火电厂等离子点火装置存在的问题与对策.pdf

第十六卷 第三期 安徽 电气 工程 职业技术 学院学报 2 0 1 1年 9月 V o l 1 6， N o - 3 J O U RN A L O F AN H U I E L E C T R I C A L E NG I N E E R I N G P R O F E S S I O N A L T E C HN I QU E C O L L E G E S e p t e m b e r 2 0 1 1 火电厂等离子点火装置存在的问题与对策 杨 圣春 1 ． 安徽 电气 工程 职业技术学 院 ， 合肥2 3 0 0 5 1 ； 2 ． 安徽 电力培训 中心 ， 合肥2 3 0 0 2 2 摘 要 对火电厂等离子点火装置使用过程 中普遍存在 的问题进行分析 ， 提 出改进措施 ； 为保 证等 离子点火装置的正常工作， 对运行人员提 出注意事项。 关键词 等 离子点火装置； 节油； 燃烧器； 磨煤机 ； 控制逻辑； 启孤 中图分类号 T M2 2 3 ． 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 9 7 0 6 2 0 1 l J 0 3 0 0 9 0 ． 0 3 S t r a t e g i e s o n P l a s ma I g n i t i o n De v i c e s o f Th e r ma l P o we r Pla n t s Y A NG S h e n g c hu n E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g P r o f e s s i o n a l T e c h n i q u e C o l l e g e ， H e f e i 2 3 o 0 5 1 ， C h i n a ； 2 ． T r a i n i n g C e n t r e o f A n h u i E l e c t r i c P o w e r C o r p o r a t i o n ， H e f e i 2 3 0 0 2 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T he e s s a y a n a l y s e s t h e p r o b l e ms c o mmo n l y e x i s t i n g i n t h e u s a g e o f p l a s ma i g n i t i o n de v i c e s o f t h e r ma l p o we r p l a n t a n d r a i s e s i mp r o v e me n t me a s u r e s ．I n o r de r t o e n s u r e t he n o r ma l O i g n i t i o n d e v i c e s，p o i n t s f o r a t t e n t i o n a r e p u t f o r wa r d for t h e o pe r a t o r s ． Ke y wo r d s p l a s ma i g n i t i o n d e v i c e s；s a v e p e t r o l e u m ；bu r n e r ；mi l l ；c o n t r o l l o g i c；a r c 1 前言 当前 ， 由于燃油价格不断上涨 ， 火力发电厂成本也随之攀升 ， 节约燃油控制成本 ， 受到普遍重视 。相 关资料显示 ， “ 十二五” 时期新开工建设火电规模预计在 2 ． 6亿 一2 ． 7亿千瓦左 右。如何节油降低发电 成本具有十分重要的现实意义 。