等离子点火系统在330MW机组中的应用与控制逻辑设计构架

宋庆洋

摘要：点火系统是热电厂运行过程中重要的设备类型之一。目前，我国部分热电厂点火系统在应用以及逻辑设计方面还存在着一定的不足，对工作效果产生了一定的影响。在本文中，将就等离子点火系统在330MW机组中的应用与控制逻辑设计构架进行一定的分析与探讨。

关键词：等离子点火系统  330MW机组  应用  控制逻辑设计构架

0 引言

锅炉启动系统是电厂发电的重要组成部分，开发降低发电成本、减少燃油的技术是现阶段该行业人员共同研究的课题。近年来，我国的企业、高校都陆续开发了相关的有效燃烧技术，对于热电厂运行的安全稳定、节油降耗产生了积极的作用。其中，等离子点火燃烧技术是目前较为先进的一项燃烧技术，需要我们能够对其应用方式进行良好的掌握。

1 概述

某城市发电厂为两台330MW机组，为了能够在运行过程中减少燃油消耗，在最初设计时选择了油枪作为点火手段。同时，电厂具有2台锅炉，由5台磨煤机组成，且每台磨煤机都具有一层喷燃器，并将其分别命名为ABCDE层。其中，电厂点火系统设置防止在A层，经过试验，发现通过等离子点火系统同磨煤机A的配合，同烧油点火起炉过程相比来说能够具有更好的启动效果，且启动中锅炉各项指标都能够较为快速的达到预设目标，良好实现了以煤代油的作用。通过等离子点火技术的应用，能够以煤粉的燃烧对炉膛所具有的风温、压力以及温度等进行提升，并最终起到了节能降耗、降低成本的作用。

但是，在以该方式进行点火时，由于炉膛原有温度较低，且煤粉在炉膛中不能以充分的方式燃烧，这就会使没有燃尽的可燃物会由烟气进入到锅炉的尾部，并在一定时间运行之后使尾部积聚的可燃物可能再次出现燃烧的情况。同时，在初次对等离子技术进行应用时，也存在着一定的不可靠性，在出现煤粉着火以及点火器断弧等现象之后如果没有及时处理，就很可能引发爆燃事故。对此，需要电厂能够以一定措施的改进对该问题进行解决。

2 等离子点火技术

该电厂的等离子点火系统安装在A层喷燃器位置处，且该系统具有着锅炉低负荷稳燃以及锅炉启动点火的作用。在构成方面，其主要由等离子发生器、电源系统、制粉系统、载体介质、吹扫风系统、监测控制系统以及冷却水系统所组成。由于反应是在气相中进行，就会使混合物所具有的粒级会因此产生一定的变化，当浓煤粉进入到电弧核心之后，就会较快着火并持续燃烧;而没有完全燃烧的煤粉则会在锅炉补入二次风之后继续燃烧。而在系统不同参数都已经达到系统设计值之后，则可以在投入其它制粉系统之后使其以更为可靠、安全的方式运行。

3 等离子点火系统控制逻辑设计

通过电厂等离子点火系统的应用，则能够对锅炉低负荷稳燃以及无油点火等功能进行良好的实现。在该电厂3号炉等离子点火系统中，其在工程设计上针对于磨煤机A进行了设计，且没有对锅炉FSSS系统作出根本性修改。当锅炉运行时，燃烧器所具有的火焰保护依然由FSSS系统负责。并在该系统发现锅炉出现灭火情况时自动对磨煤机实现跳闸运行，而为了能够在此基础上保障机组能够以更为稳定、安全的的方式得到运行，我们特对机组A磨煤机的逻辑进行了适当的更改。

为了保障磨煤机能够以正常的方式得到启动，我们在磨煤机系统逻辑中专门制定了“等离子体稳燃模式”以及“等立体体点火模式”，并保障其相互之间能够闭锁及相互却换。同时，我们也专门对这两种模式设置了切换提示功能，当系统负荷高于一定数值、汽轮机转速大于一定速度时，则会由系统自动通知运行人员将系统转变为点火或者稳燃模式。

