超临界锅炉等离子点火系统调试运行方案研究

杨若朴

超临界锅炉等离子点火系统调试运行方案研究

杨若朴

（华北电力大学电气与电子工程学院，河北 保定 071003）

针对电站燃煤锅炉等离子点火系统运行中经常存在燃烧器结焦、阴极头寿命短等问题，以某600 MW超临界燃煤锅炉为例，介绍了该点火系统分系统调试方案及锅炉启动过程中点火系统调试方案，可为同类机组提供参考。

超临界；等离子点火系统；调试运行方案；停运方案

等离子点火技术在燃煤电厂锅炉的启停及低负荷稳燃运行时，具有良好的节能（节油）效果，已经广泛应用于电站燃煤锅炉上，尤其是各类燃烧烟煤及优质贫煤的锅炉上［1-2］。然而，在等离子点火系统使用过程中，尤其是在点火调试阶段，经常出现等离子燃烧器被烧坏、燃烧器结焦、断弧以及由于阴极头寿命较短需要频繁更换等现象［3-6］。造成点火系统在启动以及运行过程中存在问题的原因是多方面的，目前很多电厂在调试过程中，仅仅进行点火系统分系统的单独调试，没有充分重视点火系统与整套机组的整体调试。因此，做好点火系统的整体调试尤为必要，一套完备的点火系统调试运行方案是顺利完成点火系统调试运行的保障。

1 设备系统及等离子点火系统技术规范

1.1 设备系统

某600 MW超临界燃煤发电机组，锅炉型号为DG-1910／25.4-Ⅱ，为超临界参数、一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣的变压直流锅炉。设计煤种为淮南烟煤，校核煤种为混煤。制粉系统采用中速磨煤机正压直吹式冷一次风机制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，其中5台运行，1台备用。

该锅炉设置2层等离子点火燃烧器（每层4只），分别对应最下两层的A、B层燃烧器。该点火系统配备2台升压泵，1用1备。最低不投运等离子点火装置的稳燃负荷为35%BMCR。

1.2 等离子点火系统组成及技术规范

该点火系统由等离子点火设备及其辅助系统组成。等离子点火设备由等离子发生器、等离子燃烧器、电源控制柜、隔离变压器等组成；辅助系统由载体空气系统、冷却水系统、热控系统、图像火检系统、冷炉制粉系统、一次风在线监测系统、等离子燃烧器壁温监测装置等组成。

由于等离子发生器的等离子载体对空气有稳压、干燥、洁净的要求，因此，利用电厂仪表压缩空气系统作为载体风系统，当等离子发生器停止工作时，改由旁路阀提供吹扫风。吹扫风及载体风均采用压缩空气系统，在等离子发生器投运和停运吹扫时，单只等离子发生器的压缩空气消耗量分别为100 Nm3／h和50 Nm3／h。

该机组锅炉在相应制粉系统中设置一次风加热装置，暖风器加装在磨煤机入口一次热风管道上，当锅炉冷态启动时，可利用该暖风器将磨煤机入口热风加热［7］。蒸汽加热器的汽源取自辅汽系统，单台磨煤机耗汽量为6 t／h，系统疏水引至锅炉启动疏水扩容器中。

为了监视等离子点火燃烧器的火焰情况，方便运行人员进行燃烧调整，在每个等离子点火燃烧器上分别安装1套图像火检装置。在燃烧器后端面的窥视孔位置安装1个图像火检探头，且探头套管沿二次风风室一直向前延伸到燃烧器的前端面。探头套管内部安装有CCD探头，对应8只等离子点火燃烧器的8路视频信号送至工业电视系统。

该等离子点火系统主要参数：等离子发生器功率调节范围为80～120 kW；可更换阴极使用寿命（运行小时数）≥400 h；阳极使用寿命（运行小时数）≥1 000 h；单个燃烧器等离子投运状态设计额定出力范围为4～10 t／h；冷态启动稳定着火时间≤120 s；燃烧器使用寿命≥50 000 h。