等离子点火装 置是利用相对廉价 的电能产 生的等离子体直接点燃煤 粉 ， 实现锅炉冷态启动 以及低负荷稳燃 ， 尤其是在新机组试运行期间采用等离子点火可节约大量燃油 ， 是 目前火力发电一种较为有效的节约燃油的措施。然而， 等离子点火装置在使用过程 中也存在一些问 题 ， 本文针对这些常见问题进行分析， 并介绍相应解决办法以供相关人员借鉴。 2常见问题与对策 2 ． 1 煤 种 的适 应 性 问题 等离子点火装置对煤种的适应性较差 ， 到 目前为止 ， 在点燃挥发分较低 的贫煤以及劣质煤时仍然存 在一定困难。尤其是在当前火 电厂煤种来源多样化 ， 煤质多变的情况下 ， 这一问题更为突出。进厂煤的 煤质对等离子点火器点火成功十分重要 ， 大多数等离子厂家介绍只要人炉收到基挥发份不低 于 1 0 ％的 煤质就可点燃 ， 但是大量经验表明， 实 际运行时煤质收到基挥 发分达到 2 0 ％以上才能确保点燃 的成功 率。针对这一问题的首要措施是保证等离子点火时的入 炉煤质 ， 重点是保证等离子点火装 置对应 的原 煤仓的煤质 ， 以便保证点火或稳燃的煤质。其次当等离子点火有困难时可 以采取增大等离子点火器电 流的措施 ， 只是采取增大等离子点火器电流的措施 ， 影响点火器阴、 阳极头寿命。第三要保证后备燃油 点火装置工作正常 ， 油枪随时投入运行 。 2 ． 2 等离子发生器阴极头寿命短 收稿 日期 2 0 1 l O 4 - 2 9 作者简介 杨圣春 1 9 6 6 一 ， 男 ， 安徽 寿县人 ， 副教授 ， 硕士 ， 主要研 究方 向 电厂节能与环境保护 ； 高等 职业教 育研 究。 Ema i l y a n g s h e n g c h un 5 04 1 6 3． c o rn Te l 1 3 9 551 44 70 0 9 O 杨圣春 火 电厂等离子点火装 置存在 的问题 与对策 等离子点火装置的一个突出问题是等离子阴极的使用寿命短 ， 经验显示 ， 阴极头的使用寿命最长不 超过 1 0 0小时。一般在运行 5 0 7 0小 时后就需要更换 ， 而在新机组调试过程 中， 5 07 0小时是不够 的； 同时， 阴极 的使用寿命和等离子运行的参数有关 ， 如等离子的电流、 电压 、 冷却水压力、 载体风压力等 参数 。如参数调整不当， 阴极 的使用寿命甚至 比5 0小时还要短。因此， 在选择质量较好厂家的等离子 点火装置的同时 ， 在运行过程 中， 对于电流和电压， 要特别注意调整 ， 其 目的尽量使等离子装置的运行电 流趋 于稳定 ； 在煤粉被等离子点着火后 ， 根据厂家提供的参数 ， 等离子电流可以适当降低 ， 电压也要经常 调整 ， 但每次调整的幅度不要大 ， 如电压要从 3 1 0 V降至 3 0 0 V， 就需要多次微调电压 ， 不能一步到位 ， 否 则容易引起断弧 ； 保持对阴极头清扫可以延长其使用时间。更换阴极头工作有一定技巧， 因炉旁作业空 间狭小 ， 只能 由一个人进行此项操作 ， 因此在取出阴极棒的过程中一定要保持水平 ， 否则会损坏密封圈， 造成 更 严重 的后果 。 2 ． 3机 组启 动速 率过 快 为了达到节油的 目的， 必须在冷炉启动时就投入制粉系统 ， 但是磨煤机存在一个最低运行负荷， 否 则会对设备造成较大损害 ， 尤其是中速磨煤机 ， 当给煤量低于一定值时 ， 其振动及磨损将急剧增 大。所 以， 在机组冷启动时， 就投人大量煤粉进行燃烧 ， 从 而使锅炉受热面升温过快 ， 同时烟温升温过快会造成 低温受热面的空气预热器受热不均匀而造成变形 ， 对于回转式空预器会造成剧烈振动 ， 严重时会发生空 预器转子卡塞 。等离子点火机组启动速率过快是普遍存在的现象 ， 为解决机组启 动速率过快 的问题可 以采用 如下方 法 1 降低磨煤机最低运行负荷 ， 这通过制粉系统调整或重新修改制粉系统设计来 降低制粉系统的 最低负荷 。 2 提前投入油枪进行预热。只是这样节油效果会降低 。 3 投用炉底加热。 2 ． 