等离子点火启动经验介绍

国电东胜热电厂等离子体点火启动经验介

绍

摘要：介绍国电东胜锅炉、磨煤机、等离子体点火、燃料特点，分析等离子体点火在国电东胜公司成功应用情况，分别从等离子体点火影响因素、点火控制参数、等离子体着火特点、运行控制策略、运行工况等方面分析了等离子体燃烧器的运行特性及存在问题，对今后推广等离子体点火启动技术的应用有借鉴作用。

关键词：等离子体煤粉细度液压加载

国电东胜发电有限公司（以下简称东胜公司）锅炉系上海锅炉厂制造的亚临界压力参数、自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、紧身封闭、固态排渣煤粉炉。锅炉燃用东胜本地烟煤。锅炉的制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台液压变加载中速磨煤机。锅炉启动点火系统采用烟台龙源——DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，配有2层等离子体点火系统，配置在A、B层燃烧器上，无燃油系统。

磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机,出力10~46t/h。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤种、煤量的适应性。

等离子体煤粉燃烧器选型为烟台龙源电力技术股份有限公司的DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可直接引燃煤粉，实现锅炉的冷态启动。该系统主要有以下几部分组成： 等离子体发生器——产生电功率为50～150kW的空气等离子体；

直流电源柜（含整流变压器）——用于将三相380V电源整流成直流

电，用于产生等离子体；

等离子体煤粉燃烧器——用于与等离子体发生器配套使用，以引燃

烧煤粉；

等离子体点火机理：

本装置利用直流电流（280~350A）在一

定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T＞5000K的梯度极的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子体“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，迅速燃烧。

原煤主要来自内蒙古东胜周边地区，燃煤水份大，挥发份高，易着火，易磨制。

两年来累计启动15次，低负荷稳燃56次（负荷低于120MW），锅炉灭火后恢复3次（未统计），等离子体在上述事件发生时，其应用特点：

经济：采用等离子体点火技术，2008年至2009年全年使用等离子体点火系统

耗时329小时，阴极头更换6次。若使

用柴油，平均每小时耗油4t/h，则消耗

柴油1316t。两者比较，其维护费仅是

使用柴油费用的10%以下，对于电厂，

其经济费用节省是相当可观的；

环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少

了点火初期排放大量烟尘对环境的污

染；另外，电厂采用单一燃料后，减少

了油品的运输和储存环节，亦改善了电

厂的环境；

简单：电厂采用单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式；

安全：取消炉前燃油系统，也自然避免了经常由于燃油系统造成的各种事故； 升温、升压更易于控制：由于在升温、升压阶段，采取单一燃料、能维持少煤

量长时间运行，其升温、升压平稳，过

热器、再热器未使用喷水减温，从而有

效防止了蒸汽温度大幅波动。

1影响等离子体点火启动的因素：

1.1）载体风压力：

根据上述载体风压力分析：等离子体在

点火阶段对载体风压力要求较苛刻，5~7kPa 之间。在锅炉运行中，A、B层等离子体四角燃烧器载体风压力是不完全一致，同时各角一次风速、煤粉浓度都是不均匀的，造成锅炉点火初期，各角着火效果有好有坏，此时若等离子体载体风压力发生波动，会导致个别等离子体燃烧器着火效果差存在局部煤粉爆燃隐患。

等离子体点火系统通常在机组启动、滑参数停机、及低负荷消缺过程中使用，在以上三个过程中，只有在冷态时，对等离子体载体风压力要求较为苛刻，而在热态时，对载体风压力要求不高，只要其风压在7~12kPa以内均可以引燃煤粉。

因此建议：设一套等离子体载体风系统点火系统与一套载体风冷却系统，机组启动时由罗茨风机、自动调压阀提供载体风，保证载体风系统压力稳定。正常运行时，由压缩空气（或火检冷却风机）提供载体风，实现热态备用、稳燃、冷却目的，提高锅炉启动初期安全。

1.2）煤粉细度：

煤粉细度大小是影响锅炉冷态启动着火的主要因素，本锅炉启动初期控制煤粉细度在12~15%（R90）之间，煤粉细度低，易着火且稳定性好。煤粉细度大，引燃煤粉相对困难。#2炉曾经发生过：A层等离子体拉弧正常后，启动A磨后，加载压力调整至2~3MPa（经验启动参数），点不着火现象。后将加载压力调整至9.0MPa（上限），锅炉点火正常。事后分析原因：A磨连续运行周期较长，磨棍、磨盘磨损严重，且此时加载压力低，煤粉未能充分磨制，煤粉细度大，造成点不着火事件。事后我们把磨煤机运行周期作为一个主要统计指标，来确定启动中加载压力。

1.3）一次风速控制要求：

等离子体点火初期短时内要求一次风

速在13~16m/s，在多次点火过程中调整至13~14 m/s。风速高、风量大，携带煤粉量大，煤粉细度大，对等离子体燃烧器核心温度冷却量大，导致着火后效果差，火检弱。风速低，风量小，一次风携带煤粉能力降低，容易造成磨组、粉管堵塞。由于一次风速在实际运行中不稳定，变化较大，不利于运行长期监视，通常采用控制一次粉管风压方式来控制风速。

存在问题：一次风速控制不当，容易导致磨煤机堵塞。运行中采取措施：

控制一次风速、防止磨煤机启动初期堵

塞方法：跟踪磨煤机排渣情况，始终保持给煤量 = 燃烧量 + 排渣量，使三者达到动态平衡。其中燃烧量没法衡量的，只能根据磨煤机排渣量大小判断，渣量增加，磨煤机内存煤增加，说明此时一次风量偏小，需增加一次风量，减少煤量。若磨煤机内无渣，磨煤机振动大，说明一次风量偏大，需增加煤量减少风量。

