電站鍋爐等離子點(diǎn)火注意事項(xiàng)

張濟(jì)顯，王登香，陳天順

(大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008)

等離子點(diǎn)火就是以大功率直流電弧形成的“火核”直接點(diǎn)燃煤粉，相對(duì)于燃油點(diǎn)火方式，等離子點(diǎn)火方式利弊共存。

1 煤粉濃度對(duì)著火穩(wěn)定性的影響

等離子燃燒器內(nèi)部采用了撞擊式濃縮塊，獲得點(diǎn)火區(qū)相對(duì)較高的煤粉濃度。等離子點(diǎn)火的原理是濃相煤粉通過等離子“火核”，使煤粉受到高溫作用，在極短的時(shí)間內(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，并為淡相煤粉提供高溫?zé)嵩矗沟嗝悍垡惭杆僦穑罱K形成穩(wěn)定的燃燒火炬。煤粉濃度大，通過等離子“火核”時(shí)釋放出的揮發(fā)分就多，著火就穩(wěn)定。影響煤粉濃度的因素主要是磨煤機(jī)出力和一次風(fēng)速。然而點(diǎn)火初期磨煤機(jī)出力主要受鍋爐金屬溫升速率限制，所以從運(yùn)行角度提高等離子燃燒器煤粉濃度的主要方法是通過控制一次風(fēng)量來降低一次風(fēng)速。

降低一次風(fēng)速需防止煤粉管道積粉甚至堵塞，還要防止燃燒器噴口處結(jié)焦。煤粉著火時(shí)主要是揮發(fā)分在燃燒。鍋爐啟動(dòng)初期，因爐膛溫度低，固定碳的著火點(diǎn)離燃燒器已有相當(dāng)?shù)木嚯x，可以不考慮燃燒器結(jié)焦問題，因此從理論上說，在保證煤粉管道不積粉的情況下，一次風(fēng)速越低越好。這需要有一定的經(jīng)驗(yàn)積累，因?yàn)殡S著磨煤機(jī)出力的逐漸上升，一次風(fēng)速也相應(yīng)上升才能保證制粉系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且煤粉管道內(nèi)壁的光潔度也會(huì)對(duì)一次風(fēng)速提出一定要求。一般情況下，冷爐點(diǎn)火初期煤粉與一次風(fēng)的濃度比在0.35～0.55 kg/kg范圍內(nèi)，一次風(fēng)速在18～22 m/s范圍內(nèi)較為合適，熱態(tài)時(shí)可寬松些。

冷爐點(diǎn)火時(shí)，制粉熱風(fēng)的熱量不足，降低一次風(fēng)速會(huì)使磨煤機(jī)出口溫度相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較低，但對(duì)于著火穩(wěn)定性來說，較低的一次風(fēng)速能有效提高通過“火核”的煤粉濃度，遠(yuǎn)比維持較高的磨煤機(jī)出口溫度重要。

2 燃燒器金屬超溫

對(duì)等離子點(diǎn)火時(shí)維持火焰的穩(wěn)定性來說，煤粉濃度越高越好。然而煤粉揮發(fā)分是在等離子燃燒器內(nèi)部著火，被一次風(fēng)吹進(jìn)爐膛的，并且隨著磨煤機(jī)出力的逐漸增大，揮發(fā)分的量在增大，爐內(nèi)熱量的提高使大量碳元素在燃燒器附近燃燒并輻射熱量，所以過高的煤粉濃度會(huì)使燃燒器內(nèi)部熱量過大，從而導(dǎo)致燃燒器金屬超溫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成燃燒器結(jié)焦、燒損。

一般情況下，當(dāng)?shù)入x子燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出力達(dá)到40 t/h時(shí)，就要準(zhǔn)備啟動(dòng)下一臺(tái)磨煤機(jī)，盡量不要讓等離子燃燒器對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出力超過45 t/h。所以，監(jiān)視等離子燃燒器壁溫是必要的，任何一處壁溫應(yīng)≯400 ℃。當(dāng)燃燒器前端壁溫升到350 ℃時(shí)需進(jìn)行控制，主要方法是適當(dāng)增大一次風(fēng)量，減少給煤量，其次是降低拉弧電流(有造成電弧不穩(wěn)定甚至斷弧的風(fēng)險(xiǎn)，不建議這樣做)。任一點(diǎn)壁溫達(dá)到600 ℃仍不能有效控制時(shí)，應(yīng)停弧并檢查燃燒器是否有燒焦現(xiàn)象。

