摘要：本文以大唐长山热电厂1×660MW燃煤汽轮发电机组的锅炉为例，详细讨论了等离子技术在点燃高水分褐煤在实际应用过程中所产生的问题，分析了前后两代等离子的区别及应用情况，对等离子投运后锅炉的安全性及产生的其它问题进行阐述，并提出了进一步的改进建议。通过大唐长山热电厂高水分褐煤使用等离子点火技术的成功，为电力行业节油工作提供了又一个成功案例。
关键词：等离子；高水分褐煤；锅炉点火
1项目简介
大唐长山热电厂现有1×660MW机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计、制造的660MW超临界本生（Benson）直流锅炉，设计主燃料为霍林河褐煤。
锅炉燃烧方式为前后墙对冲燃烧，采用35支低NOX轴向旋流燃烧器(LNASB)，前墙20支，后墙15支，前墙四层，后墙三层布置。OFA燃烬风喷嘴布置在燃烧器上方，前后墙各5支,两侧墙各3支风口。A/C/D/E/G层每台燃烧器均配有一支机械雾化的油枪，采用二级高能点火系统，点火枪和油枪均为可伸缩式，共有25支，每支油枪出力为0.5t/h； B、F层每台燃烧器均配有一台等离子发生器高能点火系统，共有等离子发生器10台。
等离子发生器为某公司生产DLZ-MA-300D-1200型等离子煤粉点火装置，主要由等离子体发生器及燃烧器、电源系统、冷却水系统、载体介质（空气）系统、冷炉制粉冷风加热系统、监测控制系统等构成。压缩空气作为载体工质，在通过电弧后，被电离为等离子体，其射流从阳极出口喷出，形成核心温度约5000K的火焰。锅炉F、B层燃烧器为新型等离子体煤粉燃烧器。等离子体发生器采用轴向插入方式。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子体煤粉直接点火和稳燃功能；在锅炉正常运行时，等离子燃烧器具有普通煤粉燃烧器的性能。
2影响等离子点火原因分析
2.1煤质。设计煤种为霍林河褐煤，收到基低位热值为12270 kJ /kg，干燥无灰基挥发份53.16%，收到基灰份23.64%，收到基水份29.62%。实际燃烧煤种与设计煤种偏差较大，收到基低位热值（12660 kJ /kg）与设计煤种相差不大，但收到基水分高达37.3%，干燥无灰基挥发份较低（43.02%）。点火时，发生器电流保持在300A左右，虽然能够稳定拉弧，但由于煤质水份的增大，影响煤粉的点火及稳燃。
2.2煤粉细度。磨煤机分离器挡板开度保持在60%，煤粉细度按R90=35%控制。而实际点火应用中由于颗粒较大，挥发份不易快速析出，煤粉不能被电弧迅速加热，煤粉着火困难。
2.3一次风速。由于煤质水份较高，为保证磨煤机出口温度维持在50℃以上，值班员实际操作过程中，保持一次风速在20 m/s以上，高风速使煤粉在等离子电弧处停留时间过短，不能稳定燃烧。
2.4一次风温。磨煤机最小运行煤量为25t/h，启磨油枪为250kg/h×2，投粉初期F磨煤机入口风温仅能达到130℃左右，若煤中水份过高时，出口温度仅维持在50℃左右，不利于煤粉着火。
2.5等离子燃烧器入口结构。等离子燃烧器入口的主、旁路插板在实际使用中，存在开、关不灵问题。在点火启动时，一次风通过旁路运行，由于主路插板关不严漏粉造成燃烧器喷口一次风套筒下部积存煤粉，发生积粉燃烧结焦堵塞通道及主路粉管烧红等问题；在主路运行，旁路关闭不严时，也会产生相同的问题；主、旁两路同时运行，燃烧器内煤粉浓度低，不利于点火。
3等离子点火优势
等离子点火时，只有启磨油枪2×0.25t/h，整体启动过程中用油量远低于大油枪点火。同时由于等离子点火烟气中不含有燃油颗粒，不会污染空预器及电除尘器，在点火前就可以投入电除尘器运行，锅炉启动期间烟尘就可以达标排放。由于烟尘达标，烟囱不冒黑烟，不染污脱硫系统浆液。
4等离子点火改善措施
4.1锅炉启动前应提前准备设计煤种燃煤入厂，煤质要求：全水分27～30%，收到基灰分20%以下，低位发热量12270 kJ /kg以上，干燥无灰基挥发分45%左右，向B、F磨煤机对应的煤斗上煤。严格控制锅炉点火前B、F磨煤机等离子点火使用煤质，确保等离子点火后，煤粉燃烧良好，燃尽率高，防止锅炉尾部积存煤粉过多而发生尾部再燃事故。
