等离子点火安全事项的说明06[1].7.12.doc

等离子点火安全注意事项 总的说明 等离子点火，是锅炉点火的一次革命，在战略物资燃油短缺的当前形势下具有重大的经济效益和政治意义。国家电力公司（原）在其“十五”节油规划中明确指出：“要加大力度抓好等离子点火技术的开发和推广应用，这是火电厂实现大幅度节油的重大技术措施”。为了积极慎重地推动该项新技术的推广， 2002年国家电力公司发布了电站锅炉等离子点火技术应用指南。目前，等离子点火技术使用导则也正在组织编写。烟台龙源公司为此提出“等离子点火安全注意事项”供等离子点火的设计、安装、调试、运行部门遵循和参考。 1. 总则总则的内容主要是说明编写 “等离子点火安全注意事项”的目的，适用范围、人员，“等离子点火安全注意事项”的重点，贯彻“等离子点火安全注意事项”的必要性和关键环节是呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲。1.1 为了保证等离子点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行、维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项。1.2 该注意事项适合于等离子点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员。1.3 烟台龙源电力技术有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调。1.4 现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求。1.5 烟台龙源公司必须提出等离子点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲。1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。2. 人身安全2.1 维护等离子发生器（更换阴极、阳极等）时应首先停弧，切断整流柜控制电源，将电源柜切换至就地控制位并挂“有人工作，禁止操作”警示牌，确认等离子发生器无电后方可开始工作。带电设备的维修必须首先切断电源，现场操作有时以切断冷却水源，利用保护动作的方式来切断电源，是保证不了安全的。2.2 在就地观察炉膛燃烧情况时身体应站在观火孔侧面，防止炉膛负压波动时火焰喷出伤人；炉膛燃烧不稳时严禁在观火孔、人孔等部位停留。3. 设备安全防止炉膛爆破的关键是提高燃尽率和防止炉膛灭火3.1 冷炉点火，点火初期尽可能提高等离子点火初期的燃尽率。3.1.1 输煤、制粉、除灰、除尘、吹灰系统设备完好，满足锅炉燃煤运行的要求。3.1.2 等离子点火用煤应满足设计煤种。调试过程中，当发现实际使用煤种与设计煤种不符时，烟台龙源公司应向业主正式提出更换煤种的要求，以保证启动的安全。 大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则第5.4.1条明确规定：“机组选择设计煤种时，不应在同一台锅炉上混合燃用较易着火煤与较难着火煤，也不应分别将其作为设计煤种和校核煤种，因为它们所要求的煤粉细度和燃烧条件相差过于悬殊。”将给燃烧组织带来较大困难，甚至威胁锅炉的安全、稳定和经济运行。等离子燃烧器是根据煤质特性设计的，对于易燃的煤种主要是防止燃烧器内部结渣，对于难燃的煤种，主要是考虑点燃和提高燃尽率。等离子点火由于是内燃，其燃烧组织较全炉膛燃烧组织难度更大，相应对煤质就应给与更多的重视。 “设计煤种”一般是指锅炉设计煤种，但对于个别锅炉的设计煤种对于等离子点火较为困难的，在技术协议中等离子点火的设计煤种可能会优于锅炉的设计煤种，在锅炉启动中，为了保证启动安全应按照技术协议规定的设计煤种供煤。 设计煤种和实际煤种不可能完全一致，其误差应和锅炉考核试验的误差标准相一致，一般来说锅炉性能验收试验使用的煤种应符合设计煤种，其工业分析的允许变化范围为：干燥无灰基挥发份 5（绝对值）收到基全水份 4（绝对值）收到基灰份 = 5%（绝对值）收到基低位发热量 10（相对值）灰的变形温度（校核煤种） 503.1.3 等离子点火装置投入前必须进行一次风管风速的调平，其误差应符合制粉系统技术协议的要求（一次风速5）。 一次风管调平是启动调试中的一项重要工作，是保证锅炉火焰不发生偏斜的重要措施。等离子点火中，能否迅速地点燃和燃尽，都和一次风速和煤粉浓度有关。对于着火性能较差的煤种，燃烧器点火断面的流速一般应控制在18m/s。而未经调整的一次风管之间的流速误差可能会达到30以上。