火力发电厂锅炉等离子点火改造调试

摘要：火力发电厂越来越多的使用等离子点火方式。详细介绍了等离子点火基本原理及系统组成。并阐述了锅炉等离子点火改造静态调试和动态调试过程，总结等离子点火系统改造调试经验。

关键字：火力发电厂,等离子点火,调试

中图分类号: TK223.23 文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)06(b)-0000-00

近年来，由于全球能源紧张导致原油的价格不断上涨，使火力发电燃油越来越受限制，同时使等离子点火得到了飞速发展，且在国内成功应用于多个电厂，节油效果明显。本文对发电厂锅炉等离子点火改造试验与调试进行了详细介绍。

1、系统工作机理

火力发电厂采用锅炉等离子点火装置进行煤粉引燃的机理是：等离子点火装置在一定介质气压的条件下通过直流电流接触引弧，并在很强磁场的控制下得到稳定的功率定向流动空气等离子体。在点火燃烧器中该等离子体形成了4 千 K以上的温度梯度极大的局部高温火核，当煤粉颗粒通过这个等离子体火核时，在极短的时间内快速释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，再造挥发分，从而使煤粉迅速燃烧。这个过程是在气固两相流中进行的，高温等离子体使混合物发生了一系列物理和化学变化，使煤粉的燃烧速度进一步加快，起到了煤粉点火并加快燃烧的作用，最终实现了无油点火和达到稳燃的目的。

2、系统组成

2.1等离子发生器

这部分主要包括电磁线圈和阴和阳极板，用于产生电功率为50至150 kW的空气等离子体。

2.2供电系统

这系统将三相380 V交流动力电源经过可控全波整流变为可调电弧电压为250至400 V的直流电源，负载工作电流可在200至375 A范围内调节。在系统改造中分别从本厂4个400 V工作段中取一路电源变送至相应的整流柜，达到合格的直流电送给等离子发生器产出等离子电弧。

2.3点火燃烧器

点火燃烧器分一级燃烧室及二级燃烧室。等离子引弧装置的阴阳极板装在一级燃烧室内产生高温电弧，通过内置浓淡相将煤粉分离，使浓相煤粉与高温电弧发生强烈的电化学反应，致煤粉裂解，产生大量的挥发分并在高温电弧中被点燃。二级燃烧室放在一级燃烧室之后用于燃烧煤与粉挥发分，并通以二次风，使二级燃烧室冷却，补充炉膛内燃烧所需要的空气。

2.4控制系统

系统由CRT、PLC、角图像火检、通讯接口及数据总线构成，远程协调控制主机DCS控制系统。西门子S7-300可编程控制器是该系统的主机核心，与各电源柜之间为数据通讯。集控室的操作系统控制界面采用独立的工业液晶显示屏，配有触摸式面板实时显示操作功能，为操作人员提供了简捷的操作方式。

2.5辅助系统

辅助系统由包括冷却水和压缩空气系统。冷却水系统提供合格的冷却水，用于冷却等离子装置的阴极、阳极及励磁线圈。为保证冷却水质的需要，采用了扩容机组闭式冷却水系统来提供冷却用水。压缩空气系统提供了合格的空气。采用压缩空气和专用油水过滤装置来提供等离子体的载体空气，保证了等离子载体(空气)的稳压、洁净及干燥。

3、静态调试

3.1等离子点火器与整流柜控制接口的调试

整流柜控制采用西门子S7-200系列可编程控制器，等离子上位机采用了西门子S7-300系列可编程控制器，两者为同一系列并通过接口模块实现网络连接。设计满足了生产过程控制的需求，调试比较顺利。在网络中进行地址码赋值对调检测，数据交换都正常。

3.2等离子点火系统与主机热控系统接口的调试

等离子上位机和锅炉BMS系统之间原设计的接口信号有6对，其中BMS系统送给上位机的只有MFT信号。在具体调试中扩充了逻辑功能和通讯接口，进一步确保了锅炉安全稳定运行和方式灵活切换。在机组DCS控制系统中，制粉系统“正常运行模式”和“等离子运行模式”进行逻辑切换，实现了等离子点火稳燃的快捷切换，达到了安全稳燃与高效节能的目的。

4、动态调试

4.1等离子体的空载动态调试

使用冷却水和压缩空气等辅助系统，参数调节到引弧条件，上电发启弧指令，就地观察等离子体阴阳极板间拉弧情况。首次空载试验成功，得到空载引弧参数值为：电流300 A，直流电压300 V。

4.2离子体带制粉系统的空载调试

放入等离子体，调试制粉系统一次配风，发现即使最大限度投入暖风器系统，入口最高风温也只能达到104℃，达不到设计要求180℃。且暖风器阻力过大，差压达到5.8 kPa，设计要求要小于1.73 kPa。为了解决通风阻力问题，决定拆除暖风器。

4.3第一次投粉引弧试验调试

投入等离子体引弧，锅炉投油点火提高风温至150摄氏度，启动B层制粉系统，磨入口风量定为45 t/h，给煤量由14 t/h逐渐加到20 t/h。磨出口温度由63℃降到53℃，煤热值为5 000 k，挥发分为20 %，调试25分钟后煤粉仍没有点着。停运系统并检查，发现磨石子煤满，干燥出力不够。

4.4第二次投粉引弧试验调试

维持一次风温150摄氏度，投入等离子体引弧，启动B层制粉系统，风量先控制在50 t/h，煤量为20 t/h。几分钟后炉膛出口烟温上升，调整风量到55 t/h，再升至65 t/h，炉膛出口烟温从328℃升到520℃。由于炉膛出口烟温过高，汽轮机暖机蒸汽参数适应不了，试投了20 分钟后退出等离子装置和制粉系统运行。

4.5第三次投粉引弧试验调试

投入等离子体引弧后启动B层制粉系统，控制煤量26 t/h，风量55 t/h，一次风温200℃以上，磨出口温度达70摄氏度。检查等离子装置点着煤粉，控制输出电流为320 A，运行较稳定。后因汽机解列做试验而退出该系统。第二天机组启动，重投该系统，调试煤粉着火正常，测四角一次风速为：24.8/23.2/20.4/23.1m/s，基本均衡。随着加负荷投入相邻制粉系统后，锅炉燃烧也稳定。在机组220 MW高负荷状态下，试投了该系统，引弧着火也正常，退出该系统后发现炉膛燃烧稳定无扰动。

5、结论

通过对火力发电厂锅炉等离子点火现场试验及调试发现，等离子点火体在现场安装时，要选择在喷燃器煤粉浓相侧安装，为煤粉引燃创造条件。在调试过程中，火焰检测保护，炉膛差压保护等相应保护系统一定要投入工作状态，以起到异常自动保护作用。在调试期间要分析确定每次试投的连续时间，严格分阶段进行并保持炉膛正常吹扫通风，以确保设备安全稳定的运行。总之要实现原设计中的无油点火启动功能，还需进一步模拟试验和完善系统。

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