提高等离子装置在直流燃烧器上点火成功率的途径分析

曹建强

摘要：通过对直流燃烧器等离子点火影响因素的分析，从煤质、等离子装置维护、等离子载体风量调整、制粉系统通风量和温度调整、煤粉浓度及二次风配比调整等方面提出提高等离子点火成功率的措施，有效提高等离子一次点火成功率，降低炉膛爆燃风险。

关键字：直流燃烧器;等离子;点火;成功率

某电厂锅炉为上海锅炉厂生产，锅炉型号为：SG-2084/25.4-M979，型式为超临界参数变压直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣。设计主燃料为烟煤。锅炉采用低NOx同轴燃烧系统，煤粉燃烧器为四角布置、顺时针切圆燃烧、摆动式燃烧器，燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，在A层各煤粉喷嘴中布置有烟台龙源生产的DLZ-200-IV型等离子点火装置，制粉系统配置6台ZGM113N型中速辊式磨煤机。投产以来，锅炉点火多数情况实现了等离子点火一次成功、全程无油点火，但也存在着少数情况等离子点火不成功的现象，对锅炉的安全运行构成威胁。

1等离子点火不成功的原因

1.1煤质偏离设计煤种

煤质偏离设计煤种后，入炉煤成份发生变化，其中对等离子点火影响较大的是水份、灰份和揮发份的含量。煤粉在锅炉内燃烧过程中首先是挥发份受热析出燃烧，其次才是碳粒的燃烧，挥发份含量愈高，煤粉越容易点燃。水份、灰份含量的升高，一方面造成着火热的增加，另一方面造成炉膛温度的降低，均不利于煤粉的顺利点燃。

1.2载体风量调整不当

等离子载体风量是否合适，关系到等离子能否正常启弧并点燃煤粉，载体风量高，在启弧瞬间会因为大量冷风吹弧造成启弧困难，并且启弧后，电弧稳定性差，弧长短，点燃煤粉能力差，载体风量小，电弧刚性差，对煤粉的点燃能力也不是很好，同时还会造成阳极的寿命大幅缩短。

1.3磨煤机暖磨不充分

磨煤机暖磨时间短，虽燃磨煤机出口温度达到磨煤机启动温度要求（一般烟煤为75℃），但磨煤机内研磨部件并未充分暖透，原煤进入磨煤机后磨煤机出口温度会快速下降，造成煤粉点燃困难。

1.4磨煤机通风量调整不当

直吹式制粉系统磨煤机的通风量既要满足磨煤机内干燥煤粉的要求，又要满足携带煤粉的要求。在采用等离子点火的过程中，制粉系统在满足上述要求的情况下，通风量要尽可能小，过大的通风量不但增加煤粉的着火热，导致点火困难，而且在着火的过程中，由于着火点的推迟，致使着火稳定性变差，受到扰动后容易熄火。

1.5煤粉浓度偏低

等离子点燃煤粉的过程中，煤粉先通过高温等离子“火核”，迅速释放出挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，煤粉浓度越高，释放出的挥发份越多，煤粉越容易点燃，着火也越稳定。直吹式制粉系统在锅炉点火初期，煤粉浓度低，造成锅炉点火困难，煤粉燃烧稳定性差。

1.6二次风配比调整不当

等离子点火初期，锅炉燃烧强度低，着火稳定性差，此时，如果在等离子点火区域二次风配比大、刚性强，将造成二次风过早与一次风混合，降低燃烧区域温度，导致煤粉的着火困难。

1.7等离子阴、阳极头寿命影响

等离子阴、阳极头的一般寿命在70h、300h，但在实际运行中阴、阳极头的寿命评估较为困难。阴、阳极头接近失效时，会在阴、阳极表面烧蚀形成坑、洞，造成等离子拉弧不稳，出现频繁断弧的现象。

1.8等离子燃烧器中心筒磨损

等离子燃烧器的点火过程是在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将火焰在燃烧器内逐级放大。点火过程中等离子体在燃烧器的中心筒中先形成T>5000K的梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，在3～10秒内迅速释放出挥发份，从而迅速燃烧。等离子燃烧器长时间运行后，煤粉会将燃烧器的中心筒磨穿，影响火核区域局部高温环境的形成，造成等离子初始点火困难。

