等离子点火技术在2×660MW机组中的应用

摘要：主要介绍了等离子点火技术的原理及系统组成，并以国电宝鸡第二发电厂二期扩建工程2×660MW超临界海勒空冷燃煤机组等离子点火技术的应用为例，阐述了等离子点火技术在火力燃煤机组中的成功应用与日常检修、维护及常见问题处理中值得注意的问题。

关键词：等离子点火；燃烧器；零油耗

作者简介：刘亚忠（1972-），男，陕西宝鸡人，国电宝鸡第二发电有限责任公司扩建工程筹建处，工程师。（陕西 宝鸡 721405）

中图分类号：TK229.6     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2011）18-0109-02

节约能源和保护环境，关系人民群众的切身利益和中华民族的生存发展，是每个公民义不容辞的责任和义务。我国能源资源有限，能源使用以煤炭为主，石油相对短缺。随着国际原油价格不断上涨，发电厂减少和节约燃油，降低发电成本，提高企业经济效益已成为重中之重。鉴于以上原因，国电宝鸡第二发电公司扩建的2×660MW机组采用了烟台龙源电力技术股份有限公司研发的等离子点火技术，其中，第一台机组（#5机组）已经顺利投产，完全实现了零油耗目标。

一、等离子点火技术介绍

1.等离子点火原理

等离子点火技术基本原理是：将具有4000℃以上的高温直流电弧空气等离子体输送到专门设计的等离子燃烧器内，使流经该燃烧器的煤粉在等离子体高温和热化学作用下瞬间被点燃，煤粉在燃烧器内着火后喷入炉膛，从而达到了炉膛点火和助燃不用燃油的目的。由于用等离子体直接点燃全部煤粉，电耗很大，考虑到等离子点火技术的经济性和装置的安全可靠性问题，烟台龙源公司采用了分级点火逐级放大的等离子燃烧器。也就是首先让一次风中的一部分煤粉通过等离子发生器直接点燃，然后，用已经点燃的煤粉火焰逐级点燃一次风中的剩余煤粉。等离子燃烧器在锅炉启停和低负荷稳燃时，投入等离子发生器，起到点火燃烧器的作用。当锅炉高负荷正常运行时，等离子发生器停运，该等离子燃烧器作为锅炉主燃烧器使用。其燃烧器的点火示意图见图1。

2.等离子点火技术的系统组成

煤粉锅炉等离子点火技术主要由等离子发生器、等离子燃烧器、冷炉制粉系统、图像火焰监测系统、一次风速测量系统和相应的控制系统组成。其中，与等离子发生器相关的辅助系统包括冷却水系统、载体风系统、电源系统；与等离子燃烧器相关的辅助系统有等离子燃烧器壁温检测系统。

等离子点火技术系统组成示意图见图2。

二、设备概况

1.锅炉概况

国电宝鸡第二发电厂二期扩建工程2×660MW超临界海勒空冷燃煤机组锅炉型号为：SG-2066/25.4-M977，为超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、Π型露天布置、固态干排渣、全钢架悬吊结构。燃烧系统配置等离子点火和微油点火两套点火系统。等离子体点火及稳燃系统具有从锅炉吹管到带满负荷全过程无油操作的能力，并且可起到低负荷不投油稳燃作用，投产的#5机组从首次点火到现在正常运行，一直用等离子点火系统。制粉系统为冷一次风机、正压直吹式，配备6台ZGM113G型中速磨煤机。设计煤种为甘肃华亭煤，校核煤种为陕西彬长煤。煤质分析如表1所示。

2.等离子发生器及燃烧器概况

国电宝鸡第二发电厂二期扩建工程2×660MW锅炉等离子发生器及燃烧器采用兼有等离子体点火功能主燃烧器的方案，将最下层即A层4台主燃烧器设计为兼有等离子体点火功能的燃烧器。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子体点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能。根据原主燃烧器的结构，确定等离子体发生器采用轴向插入，如图1所示。在A磨煤机入口前热一次风母管上安装了加热器，其蒸汽源取自厂用辅汽联箱。冷却水取自锅炉房内的闭式冷却水母管，增设两台管道增压水泵（一运一备），保证等离子体发生器冷却良好。等离子载体风采用仪用压缩空气。在下层4台等离子体燃烧器上的二次风道内各安装一个带CCD摄像机的图像火焰监视探头，其视频信号送至集控室内四画面分割器，经处理后合成一路，送到主控室全炉膛工业电视系统中的视频切换器，可在点火期间同时监视所有等离子体燃烧器的火焰。火检冷却风由火检冷却风机提供足够压力和足够风量的冷却风。等离子体点火及稳燃系统设有完善的控制系统，运行人员可以在机组DCS和就地完成启弧、停弧、功率调节等操作，同时系统内部设有完善的保护逻辑，可保证系统的安全运行。

三、等离子点火在生产应用中的检修和维护

1.等离子发生器的检修及维护

国电宝鸡第二发电厂二期扩建工程2×660MW机组从首次点火到现在正常投产运行，等离子点火装置在投运、退出以及低负荷稳燃时都很成功，主要是等离子发生器运行稳定。因此，等离子发生器的检修和平时的维护非常重要。由于等离子点火装置运行于大电流高电压下，为高热部件，因此，维修前必须办理工作票切断供电电源，并有人监护。等离子发生器的检修分为阴极、阳极、稳弧线圈、拉弧电机、等离子发生器进回水软管、进气管及支架等检修项目。阴极检修时，在拆卸过程中要保护好分流尾座，因为它结构复杂且为铜铸；再就是检查和清洗阴极头。阳极的检修主要检查是否漏水和密封胶圈是否老化，并对阳极支架与阳极的接触处用砂纸打磨干净。稳弧线圈检修主要是检查接头是否漏水及冬天注意防冻。拉弧电机检修随机组小修进行，主要检查拉弧电机挂钩胶木。进回水软管、进气管主要检查是否有破损等。等离子发生器应每月维护一次；对等离子点火系统热备每周维护一次。冬季气温低于0℃锅炉停炉时，用压缩空气吹净等离子发生器及管路中的积水；在发生器停运时，发生器需通入冷却水冷却，使用压缩空气做载体风的在发生器停运时要切换到吹扫风，在每次等离子发生器投运前应将吹扫风切回压缩空气。