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4.2降低给煤量
在等离子功率一定的情况下，降低给煤量，相当于分配给单位煤量的等离子功率增加，煤粉更容易被点燃。MPS245HP-Ⅱ型磨煤机设计最低出力为25t/h，最初调试煤量控制在25t/h，经过调节液压加载系统及减小磨煤机出口分离器挡板，磨煤机最低出力可以控制在18t/h～20t/h。等离子正常拉弧功率为120kW×5支，每吨煤粉获得的功率为24kW，如果给煤量降低到20t/h，每吨煤粉获得的功率为30kW，提高了25%。给煤量降低，煤粉从等离子电弧获得的热量增加，加快煤粉中的挥发分析出，更多的挥发分和煤粉被点燃，释放出更多的热量，增强了煤粉燃烧的稳定性。同时由于给煤量减少，热风流量不变的情况下，相当于提高了干燥出力，磨煤机出口温度也有一定程度提高，煤粉燃烧稳定性进一步提高。
4.3降低一次风速
降低磨煤机出口一次风速，增加煤粉在燃烧器中的停留时间，在相同给煤量情况下，风速降低，提高了煤粉浓度，煤粉更易于点燃。在给煤量20t/h时，风速控制在16m/s～18m/s，即可以保证磨煤机安全运行，又增强煤粉燃烧稳定性。投粉初期由于磨煤机风速在18m/s～20m/s时煤粉燃烧器着火困难，经过调整风速控制在18m/s以内后，煤粉燃烧器着火稳定。
4.4提高磨煤机出口一次风温
锅炉在冷炉投粉时，为保证等离子顺利点火，需将磨煤机出口温度加热到80℃，然后顺序启动磨煤机、给煤机。通常在暖磨过程中，保证磨煤机出口温度不低于75℃，暖磨时间控制在10min以上，将磨煤机本体及一次风管道和燃烧器喷口加热充分，避免给煤后磨煤机出口温度下降过快。投入给煤机后，要及时增加风道燃煤器数量，提高磨煤机入口一次风温度，保证磨煤机出口一次风温不低于48℃。低于48℃时，磨煤机制粉困难，煤粉浓度降低会使等离子燃烧器无法点燃煤粉。
4.5提高煤粉细度
正常运行时磨煤机出口分离器挡板开度一般在60%左右，在点火启动前，将分离器挡板关至30%左右提高煤粉细度，煤粉越细，挥发份快速析出，煤粉越容易着火。
4.6提高等离子电弧功率
等离子点火功率可以控制在80～180kW，通常运行在120kW，当燃用高水分褐煤时，等离子点火功率运行在120kW时，如果燃烧工况控制不良，会出现燃烧脱火问题，提高功率至180kW会有所改善。
4.7提高燃烧区氧量
经实践证明，由于等离子点火时，部分煤粉在燃烧器内燃烧，消耗了一定程度的一次风中的氧，所以点火时，等离子体燃烧器层二次风箱风门开度调整至45%，对层燃烧器二次风箱风门开度调整至45%，对等离子燃烧器层补充氧量，确保等离子点火时燃烧区富氧燃烧。
4.8降低锅炉总风量
锅炉启动过程中风量过低,燃烧室内可燃混合物中氧浓度降低，燃烧速度降低，尤其对于等离子点火启动过程, 煤粉燃烧不充分，烟气速度过低, 空气预热器容易煤粉沉积, 产生二次燃烧问题。风量过高, 降低炉膛温度。燃烧调整过程中, 在保证设计最低风量情况下，通过减小一、二次风量，锅炉总风量控制在1000t/h左右，将氧量从20%降到17%，减弱冷风对炉膛的冷却作用。
5结束语
大唐长山热电厂经过多方努力克服了等离子点火不成功，等离子点火蒸汽汽温突变等难题，在锅炉启动过程中，为长山厂提供了一个节能降耗的空间。用等离子点火，锅炉整个启动过程中油耗可控制在10吨以内，可节约柴油50吨以上。同时等离子点火时，不影响电除尘运行，不污染吸收塔浆液，减少污染物排放，为提供清洁电力能源提供了成功经验。
参考文献
[1]李力，宋大勇，梁明文．等离子燃烧技术在燃用高水份褐煤机组中的应用．东北电力技术 2018年第10期.
[2]烟台龙源等离子公司《长山电厂#1炉660MW机组等离子体锅炉点火启动方案》及《长山电厂锅炉等离子体点火启动运行方式总结》.
[3]韩季延，韩继伟，狄万丰．旋流燃烧器等离子点火技术在600MW机组上的应用.吉林电力 2009年8月.
论文作者:孙洪成
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/26
标签：等离子论文; 煤粉论文; 锅炉论文; 燃烧器论文; 磨煤机论文; 褐煤论文; 等离子体论文; 《电力设备》2019年第1期论文;