等離子點(diǎn)火技術(shù)在電站鍋爐調(diào)試中的應(yīng)用與探索

李國(guó)敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學(xué)研究院,浙江杭州 310030)

等離子點(diǎn)火技術(shù)在電站鍋爐調(diào)試中的應(yīng)用與探索

李國(guó)敏 鄢傳武 李明

(華電電力科學(xué)研究院,浙江杭州 310030)

隨著等離子點(diǎn)火技術(shù)的逐漸成熟、安全性能的不斷提高,許多大型新建火電機(jī)組鍋爐在點(diǎn)火方式上均引入了等離子點(diǎn)火技術(shù)。本文介紹了常規(guī)等離子點(diǎn)火技術(shù)的系統(tǒng)組成和工作原理,以某電廠3、4號(hào)機(jī)組調(diào)試中各階段的應(yīng)用實(shí)例,指出了鍋爐冷態(tài)等離子點(diǎn)火的具體操作流程,以及在整個(gè)調(diào)試過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題和解決方法。

電站鍋爐 等離子 冷態(tài)點(diǎn)火

隨著國(guó)際油價(jià)的不斷攀升，大型燃煤電廠基建調(diào)試期間燃油費(fèi)用所占的比重越來(lái)越高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出《電力建設(shè)工程預(yù)算定額 第六冊(cè)調(diào)試工程(2006版)》中的費(fèi)用。為了更好的控制成本，提高火電機(jī)組調(diào)試及正常運(yùn)行期間的經(jīng)濟(jì)性，許多大型新建火電機(jī)組均引入了等離子點(diǎn)火技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)少燒油或不燒油；因此鍋爐等離子冷態(tài)點(diǎn)火技術(shù)的安全、可靠性成為當(dāng)前一個(gè)重要的課題。

1 設(shè)備概況

某電廠二期擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)安裝2×300MW燃煤亞臨界中間再熱供熱汽輪發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組所配鍋爐為武漢鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為WGZ1100/17．5-1型的亞臨界參數(shù)一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐。電廠為了節(jié)省基建成本，提高生產(chǎn)期間的經(jīng)濟(jì)效益，將機(jī)組鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)由大油槍烘爐點(diǎn)火方式更改為等離子點(diǎn)火方式。在鍋爐的最下層，將A磨燃燒器改為專(zhuān)用的等離子燃燒器，加裝等離子點(diǎn)火系統(tǒng)及附屬的圖像火檢系統(tǒng)；為了滿(mǎn)足磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的出口風(fēng)溫，在A磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)道上加裝暖風(fēng)器。

2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3號(hào)機(jī)組吹管期間，鍋爐成功實(shí)現(xiàn)了等離子燃燒器的應(yīng)用。等離子點(diǎn)火具體操作如下：

(1)檢查等離子點(diǎn)火輔助系統(tǒng)，確保等離子燃燒器冷卻水水量、水壓及火檢冷卻風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)壓滿(mǎn)足運(yùn)行要求。冷卻水壓力一般控制在0．35-0．45MPa，火檢冷卻風(fēng)壓力為6．5KPa。(2)啟動(dòng)鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)，保持A、E磨煤機(jī)通風(fēng)；控制機(jī)側(cè)輔汽聯(lián)箱壓力穩(wěn)定，緩慢投入A磨煤機(jī)暖風(fēng)器，保持疏水通暢；逐漸加大磨煤機(jī)通風(fēng)量至30T/H左右，將磨煤機(jī)入口風(fēng)溫升高至150℃以上。(3)控制磨煤機(jī)入口一次風(fēng)母管壓力在穩(wěn)定在4．5KPa左右，進(jìn)行點(diǎn)火前試?yán)≡囼?yàn)，確保四個(gè)等離子燃燒器均在可點(diǎn)燃狀態(tài)；然后在DCS畫(huà)面將磨煤機(jī)狀態(tài)操作至“等離子模式”，四角等離子依次拉弧。(4)逐漸加大磨煤機(jī)通風(fēng)量，控制磨煤機(jī)粉管風(fēng)速在16-17m/s，磨煤機(jī)出口混合風(fēng)溫在85℃左右；啟動(dòng)磨煤機(jī)、給煤機(jī)，控制給煤量在20T/H；若點(diǎn)火后60s-120s內(nèi)在等離子火焰電視內(nèi)觀察到各個(gè)角火焰明亮，有火焰燃燒，鍋爐負(fù)壓穩(wěn)定在-200至+200Pa，說(shuō)明等離子已冷態(tài)點(diǎn)火成功；緩慢降低磨煤機(jī)出力至12-15T/H，穩(wěn)定磨煤機(jī)出口風(fēng)溫在75℃；并安排運(yùn)行人員巡檢設(shè)備，在爐膛就地觀火孔觀察實(shí)際燃燒狀況，進(jìn)行初步燃燒調(diào)整。(5)等離子點(diǎn)火初期，由于爐膛溫度較低，煤粉燃盡率約為40%左右，大量的未燃燒煤粉堆積在鍋爐尾部水平煙道及空預(yù)器內(nèi)；為防止出現(xiàn)鍋爐尾部再燃燒事故，空預(yù)器吹灰務(wù)必保持連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，吹灰參數(shù)符合要求。(6)根據(jù)鍋爐升溫、升壓情況，及時(shí)調(diào)整磨煤機(jī)出力，控制鍋爐兩側(cè)出口煙溫緩慢上升，水冷壁受熱面無(wú)明顯壁溫偏差。(7)隨著鍋爐熱負(fù)荷的升高，運(yùn)行參數(shù)逐步達(dá)到吹管方案要求；3號(hào)機(jī)組從鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火到吹管結(jié)束，共耗時(shí)5天。(8)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)在吹管期間運(yùn)行狀況良好，鍋爐燃燒穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)因斷弧造成爐膛滅火現(xiàn)象，順利實(shí)現(xiàn)了鍋爐無(wú)油點(diǎn)火吹管，為電廠節(jié)省了大筆燃油費(fèi)用。