2.输送弧组件的检修及维护

输送弧组件是把等离子发生器产生高温等离子体输送到等离子燃烧器或等离子点火燃烧器的指定位置，使煤粉与等离子体混合从而点燃煤粉。等离子输送组件是消耗件，因煤质不同，寿命差别很大。一般在小修或临修时对阳极进行检查或更换。等离子累计运行时间大于200小时的情况下，就应注意检查是否烧漏，在大于350小时磨损系数大的煤种，有烧漏的可能。用手电筒从发生器插入处观察输送弧组件是否弯曲或烧损，若磨损或弯曲要更换。

3.辅助系统的检修

辅助系统的检修维护包括载体风系统和冷却水系统。

载体风系统的检修维护包括：压缩空气系统的检修随机组小修进行，装置故障时检修；校验压力表、校验压力开关的定值；用500V摇表检查压力开关接线的绝缘；清洗载体风过滤网；载体风系统中有油水分离器的，使用4000小时后要在无压情况下拆下不锈钢气压网进行清洗。

冷却水系统的检修：压缩空气系统的检修随机组小修进行，装置故障时检修；校验压力表、校验压力开关的定值；用500V摇表检查压力开关接线的绝缘；清洗冷却水过滤网；冷却水泵执行电厂定期检查制、设备轮换制。

4.图像火检系统的维护

图像火检系统每月维护一次。维护项目：检查探头的冷却风风压满足、无漏风现象。清擦图像火检探头。火检探头图像清晰、无蓝屏（信号或电源线路中断）、变色（探头损坏）、图像不清现象（探头脏污）。火检冷却风机在炉膛温度低于45℃时方可停止运行，否则探头将被烧坏。

5.电源系统的维护

电源系统主要是等离子整流柜，它是用来产生维持等离子电弧稳定的直流装置，主要由大功率直流调速器、直流平波电抗器、交流接触器、控制PLC等元器件组成。一般检修完后要检查隔离变压器一、二次电缆及等离子整流柜、切换柜相应一次回路接线及对应关系正确，交流电缆相序正确，直流电缆极性正确。用1000kV摇表检查隔离变压器、等离子整流柜、切换柜一次回路绝缘特性。隔离变压器电源操作回路切就地，合、拉隔离变压器并检查反馈信号，同时检查等离子整流柜交流电源侧相序。等离子整流柜控制电源合闸，检查状态指示灯、柜内直流调速装置、PLC的状态，指示灯的状态是否正常等。

四、等离子点火在实际应用中值得注意的问题

1.点火初期应尽可能提高等离子点火的燃尽率

等离子点火用煤应为设计煤种，初始投煤量应尽可能满足点火最佳浓度的要求，点燃以后再将投入煤量适当降低。点火初期因含粉气流浓度较低，一次风管路堵粉的可能性较小，一次风速度可控制在18m/s以下，并适当提高点火功率；待点燃后再适当提高一次风速，降低点火功率。同时，输煤、制粉、除灰、除尘、吹灰系统设备完好，应满足锅炉燃煤运行的要求，最大限度提高燃尽率，防止炉膛爆破。

2.等离子点火必须满足机组的启动曲线

等离子点火的初始投煤量应根据锅炉初始允许投入热功率的要求进行。當等离子点火对应的A磨煤机的最低出力无法满足锅炉初始允许投入热功率的要求时应调整磨煤机出力，可以通过降低磨辊加载力，适当关小磨煤机出口分离器挡板，在保证一次风管不堵粉、磨煤机石子煤管不堵塞的前提下，尽可能降低一次风量。所有措施的目的是满足机组启动曲线。

3.等离子燃烧器超温、结渣的防止

等离子点火装置投运过程中，应严密监视等离子燃烧器的壁温，在燃烧器显示壁温超过400℃或超过300℃且壁温仍然上升较快时，应及时采取降温的措施，包括磨煤机出力、加大磨煤机的入口风量、降低等离子发生器功率等，燃烧器显示壁温超过500℃时，应停止该燃烧器进行检查。在保证点火效果及等离子发生器稳定运行的前提下，应适当降低等离子发生器的功率。

五、结论

国电宝鸡第二发电有限责任公司#5机组锅炉点火应用等离子点火技术，实现了锅炉从首次点火到投产运行无油启动，实现了“零油耗”目标。等离子点火由于直接点燃煤粉，从点火调试到168小时运行以及锅炉的启停炉过程中节约了大量燃油，提高了经济效益。为避免和减缓结焦，在能够保证磨煤机运行稳定和煤粉着火良好的情况下应尽量提高一次风速。

参考文献：

[1]DLZ-200型等离子点火装置使用及维护说明书[Z].国电电力烟台龙源电力技术有限公司,2007.

[2]2066t/h超临界压力直流锅炉产品说明书[Z].上海锅炉厂有限公司,2010.

（责任编辑：麻剑飞）

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