2 600 MW等离子点火系统调试方案

2.1 等离子燃烧器冷却水系统调试

a.保证冷却水系统各阀门位置符合要求，各放水阀已关闭。

b.检查锅炉闭式水系统已投入。

c.等离子燃烧器冷却水增压泵联锁试验已结束。

d.保证等离子燃烧器冷却水增压泵绝缘合格，在遥控位置，且已送电。

e.启动冷却增压水泵后，保证水泵及电动机声音、振动正常，检查系统是否漏水，并确保所有回水管都有水流出，冷却水压可满足单台机组要求。

2.2 等离子燃烧器载体空气和图像火检冷却风系统调试

a.对载体空气系统设备、管道、阀门、压力表等进行外观检查，确保连接正确。

b.将载体空气系统手动阀、等离子发生器手动球阀和电动球阀打开，吹扫其各支路（此时不要将等离子发生器用软管连接）。待吹扫完毕后再连接等离子发生器，此时打开载体空气系统母管进气手动阀，对系统内各压力表进行检查，确保指示的准确性，同时，检查各阀门、法兰连接处确保均无泄漏。

c.通过调整载体风压力，检查每个压力断路器的通断，确保其动作的准确性及灵敏性。

d.对冷却风系统进行检查，确保阀门、探头、吊架、管路等无安装缺陷。

e.对图像火检探头进行检查，确保其安装位置、角度的正确性。

f.启动火检冷却风机，对系统进行吹扫，此时，探头内的组件需要拆除。

2.3 等离子燃烧器图像火检系统调试

a.对风机的就地控制柜、多画面分割器、视频电缆、工业电视的接线进行检查，确保连接正确。

b.在集控室内，对工业电视、多画面分割器进行送电检查。

c.在锅炉点火初期，进一步调整火检探头的视角，保证各探头视角一致。

2.4 等离子点火系统各项联锁、保护的传动调试

在保证机组安全及该点火系统正常运行的同时，必须结合该机组锅炉等离子点火设备的设计特点以及控制特性，分别对各项联锁、保护试验内容进行必要的修改，且必须在点火前完成。

2.5 等离子点火系统冷态拉弧试验

a.对电源柜、隔离变、集控室PLC、等离子点火器等的连接线进行检查，确保正确。

b.对隔离变压器、电缆等设备进行耐压试验和绝缘检测，确保符合要求。

c.在以上调试试验工作完成后，先进行电源送电，再进行控制电源、电源柜风扇电源合闸送电，确保风扇的转向正确。

d.对集控室与电源柜的通信状态进行检查，确保正确。

e.对等离子点火器的就地位置进行检查，确保冷却水、载体风管道连接正确。

f.确保冷却水、载体风管道无泄漏，可以正常投用，并调整冷却水、载体风压力。

g.单独远控操作每只等离子点火装置，确保均可正常投入和退出。

h.在单支拉弧试验完成后，投入“等离子模式”，按照程序进行程控拉弧试验。

2.6 暖风器系统调试

等离子点火系统暖风器加热蒸汽取自厂用辅汽联箱，其参数为1.2 MPa／350℃。暖风器进口风温约为20℃，出口风温约为160℃。磨煤机出口风温控制在65～82℃。