3 等離子點(diǎn)火在調(diào)試過(guò)程中注意事項(xiàng)

3.1 運(yùn)行參數(shù)控制問(wèn)題

由于鍋爐采用冷態(tài)等離子點(diǎn)火方式，各系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的選擇與控制對(duì)于能否成功點(diǎn)燃煤粉及實(shí)現(xiàn)爐膛燃燒穩(wěn)定至關(guān)重要。最大影響因素為磨煤機(jī)粉管一次風(fēng)速。試驗(yàn)表明，點(diǎn)火時(shí)磨煤機(jī)粉管一次風(fēng)速一般控制在14-18m/s；若運(yùn)行風(fēng)速小于14m/s，則出現(xiàn)煤粉混合物流動(dòng)性能不足、攜粉能力下降，引起煤粉燃燒器噴口結(jié)焦、燒損，嚴(yán)重時(shí)造成煤粉在粉管內(nèi)堆積、堵塞。若風(fēng)速大于18m/s，在給煤量一定的情況下，由于等離子最大點(diǎn)火能量的限制、風(fēng)粉混合物濃度的降低，不容易點(diǎn)燃煤粉；或點(diǎn)火后由于風(fēng)速高造成著火延時(shí)，引起燃燒不穩(wěn)和飛灰含碳量高。合理的磨煤機(jī)出口溫度對(duì)于等離子點(diǎn)火同樣重要。一般情況下控制磨煤機(jī)出口溫度在75-85℃；磨煤機(jī)啟動(dòng)前須保持大流量、長(zhǎng)時(shí)間的暖磨，暖磨時(shí)間控制在1個(gè)小時(shí)及以上，從而保證磨煤機(jī)啟動(dòng)后出口溫度不至于下降太快，溫度及早回升至正常運(yùn)行值，保證燃燒。爐膛出口溫度高低對(duì)于鍋爐燃燒穩(wěn)定至關(guān)重要。等離子點(diǎn)火初期，爐膛出口溫度低，造成煤粉燃盡率低，飛灰含碳量高；試驗(yàn)表明，在等離子點(diǎn)火初期，飛灰含碳量高達(dá)25%，容易出現(xiàn)波動(dòng)滅火現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成鍋爐尾部再燃燒現(xiàn)象。因此磨煤機(jī)啟動(dòng)后，在滿(mǎn)足鍋爐升溫、升壓曲線的情況下，應(yīng)盡早投入第二套制粉系統(tǒng)，提高爐膛出口溫度。

3.2 等離子斷弧滅火問(wèn)題

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)在基建調(diào)試期間容易出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)角先后斷弧現(xiàn)象。因此一般的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)為了保證鍋爐運(yùn)行安全，其熱工邏輯為當(dāng)某一角斷弧時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)出口關(guān)斷門(mén)，磨煤機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；當(dāng)兩個(gè)角同時(shí)斷弧時(shí)，磨煤機(jī)由于點(diǎn)火能量不滿(mǎn)足運(yùn)行條件，磨煤機(jī)跳閘。由于鍋爐等離子點(diǎn)火初期只有一套制粉系統(tǒng)投運(yùn)，當(dāng)磨煤機(jī)跳閘時(shí)必然造成鍋爐失去全部燃料而滅火，因此運(yùn)行中如何減少甚至杜絕兩個(gè)角斷弧是至關(guān)重要的問(wèn)題。為了防止此等現(xiàn)象的發(fā)生，運(yùn)行人員監(jiān)盤(pán)時(shí)應(yīng)時(shí)刻注意DCS“等離子畫(huà)面”中各個(gè)角的運(yùn)行電壓、電流及累計(jì)運(yùn)行時(shí)間；特別是某個(gè)角的運(yùn)行電流大幅擺動(dòng)或明顯增大時(shí)，須及時(shí)調(diào)整該角的運(yùn)行參數(shù)，使其恢復(fù)正常運(yùn)行值；另一方面，等離子陰極使用壽命只有80-100小時(shí)，當(dāng)某個(gè)角的陰極材料已運(yùn)行超過(guò)60小時(shí)時(shí)，經(jīng)過(guò)調(diào)整此角的燃燒狀態(tài)仍然不穩(wěn)定，要考慮盡早更換陰極材料。

4 結(jié)語(yǔ)

某電廠3號(hào)爐從吹管到168h整套起動(dòng)結(jié)束僅用油60t左右，而一般使用油槍烘爐點(diǎn)火的300MW機(jī)組單臺(tái)鍋爐調(diào)試期間用油量在500t左右。在鍋爐吹管及整套試運(yùn)過(guò)程中等離子燃燒系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，燃燒正常，安全可靠；吹管過(guò)程創(chuàng)零燃油紀(jì)錄，極大的節(jié)省了基建成本。機(jī)組投產(chǎn)后，在機(jī)組啟停過(guò)程中或由于燃燒惡化使用等離子燃燒方式穩(wěn)燃時(shí)同樣可以節(jié)省燃油，提高經(jīng)濟(jì)效益。

[1]DLZ-200型等離子點(diǎn)火裝置技術(shù)及應(yīng)用.煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)有限公司,2000.

[2]武漢鍋爐股份有限公司.WGZ1100/17.5-1型鍋爐運(yùn)行說(shuō)明書(shū)[Z].2007.

[3]李玉貴,王天包,任衍輝等.離子點(diǎn)火技術(shù)在鍋爐啟動(dòng)調(diào)試中的應(yīng)用[J].吉林電力,2005(3).