4 飞灰 在 尾部烟 道 自燃 等离子点火产生的局部温度虽然很高 ， 但是锅炉整体热强度不够 ， 局部会造成煤粉未完全燃烧 ， 飞 灰中可燃物的质量分数一般可达 3 0 ％ 一 4 0 ％， 在整套起动空负荷试运阶段 ， 由于过早地投入 电除尘器 ， 未燃尽灰输送到灰库后 ， 灰库的气化风温度在 I O 0 C以上 ， 造成含碳量高的飞灰堆积在灰库中， 长时间 有可能引起烟道尾部再燃或除灰设备燃烧等事故 。为防止该类事故发生 ， 要求在机组并网后 ， 机组运行 稳定时方可投入电除尘器运行 ， 此时实测飞灰可燃物一般在 4 ％以下。并且 ， 灰库不连续通入加热的气 化风 ， 只有在放灰时， 才通入热的气化风 ， 另外就是加快灰库的放灰频率。因此在投用等离子燃烧器期 间 ， 注意保持空预器连续吹灰 ， 可避免发生尾部再燃烧 。同时 ， 大量运行经验表明 ， 在点火初期建议适当 降低一次风速 ， 待煤粉点燃后逐渐提高风速至设计值 ， 同时调平各一次风管的一次风速 ， 使风速偏差控 制在 5 ％ 以内， 对磨煤机出口分离器挡板开度可适 当关小 ， 尤其点火时提高煤粉细度 ， 并在等离子点火 系统投入前， 全面检查 除尘设备 ， 清除里面未燃尽的飞灰， 可防止飞灰的 自燃和锅炉尾部再燃烧。 2 ． 5 等离子燃烧器结焦问题 等离子燃烧器是在燃烧器 内将煤粉逐级点燃煤粉 ， 在燃烧器 内会形成一个高温区， 如果燃烧器壁面 附近的温度超过所燃煤的流化温度就容易引起燃烧器结焦。等离子结焦是在燃烧器一次室内， 部位在 浓一次风人 口正对一次室侧壁上 ， 结焦引起一次室通流截面的面积减小 ， 不仅影响一次风流速而且会改 变一次风的出 口方向， 当锅炉燃用挥发份较高属于结焦煤种 ， 结焦现象更明显。这种现象主要是 由于二 次风量过大 ， 排挤了一次风 ， 使得一次风风速有所降低 ， 从而使燃烧器一次室煤粉量偏大 ， 室温偏高引起 结焦。所以， 启动过程 中， 为了避免结焦严重 ， 根据给煤量的多少 ， 调整好一 、 二次风量 ， 通过减少二次风 量相对提高一次风速来解决 。另外 ， 在运行过程中， 要密切关注燃烧器壁温 的变化情况 ， 尽量避免燃烧 器出现超温现象 ， 如果燃烧器的壁温有超温现象 ， 需要采取降低等离子发生器的功率 、 提高一次风速等 手段来进行调整。如果燃烧器壁温经过上述调整还是没有降低 ， 则可考虑把超温的那个角的等离子停 止拉弧 3 5分钟 ， 以便燃烧器冷却 ， 且把可能已结的焦块通过一次风粉 的冲刷而去除。也有厂家从送 风机出口引一根管子到一次燃烧室外壁面， 用冷风直接冷却一次室来降低壁温 ， 这种方法效果很明显。 2 ． 6 控制逻辑问题 1 手动启弧逻辑 等离子点火装置使用过程中， 最常见的问题是等离子断弧。发生断弧时， 运行人员可手动启弧一次。 ．91 ． 安徽电气工程职业技术 学院学报 第 十六 卷 第 三期 发生断弧的原因主要有 燃烧器 内结焦堵塞等离子发生器、 载体风压过低、 辅助系统故障等。有些等离子 点火装 置的逻辑 只有在 “ 等离 子模式 ” 才 允许等离 子启弧 ， 建议 改为在 “ 正 常模式 ” 也允许 手动启弧 。 2 磨煤机出口门控制逻辑 制粉系统原有的每台磨煤机 四个出口门是接收同一个指令进行同时开关控制 ， 运行经验表明， 单个等 离子点火装置在运行过程中灭弧的情况是比较常见的， 而两个等离子点火装置同时灭弧情况很少发生 ， 对 于灭弧情况的发生， 多数等离子厂家设计的逻辑是 等离子单角灭弧时， 便投入相应角油枪 ， 但往往油枪很 难将单角煤粉点燃 ， 因此当单角灭弧， 磨煤机对应的出口门如果不关闭的话， 将影响炉膛的安全运行。为 此需要更改磨煤机出口门的控制逻辑， 即控制逻辑改为 一旦单个角断弧， 就关闭相应磨煤机出口门。 3 火焰 检测 问题 等离子点火过程 中， 由于给煤量比较少 ， 又不能完全燃尽 ， 故煤火焰检测器很难检测到稳定火焰 ， 同 时 ， 在吹管期 间火检模拟量信号变化范围在 3 0 ％ ～ 7 0 ％之间 ， 如果作为全火焰丧失 的检测信号显然是 不可靠 ， 在吹管期间 ， 经常出现火检信号失去而跳磨煤机 ， 导致锅炉 MF T现象 。