清理，要防止拆除腳手架時(shí)導(dǎo)致焦塊二次掉入等離子燃燒器噴口。根據(jù)等離子陰極頭壽命周期，要合理安排時(shí)間更換。避免在機(jī)組啟停、并網(wǎng)期間更換陰極頭。

5、要定期檢查電氣回路，緊固端子，及時(shí)清理盤柜積灰，？加強(qiáng)等離子燃燒器壁溫監(jiān)視，如壁溫異常升高，可考慮檢查噴口是否結(jié)焦、吹掃風(fēng)壓力是否正常。

6、直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐應(yīng)用等離子點(diǎn)火的首要問題是鍋爐啟動(dòng)時(shí)磨煤機(jī)的干燥出力問題。如果沒有熱風(fēng)，磨煤機(jī)就沒有足夠的制粉條件，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的無油啟動(dòng)。在該機(jī)組設(shè)計(jì)方案中，通過在磨煤機(jī)入口熱風(fēng)道上增加等離子暖風(fēng)器，使磨煤機(jī)在鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)初期即可投入運(yùn)行。但暖風(fēng)器在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的主要問題是經(jīng)暖風(fēng)器加熱后一次風(fēng)溫實(shí)際只有130℃左右，遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)值。

四、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的調(diào)試

1、壓縮空氣系統(tǒng)的調(diào)試

（1）檢查壓縮空氣系統(tǒng)安裝的完整性：對壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)備、管道、閥門、壓力表等進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)連接正確，沒有安裝缺陷。（2）如果供有空壓機(jī)，按操作規(guī)程啟動(dòng)空壓機(jī)（最好是空壓機(jī)廠家調(diào)試人員在場的情況下）。（3）先不用軟管連接等離子發(fā)生器，打開壓縮空氣系統(tǒng)母管進(jìn)氣手動(dòng)閥，離子點(diǎn)火器手動(dòng)球閥和電動(dòng)球閥全開，對各角管路進(jìn)行吹掃。（4）吹掃完畢后連接上等離子發(fā)生器，打開壓縮空氣系統(tǒng)母管進(jìn)氣手動(dòng)閥，檢查系統(tǒng)內(nèi)各壓力表指示的正確性，檢查各閥門連接處有無泄漏現(xiàn)象。（5）壓縮空氣壓力調(diào)整至0.02Mpa，將等離子發(fā)生器的電子發(fā)射槍手搖至中間位置后，再調(diào)整壓力至0.015Mpa，用萬用表檢查壓力開關(guān)是否閉合，，減小系統(tǒng)內(nèi)壓縮空氣壓力，檢查壓力開關(guān)的斷開情況。

2、冷卻水系統(tǒng)的調(diào)試

（1）檢查并確認(rèn)冷卻水箱內(nèi)干凈、無雜物。（2）檢查冷卻水系統(tǒng)安裝的完整性：對冷卻水箱、水泵、換熱器、管道閥門、壓力表、水位表等進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)連接無誤，沒有安裝缺陷，同時(shí)確定各閥門的開關(guān)是否正確。（3）打開冷卻水補(bǔ)水管上的閥門，給冷卻水箱補(bǔ)化學(xué)水至半箱水位。（4）給冷卻水泵控制箱送電，在就地啟動(dòng)一臺(tái)冷卻水泵進(jìn)行試轉(zhuǎn)，檢查管路中各閥門、儀表接口處有無滲漏現(xiàn)象，檢查系統(tǒng)中各壓力表指示是否正確，檢查水泵就地控制箱中事故按鈕的動(dòng)作情況，同時(shí)應(yīng)注意水泵不能長時(shí)間憋壓運(yùn)行。（5）短接等離子發(fā)生器進(jìn)、回水軟管，水泵啟動(dòng)后，沖洗冷卻水管路。（6）管道沖洗完后，停止水泵。將水箱內(nèi)的存水全部放掉，重新給水箱上水至滿水位。（7）正確連接等離子發(fā)生器與進(jìn)、回水軟管，按順序逐一打開等離子發(fā)生器的進(jìn)、回水閥，證明所有回水管均有水流出。

3、一次風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)試

逐一檢查風(fēng)粉管道、風(fēng)門及控制、變頻給粉裝置及控制、煤粉混合裝置、管道補(bǔ)償裝置、支吊架及風(fēng)速監(jiān)測系統(tǒng)等。

中儲(chǔ)式等離子點(diǎn)火燃燒器的一次風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)試：（1）檢查一次風(fēng)系統(tǒng)安裝的完整性：對一次風(fēng)管道、等離子燃燒器等進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)沒有安裝缺陷。（2）在一次風(fēng)系統(tǒng)具備通風(fēng)條件后，檢查一次風(fēng)在線測量裝置指示是否正確。

直吹式等離子點(diǎn)火燃燒器的一次風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)試：（1）一次風(fēng)系統(tǒng)的冷態(tài)調(diào)試可安排在鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)過程中進(jìn)行，也可安排在鍋爐吹管前的試點(diǎn)火過程中進(jìn)行。（2）檢查一次風(fēng)系統(tǒng)安裝的完整性：對暖風(fēng)器前后風(fēng)道、暖風(fēng)器、來汽及疏水管路、閥門、等離子燃燒器及風(fēng)箱等進(jìn)行外觀檢查，確認(rèn)沒有安裝缺陷。（3）檢查暖風(fēng)器吊架安裝情況，將彈簧吊架調(diào)整至適當(dāng)位置。

五、結(jié)語

等離子點(diǎn)火技術(shù)是源自俄羅斯的一種新型節(jié)約能源的技術(shù)，目前等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的改造費(fèi)用比較高，對改造的點(diǎn)火煤粉層的改動(dòng)比較大，尤其是燃燒器的擺角被固定，不能調(diào)節(jié)，對鍋爐的燃燒調(diào)節(jié)造成了較大的影響，同時(shí)燃燒器的附近結(jié)焦比較嚴(yán)重，等離子點(diǎn)火陰極的使用壽命短，達(dá)不到預(yù)期。作為一種新型的能源節(jié)約技術(shù)，使用等離子點(diǎn)火技術(shù)可以節(jié)約燃煤的使用，也比較環(huán)保，但是應(yīng)用的前景不是很樂觀。等離子點(diǎn)火技術(shù)需要在應(yīng)用中不斷的改進(jìn)，以真正的達(dá)到使用國內(nèi)不同的煤種都能點(diǎn)火成功，對燃燒器的改動(dòng)應(yīng)該盡量的少，避免影響鍋爐的原有燃燒特性，這需要國內(nèi)所有等離子點(diǎn)火系統(tǒng)研究生產(chǎn)單位與使用單位共同協(xié)作，在使用中改進(jìn)缺點(diǎn)保持優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)這項(xiàng)能源節(jié)約技術(shù)在中國的推廣使用，達(dá)到節(jié)約能源的目的。