1.4）二次风门控制：

点火初期，控制A、B层二次风门在20％以下，随着着火强化，燃料量增加，两台磨煤机运行后，逐渐调整A、B层二次风门开度至40％左右。

2等离子体点火启动特点：

2.1磨煤机选型特点：

东胜公司磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤量、煤种的适应。东胜公司磨煤机设计液压加载压力运行范围在9~15 MPa，实际运行中，发现在少煤量运行时，磨煤机振动大，多次发生损坏，现将磨煤机加载压力调整至1.5~9 MPa，磨煤机运行稳定。

机组启动初期，为控制升温、升压率，要求单台磨煤机少煤量长时间运行，通常在12t/h以下约3～4小时，对固定加载方式磨煤机、及球磨机，低煤量运行容易发生磨煤机振动损坏、堵煤事件。采用液压变加载系统可以克服加载压力高导致磨煤机振动损坏事件。东胜公司为防止磨煤机振动损坏，先后将磨煤机加载压力下限由9.0MPa 下调至3.0MPa和1.5MPa，彻底消除了磨煤机在低负荷时振动。

2.2启动过程中如何防止汽包壁温差大

2.2.1等离子体启动点火特点：

燃油炉在点火初期，其燃尽率高，在95%以上，其放热量也是一个连续的过程，随燃油增加，其放热量也在逐步增加。区别于燃油炉，等离子体点火初期，投入煤量少、燃尽率较低，导致初期升温、升压率慢。但随着炉膛温度的不断升高，其燃尽率跃升，尤其是启动第二台磨煤机后，其燃尽率呈阶跃性变化，最终导致升温、升压率变化不规则性，控制不当将会造成汽包壁温差超限。

2.2.2锅炉汽包壁温差变化特点：

对于锅炉汽包,锅炉点火后，炉水温度逐渐升高，产生蒸汽，但是，由于点火初期燃烧较弱，产生蒸汽量较少，此时，汽包内水流动很慢，由于水对汽包壁的放热系数小，汽包壁下半部金属温度升高并不多，而汽包壁的上半部与饱和蒸汽接触，蒸汽遇到较冷的汽包，壁面会凝结成水，由于蒸汽凝结放热系数比水对汽包壁的放热系数大很多，所以汽包上半部壁温上升较快，产生上、下壁温差。控制汽包内外、上下壁温差的关键是控制工质升温速度。升压速度越快，对应工质温升速度也越大。在低压阶段，升压速度应控制的慢些，而在高压阶段则其升压速度可以快些。

2.2.3控制汽包壁温差上主要采取：

冷态启动点火前，投入炉底蒸汽加

热系统，（蒸汽参数：压力

1.0~1.2MPa，温度300℃），通常

需要4小时左右，汽包下壁温由

50℃加热至85~92℃，上下壁温

差控制在30℃以内。

控制初期点火后燃料量，锅炉点火

后燃料量控制在8~12t/h以内，

连续运行2~3小时，汽包压力

升至0.3MPa，在此过程中，汽

包压力未达到0.3MPa，禁止增

加燃料量。

通常在3~4小时后，汽包压力达到

0.4MPa以上方允许启动第二台

磨煤机（第二台磨煤机为非等

离子体点火时，要求控制磨煤

机入口一次风温在110℃以上，

方允许启动）。

2.3低负荷稳燃、滑参数停机特点：

东胜公司#1、2炉在2008年168小时试运后，每周一、三、五上白班进行A、B层等离子体发生器拉弧试验，每次2~5分钟，以保证等离子体点火设备可靠备用。公司曾多次发生辅机故障、低负荷消缺事件，最低负荷减至60MW，投入一层等离子体即可达到稳燃效果。2009年11月9日，#2炉因汽包水位调节异常发生锅炉MFT保护动作，锅炉灭火事件。从锅炉吹扫、汽轮机减负荷，到汽轮机带负荷正常，耗时10分钟，期间再热蒸汽温度最低降至480℃，发电机未解列。2008年~2010年，#1、2机组滑参数停机共计16次，汽轮机中压内缸高点金属壁温通常降至300℃以下，2009年4月21日#1机组滑停，缸温最低降至274℃，给检修预留了充足时间。

总结多次滑停成功经验：

锅炉燃烧工况稳定，热负荷降低均匀；

磨煤机煤量调整范围大，可少煤量长时间运行；

滑停过程中经济成本低，无燃油，消耗等离子体发生器的阴阳极材

料。

滑停主要操作：最终保留两台磨煤机运行，保持一层或两层等离子体（A或B磨故障时），维持50t/h左右煤量，机组负荷在50MW左右，降低汽缸温度。

存在问题：滑停过程中，两台磨煤机运行中，其中一台磨煤机跳闸、或不出力，导致燃料释放热量大幅降低，使汽包水位发生大幅变化，调整不及时容易造成MFT保护动作。

总结：东胜公司自2008年1月24日＃1机组移交生产，6月28日＃2机组移交生产发电，两年来，在等离子体点火启动、低负荷消缺、辅机故障稳燃，锅炉灭火处理过程中，等离子点火系统着火稳定，稳燃效果好，启动投运快，故障率低，经济性好，得到充分证实。公司锅炉采用四角切园燃烧、

固态排渣煤粉炉；制粉系统采用冷一次风、正压直吹式、液压变加载中速磨煤机；及两层等离子体点火燃烧器系统；在300MW机组中是一种非常典型组合，其适应低负荷、掺烧劣质煤能力好。结合当前环保、经济、可持续发展的要求，东胜公司锅炉配置、机组启动方式值得大力推广。