在磨煤机“点火能量具备”模块中，我们在其启动条件中专门增加了一个信号，即当该点火模式处于运行状态时，1至4号机的等离子体互动信号能够得到及时的传播。同时，该信号同之前系统所具有的点火能量具备条件中的信号相“或”，以此作为更新过后系统所具有的启动条件。

之前我们提到过，炉膛未燃烧煤粉是一项较为重点的隐患产生因素。而为了使锅炉在断弧条件下不会聚集数量较多的没有完全燃烧的煤粉，当A机组的等离子点火模式处于运行状态时，其中1-4号的任意等离子体都会立即发出断弧信号，并以自动的方式对磨煤机相关的煤粉管阀门进行关闭。而当其重新启弧成功后，则会由工作人员将该位置的煤粉管关断阀。另外，如果运煤机处于点火运行状态，那么当不同等离子体发出断弧信号之后也会使磨煤机停止运行。

在炉膛燃烧方面，为了能够使其在运行过程中避免出现爆燃的现象，我们在对其实际情况、工作需求进行充分研究、把握的基础上对炉膛安全运行的逻辑模式进行了确定：当A机组处于点火模式下，煤机在启动之后则会具有120s的延时。如果此时A层火检具有2个以上的无火，那么就会将A机组停止运行;而当A机组处于点火模式下，且磨煤机发出跳闸信号，那么则会通过硬接线的传输将相关信号传输到PLC之中，帮助等离子体实现跳闸操作;当锅炉MFT信号发出之后，则会通过硬接线将其传输到PLC之中，并会对等离子体实现禁启与跳闸操作。

在系统操作员画面中，为了能够使运行人员能够以更为准确、及时的方式对画面进行观察，我们则对画面的组态进行了实现。当画面上A层喷燃器处于着火状态时，组态为等离子拉弧成功与A层煤火检。而在对设备的操作方面，我们则会通过PLC以及DCS方式的应用对其实现控制功能。

为了使系统中的等离子系统能够以正常的方式得到应用，电厂也对其控制逻辑、就地设备以及整套保护等进行了多次的动态以及静态试验。并以此对冷却水泵出口低水压以及连锁启动泵用泵所存在的相关问题进行了发现与解决。在PLC中，其所具有的控制逻辑对压力低开关进行了一定的应用，并使其能够同两台冷却水泵以及常开接点信号实现了连锁，当连锁系统投入开关之后，就会使水泵以并列的方式得到运行。而经过进一步的分析，我们对压力开关常开信号所发出的信号区分，以此对该问题进行了良好的解决。

4 等离子点火系统在机组中所存在的问题及解决

在该电厂中，目前还没有实现冷态锅炉冷粉点火的功能，也没有完全对无油点火这种方式进行替代，在实际启动时依然需要锅炉燃烧系统的帮助，并在点火时需要对煤粉进行初始加热、对一次风实现预热功能。同时，在锅炉以等离子方式进行点火时，虽然其会产生较高的温度，但是在热强度方面却存在着一定的不足。对此，则会造成煤粉燃尽率低的问题。为了能够对该问题进行较好的解决，电厂下一阶段需要对煤粉碾磨的细度等级进行提升，并对一次风压、风速等进行合理的调整，以此使磨煤机所具有的出口温度会因此得到提升。

在该点火系统运行的过程中，在拉弧时较易出现断弧情况。究其原因，主要是因为在锅炉等离子载体风中，具有较多的水、油等杂质，并因此使其出现了断弧的情况。对此，需要电厂在风道燃烧室之前安装过滤阀，以此最大程度的使空气中所存在的杂质得到排除。

在锅炉点火初期，非常容易出现尾部二次燃烧以及炉膛爆燃等问题，对此，锅炉运行人员可以根据飞灰中所具有的含碳量进行判断，并在此基础上对煤粉细度、一二次风速、风煤配比以及出力情况进行适当的更改、优化。

5 结束语

我国现今可以说是能源的时代，只有以更低成本、更高效率、稳定性强的方式运行，才能够使电力企业在市场中具有更强的竞争优势。通过上述电厂点火系统逻辑成本的设计与优化，能够有效的帮助企业在保持供电稳定的基础上获得更高的经济效益。

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