曹建強

摘要：通過對直流燃燒器等離子點火影響因素的分析，從煤質(zhì)、等離子裝置維護、等離子載體風(fēng)量調(diào)整、制粉系統(tǒng)通風(fēng)量和溫度調(diào)整、煤粉濃度及二次風(fēng)配比調(diào)整等方面提出提高等離子點火成功率的措施，有效提高等離子一次點火成功率，降低爐膛爆燃風(fēng)險。

關(guān)鍵字：直流燃燒器;等離子;點火;成功率

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)，鍋爐型號為：SG-2084/25.4-M979，型式為超臨界參數(shù)變壓直流爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣。設(shè)計主燃料為煙煤。鍋爐采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)，煤粉燃燒器為四角布置、順時針切圓燃燒、擺動式燃燒器，燃燒器共設(shè)置6層煤粉噴嘴，在A層各煤粉噴嘴中布置有煙臺龍源生產(chǎn)的DLZ-200-IV型等離子點火裝置，制粉系統(tǒng)配置6臺ZGM113N型中速輥式磨煤機。投產(chǎn)以來，鍋爐點火多數(shù)情況實現(xiàn)了等離子點火一次成功、全程無油點火，但也存在著少數(shù)情況等離子點火不成功的現(xiàn)象，對鍋爐的安全運行構(gòu)成威脅。

1等離子點火不成功的原因

1.1煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種

煤質(zhì)偏離設(shè)計煤種后，入爐煤成份發(fā)生變化，其中對等離子點火影響較大的是水份、灰份和揮發(fā)份的含量。煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒過程中首先是揮發(fā)份受熱析出燃燒，其次才是碳粒的燃燒，揮發(fā)份含量愈高，煤粉越容易點燃。水份、灰份含量的升高，一方面造成著火熱的增加，另一方面造成爐膛溫度的降低，均不利于煤粉的順利點燃。

1.2載體風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)

等離子載體風(fēng)量是否合適，關(guān)系到等離子能否正常啟弧并點燃煤粉，載體風(fēng)量高，在啟弧瞬間會因為大量冷風(fēng)吹弧造成啟弧困難，并且啟弧后，電弧穩(wěn)定性差，弧長短，點燃煤粉能力差，載體風(fēng)量小，電弧剛性差，對煤粉的點燃能力也不是很好，同時還會造成陽極的壽命大幅縮短。

1.3磨煤機暖磨不充分

磨煤機暖磨時間短，雖燃磨煤機出口溫度達到磨煤機啟動溫度要求（一般煙煤為75℃），但磨煤機內(nèi)研磨部件并未充分暖透，原煤進入磨煤機后磨煤機出口溫度會快速下降，造成煤粉點燃困難。

1.4磨煤機通風(fēng)量調(diào)整不當(dāng)

直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機的通風(fēng)量既要滿足磨煤機內(nèi)干燥煤粉的要求，又要滿足攜帶煤粉的要求。在采用等離子點火的過程中，制粉系統(tǒng)在滿足上述要求的情況下，通風(fēng)量要盡可能小，過大的通風(fēng)量不但增加煤粉的著火熱，導(dǎo)致點火困難，而且在著火的過程中，由于著火點的推遲，致使著火穩(wěn)定性變差，受到擾動后容易熄火。

1.5煤粉濃度偏低

等離子點燃煤粉的過程中，煤粉先通過高溫等離子“火核”，迅速釋放出揮發(fā)份，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒，煤粉濃度越高，釋放出的揮發(fā)份越多，煤粉越容易點燃，著火也越穩(wěn)定。直吹式制粉系統(tǒng)在鍋爐點火初期，煤粉濃度低，造成鍋爐點火困難，煤粉燃燒穩(wěn)定性差。

1.6二次風(fēng)配比調(diào)整不當(dāng)

等離子點火初期，鍋爐燃燒強度低，著火穩(wěn)定性差，此時，如果在等離子點火區(qū)域二次風(fēng)配比大、剛性強，將造成二次風(fēng)過早與一次風(fēng)混合，降低燃燒區(qū)域溫度，導(dǎo)致煤粉的著火困難。

1.7等離子陰、陽極頭壽命影響

等離子陰、陽極頭的一般壽命在70h、300h，但在實際運行中陰、陽極頭的壽命評估較為困難。陰、陽極頭接近失效時，會在陰、陽極表面燒蝕形成坑、洞，造成等離子拉弧不穩(wěn)，出現(xiàn)頻繁斷弧的現(xiàn)象。

1.8等離子燃燒器中心筒磨損

等離子燃燒器的點火過程是在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大。點火過程中等離子體在燃燒器的中心筒中先形成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，在3～10秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)份，從而迅速燃燒。等離子燃燒器長時間運行后，煤粉會將燃燒器的中心筒磨穿，影響火核區(qū)域局部高溫環(huán)境的形成，造成等離子初始點火困難。