故在等离子模式下 ， 在 F S S S逻辑里 ， 对应角火焰存在信号的控制逻辑改为 给煤机启动后 ， 煤火焰检测器本身 的检测信号和等 离子拉弧成功的信号是逻辑“ 或” 的关系。 3结论 与 建议 等离子点火装置在火 电厂燃煤锅炉启动、 稳燃过程中， 节油、 降低发电成本发挥重要作用 ， 但是等离 子点火装置突出存在“ 煤种的适应性差” 等常见问题 。为保证等离子点火装置的正常工作， 建议运行人 员注意如下事项 1 做好等离子点火前的炉膛吹扫工作 。 2 四角启 弧后 ， 应 派人 到就 地检查 拉 弧情 况 。 3 在点火初期 ， 要根据给煤量与磨煤机入 I 1 风量等参数 ， 严格控制风 、 粉速度 ， 尤其是煤粉浓度等 重 要参 数 。 4 磨煤机刚启动时， 重点监视磨煤机的电流、 出 口温度 、 内部压力 、 人 口风温及一次风量 ， 同时 ， 观 察炉内煤粉进入情况等 。 5 当等离子点火装置投入 ， 必须通过烟温探针监控炉膛温度 ， 使其控制在规定值 ， 以便保护再热 器 ， 防止其管壁超温， 一旦超温 ， 应降低磨煤机的最小出力。 6 在整个点火过程中， 始终要加强对炉 内燃烧状况监视 ， 根据火检信号分析判断炉 内燃烧情况 ， 一 旦发现炉内燃烧恶劣 ， 炉膛负压波动大 ， 在采取提高点火器功率的同时， 调整风量及一次风速、 煤粉浓 度以及炉膛总风量等措施 ， 若燃烧仍不好 ， 应立即停止磨煤机运行 ， 停止点火器运行 ， 进行炉膛吹扫 ， 查 明原因后 ， 再重新启动 。 7 整个点火过程中 ， 都需要尽量减少炉底部风量 ， 相对加大顶部风量等措施。 8 运行人员需熟练掌握本厂等离子装置的控制逻辑 ， 防止人为误操作导致锅炉 MF T的发生 。 参 考文献 [ 1 ]徐程宏 ， 刘庆鑫 ， 温智勇． 燃煤锅 炉应用等 离子点 火技术的起动特性分析 [ J ] ． 广 东电力， 2 0 0 6 ， 5 616 4． [ 2 ]岑可法， 周 昊 ， 池作和． 大型 电站锅炉安全及优化运行技术[ M] ． 北京 中国电力出版社， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 张孝勇， 徐学康． 等 离子点火技术在烟煤锅炉上的应用[ J ] ． 中国电力， 2 0 0 2 ， 3 5 1 2 1 51 8 1 ． [ 4 ]王 彪． 等 离子点火系统的应用及与 D C S系统的结合 [ J ] ． 华北 电力技术 ， 2 0 0 3 ， 1 2 9 3 1 1 ． [ 5 ]叶玲． 等离子点火燃烧装置在电站燃煤锅炉节能环保新技术[ J ] ． 节能与环保， 2 0 0 1 ， 3 2 5 2 7 1 ． [ 6 ]徐通模 ， 金定安 ， 温龙． 锅炉燃烧设备 [ J ] ． 西安 交通大学， 2 0 0 6 ， 1 1 ． [ 7 ]广东省电力试验研究所． 台山电厂 3号机组调试报告i 1 2 编[ R] ． 2 0 0 5 ． [ 8 ]许晋源， 徐通模． 燃烧学[ M] ． 西安 t 西安交通大学， 2 0 0 8 ． [ 9 ]哈 尔滨普华煤燃烧技 术开发 中心． 大型煤粉锅炉燃烧设备性能设计方法[ M] ． 哈 尔滨 哈 尔滨工业 大 学 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 1 0 ]于国良， 李瑞扬， 董 利． 电站锅炉等 离子点火技术应用研究[ J ] ． 节能技术， 2 0 0 4 ， 1 ． [ 1 1 ]花茂来， 黄 磊， 帅云峰． 部分 6 0 0 MW 超 临界 直流锅炉等 离子点火技术应用情况[ J ] ． 热力发 电， 2 0 0 7 ， 4 ． 【 责任编辑 朱子】 9 2