2提高等离子点火成功率的途径

2.1保障等离子点火的煤质要求

锅炉冷炉点火时，要保证入炉煤质满足等离子点火系统对煤质的要求，对采用烟煤的等离子点火系统，要求入炉煤质：灰份Aar≤35%，水份Mar≤10%，挥发份Var≥18%。避免灰份、水份过高、挥发份过小造成等离子点火失败。

2.2调整合适的等离子载体风量

等离子载体风量的大小，可以间接的从载体风压的大小进行判断，一般要求等离子载体风压保持在8～10kpa。锅炉点火前，应对等离子载体风压进行一次核查，防止压力表指示不准造成的载体风压误判。

2.3磨煤机暖磨要充分，保持较高的磨煤机出口温度

机组启动中，提前进行锅炉等离子暖风器的暖管操作，要保证在锅炉点火前等离子暖风器的蒸汽侧投运正常。一次风机启动后，调整等离子燃烧器对应磨煤机的通量量，及时进行磨煤机的暖磨操作，暖磨的时间要足够长，要将磨煤机内的研磨部件暖透，只有这样，投运给煤机后，磨煤机出口温度才不会下降太多。要适当保持较高的磨煤机出口温度，减少煤粉在等离子燃烧器中吸取的着火热。

2.4调整合适的磨煤机通风量

等离子点火时，燃烧器点火断面的风粉流速一般应控制在18m/s，各一次风管的风速测量偏差不宜过大，风速测量偏差较大时应进行一次风管的调平，各一次风管的风速测量装置应定期进行标定，防止风速测量装置指示不准造成误判。磨煤机的通风量以65～70T/h为宜，磨煤机的通风量、一次风管风速、磨煤机入口调节风门的开度大小三个参数应相互验证一致。

2.5等离子点火过程中煤粉浓度要适当

在等离子燃烧器开始投入的时候，短时间内应适当提高磨煤机的出力，一般将磨煤机出力增加至25T/h，磨煤机较大的出力有利于提高煤粉浓度和缩短着火时间，待煤粉点燃且燃烧稳定后再降低磨煤机出力，满足锅炉升温升压曲线的要求。

2.6等离子燃烧区域二次风配比不宜过大

控制等离子燃烧区域的二次风门开度不宜过大，一般以20%为宜，控制二次风与炉膛差压在381KPa，过大的二次风档板开度和二次风与炉膛差压都将导致等离子燃烧区域的二次风量配比升高，对等离子点火带来不利影响。锅炉点火完成后，对二次风档板的调整要缓慢，避免因二次风门调整幅度过大引起锅炉燃烧的波动和点火失败。

2.7加强对等离子燃烧器的检查维护

锅炉点火前，检查等离子装置阴、阳极头累计工作时间不超过50h、200h，在阴、阳极头累计工作时间达到上述数值时，应安排检修人员对其烧蚀情况进行检查，烧蚀情况严重或累计工作时间达到使用寿命（一般阴极70h、阳极300h）时应进行更换，防止在锅炉点火过程中出现等离子断弧引发锅炉燃烧事故。定期利用锅炉检修的机会对等离子燃烧器进行检查，发现燃烧器中心筒磨损严重时应进行修复或安排更换。

3结语

通过稳定锅炉点火期间的入炉煤质、定期对等离子点火系统的检查维护和锅炉点火期间对磨煤机通风量、出口温度等参数的良好控制，有效提高了锅炉等离子点火系统的一次点火成功率，降低了等离子点火过程中炉膛爆燃的风险。

参考文献：

[1]烟台龙源电力技术股份有限公司.离子点火系统的维护、调试及问题的处理.2008

[2]徐颂梅.孙建.顾山.管诗骈.等离子煤粉点火及稳燃技术在600 MW机组超临界直流锅炉上的应用[J]. 江苏电机工程.2006.25（6）：17-20.

（大唐彬长发电有限责任公司 陕西长武 713602）