锅炉等离子点火燃烧器的应用.doc

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锅炉等离子点火燃烧器的应用吴必科(广州恒运集团有限公司,广东广州510730)
摘要：简单介绍了等离子点火燃烧器的工作原理和系统组成，结合该燃烧器在恒运电厂6号锅炉的成功应用情况，分别从运行方式、运行控制参数、运行控制策略、运行工况等方面分析了该燃烧器的运行特性，对今后推广该技术的应用有借鉴作用。恒运电厂6号锅炉（DG-680/13.7-20）为超高压、自然循环、单汽包、正压直吹式制粉系统、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、燃烟煤锅炉。2003年10月，该锅炉投入运行。锅炉首次整组起动前，将第一层四支主燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器，并成功地投入运行，这是广东省内火电厂的首次尝试。煤粉锅炉等离子点火技术在国外已有20多年的历史了，近年来在国内也有研究和应用,并取得了较好的效益［1,2］。该技术成功地运用在广州恒运电厂6号锅炉，使整组起动节约用油共计两百多吨，点火期间可尽早投运电除尘器，经济效益和环保效益明显。1等离子点火煤粉燃烧器工作原理等离子点火技术的基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。该点火装置利用直流电流（大于200A）在介质气压大于0.01MPa的条件下通过阴极和阳极接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。其连续可调功率范围为50～150kW，中心温度可达6000℃。一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后，使浓相煤粉进入等离子火炬中心区，在约0.1s内迅速着火，并为淡相煤粉提供高温热源，使淡相煤粉也迅速着火，最终形成稳定的燃烧火炬。燃烧器壁面采用气膜冷却技术，可冷却燃烧器壁面，防烧损、防结渣，用除盐水对电极及线圈进行冷却。等离子点火器本体部分工作原理见图1。2系统及设备简介2.1制粉系统及燃烧器布置恒运电厂6号炉采用四角切圆布置五层煤燃烧器、二层油燃烧器。煤质工业分析见表1。制粉系统为5台ZGM-80G辊式中速磨煤机，每台磨煤机（额定工况下为4台运行、1台备用）制粉后送至一层煤粉燃烧器，其中C磨煤机连接第一层燃烧器。磨煤机最大出力为29.87t/h，允许磨煤机最低出力为7.47t/h，额定通风量为12.46kg/s，最低通风量为9.345kg/s，密封风量为1.21kg/s，磨机出口温度65～80℃。改造前，设计使用油燃烧器起停、稳燃。此次改造将第一层4只煤燃烧器替换为等离子点火燃烧器，同时用作点火燃烧器和主燃烧器。2.2等离子燃烧系统等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。点火系统由等离子燃烧器、等离子发生器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成；辅助系统由压缩空气系统、冷却水系统、图像火检系统、一次风在线测速系统等组成。由于受场地限制，在C磨煤机入口的一次风道未加装蒸汽暖风器。2.3等离子燃烧器结构等离子燃烧器采用内燃方式，为三级送粉，由等离子发生器、风粉管、外套管、喷口、浓淡块、主燃烧器等组成（见图2）。由于燃烧器的壁面要承受高温，因此加入了气膜冷却风。3等离子点火燃烧器系统运行方式为保证机组的安全及等离子点火系统的正常运行，在炉膛安全监控系统（FSSS）逻辑中，C磨煤机实现“正常运行模式”和“等离子运行模式”的切换。在“正常运行模式”时，第一层燃烧器实现主燃烧器功能；在“等离子运行模式”时，对C磨煤机的部分起动条件进行屏蔽，第一层燃烧器实现点火燃烧器功能。3.1冷态等离子点火运行方式a)按照运行规程的要求，锅炉上水到点火水位，风机起动，炉膛吹扫程序完成。b)全面检查等离子燃烧器的各子系统，确认压缩空气、冷却风、冷却水等各项参数正常，等离子发生器具备起动条件。c)锅炉点火，投入一层对角油燃烧器，30min后，按照锅炉冷态起动曲线增投另一对角油燃烧器。d)置C磨煤机在“等离子运行模式”运行，检查制粉系统正常，二次风温达到90～130℃，起动一次风机、密封风机，磨煤机起动条件满足，C制粉系统投入暖磨。起动捞渣机、碎渣机运行。e)将等离子发生器给定电流设置为300A起弧，稳定5min后，根据煤种将等离子发生器功率控制在80～120kW范围内。f)调节第一层燃烧器周界风，维持风门开度在15%。g)起动C制粉系统。h)就地观察等离子燃烧器的燃烧情况，调整一次风量、周界风门开度，确定合理的一次风速及风门开度。i)等离子燃烧器燃烧稳定后，逐步减少油燃烧器，直至完全断油运行，并投入电除尘器第四电场运行。j)汽机冲转、定速、并网后逐渐增加燃料量。k)C制粉系统出力达70%，投入上层煤粉燃烧器。此后按规程要求，升温、升压，并投入其它电除尘电场。l)运行负荷带到110MW，超过锅炉最低稳燃负荷时，置C磨煤机在“正