2提高等離子點火成功率的途徑

2.1保障等離子點火的煤質(zhì)要求

鍋爐冷爐點火時，要保證入爐煤質(zhì)滿足等離子點火系統(tǒng)對煤質(zhì)的要求，對采用煙煤的等離子點火系統(tǒng)，要求入爐煤質(zhì)：灰份Aar≤35%，水份Mar≤10%，揮發(fā)份Var≥18%。避免灰份、水份過高、揮發(fā)份過小造成等離子點火失敗。

2.2調(diào)整合適的等離子載體風(fēng)量

等離子載體風(fēng)量的大小，可以間接的從載體風(fēng)壓的大小進行判斷，一般要求等離子載體風(fēng)壓保持在8～10kpa。鍋爐點火前，應(yīng)對等離子載體風(fēng)壓進行一次核查，防止壓力表指示不準(zhǔn)造成的載體風(fēng)壓誤判。

2.3磨煤機暖磨要充分，保持較高的磨煤機出口溫度

機組啟動中，提前進行鍋爐等離子暖風(fēng)器的暖管操作，要保證在鍋爐點火前等離子暖風(fēng)器的蒸汽側(cè)投運正常。一次風(fēng)機啟動后，調(diào)整等離子燃燒器對應(yīng)磨煤機的通量量，及時進行磨煤機的暖磨操作，暖磨的時間要足夠長，要將磨煤機內(nèi)的研磨部件暖透，只有這樣，投運給煤機后，磨煤機出口溫度才不會下降太多。要適當(dāng)保持較高的磨煤機出口溫度，減少煤粉在等離子燃燒器中吸取的著火熱。

2.4調(diào)整合適的磨煤機通風(fēng)量

等離子點火時，燃燒器點火斷面的風(fēng)粉流速一般應(yīng)控制在18m/s，各一次風(fēng)管的風(fēng)速測量偏差不宜過大，風(fēng)速測量偏差較大時應(yīng)進行一次風(fēng)管的調(diào)平，各一次風(fēng)管的風(fēng)速測量裝置應(yīng)定期進行標(biāo)定，防止風(fēng)速測量裝置指示不準(zhǔn)造成誤判。磨煤機的通風(fēng)量以65～70T/h為宜，磨煤機的通風(fēng)量、一次風(fēng)管風(fēng)速、磨煤機入口調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度大小三個參數(shù)應(yīng)相互驗證一致。

2.5等離子點火過程中煤粉濃度要適當(dāng)

在等離子燃燒器開始投入的時候，短時間內(nèi)應(yīng)適當(dāng)提高磨煤機的出力，一般將磨煤機出力增加至25T/h，磨煤機較大的出力有利于提高煤粉濃度和縮短著火時間，待煤粉點燃且燃燒穩(wěn)定后再降低磨煤機出力，滿足鍋爐升溫升壓曲線的要求。

2.6等離子燃燒區(qū)域二次風(fēng)配比不宜過大

控制等離子燃燒區(qū)域的二次風(fēng)門開度不宜過大，一般以20%為宜，控制二次風(fēng)與爐膛差壓在381KPa，過大的二次風(fēng)檔板開度和二次風(fēng)與爐膛差壓都將導(dǎo)致等離子燃燒區(qū)域的二次風(fēng)量配比升高，對等離子點火帶來不利影響。鍋爐點火完成后，對二次風(fēng)檔板的調(diào)整要緩慢，避免因二次風(fēng)門調(diào)整幅度過大引起鍋爐燃燒的波動和點火失敗。

2.7加強對等離子燃燒器的檢查維護

鍋爐點火前，檢查等離子裝置陰、陽極頭累計工作時間不超過50h、200h，在陰、陽極頭累計工作時間達到上述數(shù)值時，應(yīng)安排檢修人員對其燒蝕情況進行檢查，燒蝕情況嚴(yán)重或累計工作時間達到使用壽命（一般陰極70h、陽極300h）時應(yīng)進行更換，防止在鍋爐點火過程中出現(xiàn)等離子斷弧引發(fā)鍋爐燃燒事故。定期利用鍋爐檢修的機會對等離子燃燒器進行檢查，發(fā)現(xiàn)燃燒器中心筒磨損嚴(yán)重時應(yīng)進行修復(fù)或安排更換。

3結(jié)語

通過穩(wěn)定鍋爐點火期間的入爐煤質(zhì)、定期對等離子點火系統(tǒng)的檢查維護和鍋爐點火期間對磨煤機通風(fēng)量、出口溫度等參數(shù)的良好控制，有效提高了鍋爐等離子點火系統(tǒng)的一次點火成功率，降低了等離子點火過程中爐膛爆燃的風(fēng)險。

參考文獻：

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