3 點(diǎn)火初期嚴(yán)重的不完全燃燒

煤粉在等離子燃燒器中燃燒的時(shí)間很短，燃燒成分主要是煤粉在高溫下發(fā)生電熱化學(xué)反應(yīng)裂解出的大量揮發(fā)分，未燃的固體碳噴入爐膛內(nèi)繼續(xù)燃燒。鍋爐啟動(dòng)初期爐內(nèi)溫度低，不足以維持固定碳燃燒，因此有大量固定碳在遠(yuǎn)離燃燒器的過程中熄滅，不完全燃燒現(xiàn)象非常嚴(yán)重，埋下了爐膛爆燃及尾部煙道再燃燒的隱患。啟動(dòng)過程中，保持空氣預(yù)熱器連續(xù)吹灰是非常重要的，另外較低的一次風(fēng)速有助于保證燃燒器穩(wěn)定著火，提高煤粉細(xì)度對(duì)減輕這種危害起到很好的作用，也應(yīng)對(duì)二次風(fēng)進(jìn)行必要的調(diào)整。

在鍋爐采用等離子點(diǎn)火啟動(dòng)過程中要避免煤、油混燃，因?yàn)榛烊紩?huì)加大爐膛爆燃及尾部煙道再燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。

4 冷卻水泄漏

較長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，等離子發(fā)生器的陰、陽極頭會(huì)被電弧擊穿，另外絕緣瓷套的破裂、連接軟管及相關(guān)墊圈的老化等，都會(huì)造成冷卻水泄漏。漏水可能使等離子發(fā)生器電氣部分發(fā)生短路，還可能因?yàn)槁┏龅乃亓髦撩悍酃艿朗姑悍凼艹?、堵塞管道。所以一旦發(fā)生漏水，應(yīng)及時(shí)隔離冷卻水并進(jìn)行消缺。

如果外觀上難以判斷是否漏水，可采用隔離冷卻水的方法進(jìn)行判斷。具體操作方法是：先關(guān)閉冷卻水回水閥，再關(guān)閉冷卻水進(jìn)水閥，觀察冷卻水壓力是否能維持。如果冷卻水壓力較快下降，則可判斷為漏水。

不同漏水情況的危害性不同。陰、陽極頭漏水會(huì)直接造成點(diǎn)火器不能拉弧。鍋爐運(yùn)行中，水被一次風(fēng)吹進(jìn)爐膛，會(huì)影響煤粉著火的穩(wěn)定；陰、陽極連接軟管漏水，則發(fā)生電氣部分短路的風(fēng)險(xiǎn)很大。如果在鍋爐啟動(dòng)前，尚無一次風(fēng)的情況下，等離子點(diǎn)火器已經(jīng)發(fā)生漏水，則水會(huì)進(jìn)入煤粉管道并在爐前最低段蓄積。所以日常檢查維護(hù)很重要，尤其是陰極頭擊穿發(fā)生的頻率較高，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行時(shí)間定期進(jìn)行更換。另外，鍋爐啟動(dòng)之前，應(yīng)對(duì)所有等離子點(diǎn)火器進(jìn)行檢查。

5 等離子點(diǎn)火對(duì)爐膛初始溫度的要求

鍋爐啟動(dòng)初期爐膛溫度低于固定碳著火點(diǎn)溫度，是造成煤粉嚴(yán)重不完全燃燒的主要原因。因煙氣內(nèi)水蒸氣含量高，煙氣溫度低于其露點(diǎn)溫度時(shí)，將有大量水汽在鍋爐尾部受熱面處凝結(jié)，如同酸雨，不僅會(huì)造成低溫腐蝕，還會(huì)使鍋爐省煤器灰斗受潮，灰管堵塞。解決方法是，在鍋爐點(diǎn)火之前，通過給水蒸氣連續(xù)加溫，并經(jīng)過鍋爐形成閉式循環(huán)來加熱鍋爐(不同鍋爐循環(huán)方式不同)，以提高鍋爐點(diǎn)火前的初始溫度，使省煤器和水冷壁金屬溫度達(dá)80℃以上，最好在100 ℃以上，再進(jìn)行鍋爐點(diǎn)火。另外，需縮短鍋爐點(diǎn)火前引、送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，最好在風(fēng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后立刻點(diǎn)火，以減小鍋爐初始溫度損失。這樣，煤粉不完全燃燒的量將大大減小，不完全燃燒的時(shí)間也大大縮短，而尾部受熱面處水汽凝結(jié)的問題也可以完全解決。