等离子点火技术在电厂中的应用

【摘 要】我厂#5机安装的是烟台龙源电力技术股份有限公司提供的等离子点火系统，自安装以后经过几次机组启动，低负荷稳燃，我们掌握了这套系统的应用方法以及注意事项，并成功的实现了启动过程和低负荷稳燃时节油、节约成本的目的。

【关键词】等离子；点火技术；应用

1 系统简介

该套系统有以下分系统组成：等离子体燃烧器、电源系统、载体工质（空气）系统、冷却水系统、冷炉制粉系统及监测控制系统组成的系统。

1.1 等离子体燃烧器 plasma burner

配有等离子体发生器并以等离子体点火和稳燃的煤粉燃烧器。

1.2 电源系统

等离子体点火系统的电源系统一次设备主要包括：高压开关柜、降压变压器（6KV变380V）、低压开关柜、隔离变压器、整流柜等。

1.3 载体风系统

等离子体发生器采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子体载体，本系统采用仪用压缩空气为等离子体发生器提供载体。仪用压缩空气母管压力应为0.4～0.8MPa。

1.4 冷却水系统

为保护等离子体装置本身，需用除盐水冷却阴极、阳极和线圈。冷却水经母管分别送至就地等离子体发生器内，再分三路分别送入阴极、阳极和线圈。

1.5 冷炉制粉系统

冷风蒸汽加热器布置在F磨煤机入口前热一次风母管上。因本改造项目的煤质水分很高，为确保改造后点火效果，保证锅炉冷态启动时磨煤机能磨制出合格的煤粉，所以需要高压的蒸汽来提供热源，汽源参数要求P>3.0MPa，t>260摄氏度的过热蒸汽，蒸汽耗量约为15t/h。冷风蒸汽加热器设计的进口空气温度为20℃，出口加热至150～160℃，并满足磨煤机热平衡计算后需要的入口温度。暖风器汽源来自5、6号锅炉空预器吹灰器的联络管的蒸汽。

1.6 监测控制系统

1.6.1 火焰监视装置

为监视等离子体点火燃烧器的火焰情况，保证安全运行、方便运行人员进行燃烧调整，每支等离子体燃烧器上应各安装1套图像火焰监视装置。

1.6.2 燃烧器壁温监测

为防止燃烧器超温，在每台等离子体燃烧器内壁安装有两个铠装K分度热电偶，通过补偿导线接入机组DCS系统，当燃烧器超温时可以发出报警信号。

1.6.3 风粉混合物速度监测

为便于等离子体燃烧器风粉混合物速度的控制，在用于等离子体点火的一次风管上安装一套风粉混合物速度监测装置，用于在线监测风粉混合物速度，方便运行人员进行燃烧调整。

1.6.4 控制系统

等离子体点火系统所有的开关量、模拟量通过硬接线进入DCS，在DCS操作站完成等离子点火系统的监视和控制，使整个系统可以达到安全、稳定的运行。利用DCS的操作员站实现等离子点火系统的监控。

2 等离子点火技术在机组启动过程及低负荷稳燃中的应用

等离子是近年来的一项新的锅炉点火及稳燃技术，使用等离子拉弧直接点燃煤粉来实现锅炉启动或锅炉稳燃，达到以煤代油的目的。我厂五号机组已进行了一年多的安装试用。受限于煤质，等离子目前在五号机主要还是应用于点火阶段，启动节油明显，取得了很好的效果，甚至可逐步实现锅炉无油点火启动。

2012年8月29日，机组经过三天多停机消缺后冷态启动，于10时36分成功并网，11时30分机组负荷升至300MW，至此机组启动完成。本次冷态启动采用等离子点火方式（停机时间大于72小时），从点火到并网后停全部油枪，整个过程共用燃油9.03吨。

2013年7月6日，经过9天的停机配合安廉线切改工程后，#5机开始冷态启动。自中班开始点火到7日一值白班并网后带至300MW负荷，本次启动过程共消耗燃油4.79吨。创了上安电厂启动用油新记录。

要知道，等离子技术没有在我厂使用时，我们每次机组冷态启动燃油使用指标为80吨左右。使用等离子技术后的两次启动过程节油效果十分明显，最好的一次用油量仅有普通机组启动的6%。

现在由于电网用电负荷的波动性，峰谷差大，晚上机组运行时负荷低，原来50%的最低负荷不能满足调度要求，需要我们进一步降负荷，这就与我们锅炉最低稳燃负荷相冲突。为了保持锅炉燃烧稳定，在低于最低稳燃负荷时，我们要视燃烧情况投油稳燃。等离子系统也可以实现这个功能。今年的线路切改期间，我厂机组启停频繁，晚上负荷降得很低，最低一次降至240MW（额定容量600MW），在这次低负荷运行中我们采用等离子稳燃，炉膛负压、燃烧器火焰信号正常，说明燃烧稳定。若采用燃油稳燃，此负荷下每小时的稳燃用油至少每小时三吨。每个夜班少用10吨燃油是很正常的。

可见在机组启动比较多、夜班调峰幅度较大的电厂采用等离子技术可以很好的起到节油目的。在现在都提倡节能增效的大环境下，此项技术改造的应用无疑是非常成功的。

3 应用过程中注意事项及存在问题

等离子点火机组启动过程不同于普通的油枪点火机组启动，此时对启动用的煤质要求较高，要求高发热量，高挥发分，易燃煤种。我们曾经有过由于燃料提供的煤种不合适，等离子点火煤粉燃烧效果不好最后不得已重新改用燃油点火启动的经历。

使用等离子点火启动中要求对进入磨组的一次风用邻炉蒸汽加热，这个加热的一次风温要能保证，磨组出口风粉混合物的温度要有保证，我们要求此温度要高于75℃。入炉煤粉温度低也导致燃烧效果不好。煤粉浓度也要有保证，我们要求磨组先制粉，待粉位达到一定高度后再开启磨组出口风门，确保入炉一次风携带的煤粉浓度足够。

等离子体点火系统投运过程中，应严密监视等离子体燃烧器壁温。在燃烧器显示壁温超过400℃且壁温仍然上升较快时，应及时采取降低壁温的措施，包括降低磨煤机出力、加大磨煤机的入口风量、降低等离子体发生器功率等，燃烧器显示壁温超过500℃时，应停止该燃烧器的送粉进行检查。在一次风管未通风的情况下，等离子体发生器运行时间不能超过10min，防止烧坏燃烧器。

锅炉点火前与等离子体点火系统对应的磨煤机（直吹式制粉系统）要切换到“等离子体点火模式”。在“等离子体点火模式”下，且具备投入保护条件时，应投入灭火保护（点火开始时灭火保护的迟延动作时间，对于直吹式制粉系统不应超过180s）。

等离子系统中，阴极作为等离子发生器发射电子的主要部件，要承受的温度很高，长时间运行必然要造成阴极烧损。阴极部件的运行时间与等离子工作电流成反比。厂家给出的资料是在额定电流范围内，阴极的工作寿命约为100h。在实际使用中，我们要严格按照技术说明给出的电流范围使用等离子，电流不能太小，太小了拉弧功率小，不足以引燃煤粉。拉弧功率大会加剧阴极的烧损。

4 结束语

等离子点火技术在我厂应用以来收到很好的效果，在以后的机组启停、及低负荷稳燃中还将继续发挥它的威力。我们在使用的过程中一定要按照等离子点火的要求来满足各项条件，在使用过程中要注意设备的安全和锅炉燃烧的稳定。愿该项技术应用在更多的机组上为我厂的节能降耗贡献更大力量。

[责任编辑：杨玉洁]