a.对一次风系统安装的完整性、正确性进行检查，确保暖风器前后风道、暖风器、来汽及疏水管路、燃烧器、阀门及风箱等没有安装缺陷。

b.检查暖风机，确保其来汽管路上的阀门、疏水阀等调整灵活、方向正确且开关到位。

c.在暖风器投入初期，需要通过疏水阀旁路进行疏水，待水质合格后再通过疏水阀。

d.当暖风器投运时，需逐步暖管，在此过程中，检查蒸汽、疏水系统的严密性，确保无泄漏。

e.当一次风系统具备通风条件时，检查暖风器前后风道、燃烧器及风箱周围系统的严密性。

f.开启暖风器，对磨煤机进行暖磨，此时不断调整磨煤机的通风量，并记录暖风器进出口风压、风温，考核暖风器的性能。

2.7 等离子点火系统热态投用调试

a.对磨煤机出口分离器的挡板角度进行检查，并调整至要求位置。

b.对锅炉启动点火条件进行检查，确保锅炉储水箱水位正常，炉膛吹扫完成，空气预热器、送引风机、一次风机启动。

c.对磨煤机入口风量进行调节，并维持其出口一次风管风速在20 m／s左右。

d.确定厂用蒸汽压力正常，并逐步将磨煤机暖风器来汽阀门开大，暖风器投入运行，维持出口一次风温在65～82℃。

e.调节等离子燃烧器内二次风、外二次风至点火位。

f.根据该等离子点火装置的启动程序，按照顺序分别启动1～4号等离子发生器，并调节电弧功率，控制在110 kW左右。

g.先启动磨煤机，待运行稳定后，再启动给煤机，逐步调整并加大给煤量。

h.保持就地观察等离子燃烧器的燃烧状况。

i.不断调整一次风速及二次小风门开度，使其在合理值；对等离子装置的电弧功率进行调整，得到合理的稳燃功率；为延长阴极的使用寿命，避免频繁更换阴极头，当燃烧效果较好时可适当降低电弧功率运行。

j.当磨煤机在“等离子方式”下运行，等离子点火器发生断弧时，其光字牌将发出声光报警，此时运行人员应停止磨煤机运行，及时检查对应的燃烧器插板门是否联锁关闭，当确认已经关闭后，如因阴极材料耗尽引起的断弧应尽快更换阴极头，再恢复点火器运行。

3 锅炉启动过程中等离子点火系统调试方案

a.确保等离子冷却水泵运行正常，压力、流量正常；确保冷却风机运行正常，载体风、图像冷却风压力、流量正常。

b.送上等离子点火装置电源。

c.确保等离子监控装置已投入运行，等离子图像火检系统投入正常。

d.确保磨煤机启动方式为“等离子启动”。

e.对磨煤机入口风量进行调整，并维持磨煤机出口一次风管风速为18～20 m／s。

f.设定等离子发生器电流为180～210 A。

g.依次启动等离子发生器，并调节各等离子发生器电流及阴极与阳极间隙，使等离子发生器拉弧正常。

h.磨煤机出口温度达到70℃左右时，先启动磨煤机，再启动给煤机，投入给煤量为20～24 t／h。

i.检查各等离子装置燃烧情况，必要时调整等离子点火器功率和磨煤机一次风量，使燃烧正常。

j.各燃烧器在稳定燃烧30 min后，根据升温升压曲线调整给煤机煤量及磨煤机一次风量。

k.当空气预热器出口一次风温＞160℃时，开启暖风器旁路门，停用磨煤机热一次风暖风器。

l.若煤粉投入后未着火，应立即停止投粉，并保持炉膛负压，加强通风，待查明原因并消除故障后，方可再进行投粉。

m.在等离子点火燃烧器投入运行初期，为控制温升，上部二次风门要适当开大，并注意观察烟温，防止再热器管壁超温。

n.始终注意监视各等离子燃烧器壁温，使其不超过600℃。

4 等离子点火系统停运方案

a.准备停运等离子点火系统前，应通知运行人员做好锅炉灭火的事故预想。

b.锅炉符合停运条件，逐渐停用等离子装置。

c.锅炉停运等离子点火系统前应保证前后墙煤粉燃烧器处于投运状态，且投煤量不低于80%，前后墙热负荷需均匀、减小烟温偏差，然后逐渐停运全部等离子装置［8］。

d.锅炉停运等离子点火系统后，应注意观察锅炉燃烧情况，当出现火焰脉动、火焰亮度下降、炉膛负压波动大等不稳定燃烧迹象时，应及时投运等离子系统，保证锅炉燃烧稳定。

e.对停运的等离子点火系统进行必要检查，并处于热备用状态，随时准备投入运行。

5 结束语

根据该等离子点火系统的调试运行方案，对该600 MW超临界等离子点火系统分系统进行调试合格后，将点火系统与整套机组进行整体调试。在锅炉启动调试过程中，该点火系统燃烧器仅发生轻微结焦，锅炉整体启动较顺利，低负荷时等离子点火系统能够拉弧稳定燃烧，表明该等离子点火系统调试运行方案可行。

［1］ 侯东明，胡晏铷，许 敏.煤粉锅炉节油型点火系统的选择［J］.东北电力技术，2010，31（7）：32-33.

［2］ 于鹏峰，张 靖，黄 伟，等.大型锅炉等离子点火系统防止结焦技术实践［J］.湖南电力，2012，32（4）：45-47.

［3］ 刘庆鑫.燃煤锅炉等离子点火与微油点火比较［J］.广西电力，2008，31（5）：68-70.

［4］ 付龙龙，刘 超，雷兆团，等.超超临界1 000 MW机组等离子点火系统起动调试及运行［J］.热力发电，2008，37（4）：50-51.

［5］ 王大伟.1 000 MW超超临界双切圆燃烧锅炉等离子点火系统启动调试及运行［J］.广东电力，2011，24（1）：103-105.

［6］ 杜凤叶.600 MW机组等离子点火系统存在的问题及解决措施［J］.东北电力技术，2010，31（7）：29-31.

［7］ 尚玉琴，孙新强.等离子点火技术在锅炉冷态无油启动中的应用［J］.锅炉技术，2007，38（2）：68-72.

［8］ 郑 璐，薛立宗，齐 伦.等离子点火系统应用研究［J］.东北电力技术，2010，31（5）：16-20.

大写外文字母主要用于下列场合

1 来源于人名的单位符合的首字母

例如：Pa（帕），A（安），Wb（韦），Ci（居）等。

在实践中，应用大写字母的单位符号错用小写字母的情况并不少见，如：把Pa，V，eV，W，C，Sv，Ci等排成pa，v，ev，w，c，sv，ci等，很多是由于校对粗疏造成的。

2 化学元素符号的首字母

例如：O（氧），Cl（氯），Fe（铁），Si（硅）等。

在使用单个因素符号时，出错的情况很少，但是构成分子式时，把O，Cl等排成小写的为数不少。如将CO2排成Co2或co2；把HCl排成Hcl等。

3 人的名字、父名和姓的首字母

4 国家、组织、会议、文件以及学校、机关、报刊等名称的每一个词（由3个以下字母组成的前置词、冠词、连词等除外）的首字母

5 表示106以上因数的词数符号

共有M、G、T、P、E、Z和Y等7个。

6 量纲符号

共有L（长度）、M（质量）、T（时间）、I（电流）、Θ（热力学温度）、N（物质的量）和J（发光强度）7个。

7 附在中译名后面的外文专有名词以及德文名词的首字母

8 科技名词术语的缩写词通常都采用大写体

例如：DNA（脱氧核糖核酸，desoxyribonucle⁃ic acid的缩写），FIRD（远红外探测器，far infra⁃red detector的缩写）等。

9 月份和星期的首字母

10 地质时代及地层单位的首字母

例如：Neogene（晚第三纪），Holocene（全新世［统］）。

11 外文标题。章节名等为了突出，有时采用全大写

摘自《量和单位的使用原则及方法》

Study on Debugging and Operation for Plasma Ignition System of Supercritical Boilers

YANG Ruo⁃pu
（School of Electrical Engineering，North China Electric Power University，Baoding，Hebei071003，China）

According to the problems in plasma ignition system of supercritical boilers that exist in the operation of coking burner and short life of the cathode head.The debugging and operation scheme of the plasma ignition system is introduced，this paper provides a reference for similar units.

Supercritical；The plasma ignition system；The debugging and operation scheme；Stop running scheme

TK227.7

A

1004-7913（2015）07-0037-04

杨若朴（1995—），男，安徽寿县人，主要研究方向为电气与电子工程。

2015-03-18）