这样一来点火的当地流速就可能达到24m/s左右，对点燃和燃尽十分不利，也就给炉膛爆破留下了隐患。因此，一次风管的调平对等离子点火更为重要。 为了有效地监视一次风速，等离子点火系统中配有一次风含粉气流的在线监测。该在线监测装置，在一次风管调平的过程中，也应当同时标定。（包括对变送器进行校验和对一次风的动压值进行标定） 3.1.4 调节磨煤机出口分离器开度，适当控制煤粉细度，入炉煤收到基挥发分Var20，Aar35的煤种，煤粉细度宜R9015；入炉煤收到基挥发分Var20，Aar40的煤种，煤粉细度宜R9010。 含粉气流的浓度和细度对着火和燃尽都有较大的影响，对于烟煤，煤粉细度控制在2530，对点燃和燃尽影响都不大。但是对于劣质烟煤，煤粉细度对点燃和燃尽影响较大。控制分离器百叶窗的开度，使煤粉变细，同时也可增加磨煤机的循环倍率，降低磨煤机的初始出力，对也有利于满足启动曲线的要求。3.1.6 初始投入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，以满足启动曲线的要求。 煤粉浓度对于点燃和燃尽都很重要。对于烟煤最佳点火浓度一般在0.30.35kg/kg，对于劣质烟煤，煤粉浓度将可能上升到0.50.6kg/kg才能满足稳定点燃的要求。但是磨煤机的初始投入功率，受到满足启动曲线的限制。 一般中速磨的出力可以下降到额定出力的2540，采取适当的技术措施还可能把磨煤机的最低出力进一步降低。但是受到磨煤机风环风速的限制，磨煤机的最小通风量一般都只能下降到基本通风量的7080，否则将导致压磨；再加上一次风管路的流速不能太低，以免造成堵粉。因此，在为了满足启动曲线而使磨煤机的最低出力降低以后，煤粉浓度往往会下降到0.2kg/kg以下，对点燃和燃尽非常不利。 为了满足点燃和燃尽的要求，在等离子点火系统中的燃烧器入口，必须设置高效低阻的管道浓缩装置。但即使这样，受到一次风管风粉分配的影响，有的燃烧器的点火也可能比较困难，从而增加爆燃和二次燃烧的危险。 因此，在等离子燃烧器开始投入的时候，短时间内适当提高磨煤机的出力，有利于提高煤粉浓度，有利于缩短着火时间，待点燃且燃烧稳定后再降低磨煤机出力，满足启动曲线的要求是比较有利的。 此外，在启磨初期，适当提高给煤机出力，也有利于缩短从启磨到点燃的时间，有利于减少炉膛爆破和二次燃烧的风险。 3.1.7 点火初期因含粉气流浓度较低,一次风管路堵粉的可能较小，一次风速度可控制在18m/s以下，并适当提点火功率；待点燃后再适当提高一次风速，降低点火功率。 3.1.8 对于旋流燃烧器，等离子点火装置投运前，内、外二次风应关小，着火稳定后，视燃烧火焰的情况，再逐步开大，并做好记录。3.1.9对于低灰熔融特性、易于着火的煤种，为了避免等离子燃烧器结渣，可适当提高一次风速。但不可过高，防止燃烧效率下降较多，飞灰可燃物大幅度增加。 对于着火性能较好，灰熔点较低的煤种，点燃较容易。在内燃的方式下，由于一次风率一般在1530，在高度欠氧的还原性气氛下燃烧，将使灰熔点将下降100。因此，燃烧器结渣的情况更容易发生。如果等离子燃烧器的等离子发生器是侧插式（径向插入式），由于等离子弧被气流吹偏，加上等离子发生器头的背风侧存在涡流，更容易造成燃烧器壁局部超温结渣。为了防止结渣，除了适当降低等离子发生器的功率或降低燃烧器功率之外，一种有效的措施是提高一次风速，在有的厂甚至将一次风速提高到30m/s，其结果造成飞灰可燃物大幅度上升。 但是，一次风速过高（有的电厂甚至将一次风速提高到2830m/s）使飞灰可燃物大幅度上升，这将会使二次燃烧的可能性增加。为此，对于神华煤及相似的煤种，首先应尽可能采用等离子发生器轴向插入式的等离子燃烧器。这种结构的等离子燃烧器具有较好的防燃烧器内部结渣功能，一次风速可以较低。即使对于神华煤，等离子点火初期，一次风速也可控制在2023m/s，点燃以后，随着燃烧器出力的增加，再逐渐提高一次风速，并严密监视燃烧器壁温，在燃烧器壁温不超过300的条件下，适当控制一次风速不超过26m/s，即使在燃烧器出力较高时一次风速最大也不宜超过28m/s。3.2 防止锅炉灭火爆破3.2.1 保证电源和辅助系统的水、气各项参数符合设计要求，及时维护、调整等离子发生器，及时更换阴极避免断弧。 防止等离子断弧，是防止炉膛爆破的重要措施。等离子断弧，除了应改进等离子发生器的结构，延长等离子发生器阴极的寿命，使电弧稳定以外，最常见的因素是等离子辅助系统的参数偏离设计值造成断弧。等离子载体空气为压缩空气时，压缩空气带油、带水污染阴阳极，是造成断弧和阴阳极寿命降低的重要原因；在等离子载体空气由高压风机提供时，由于输送管路阻力过大，输送管路布置不当，锅炉膨胀时被拉裂，造成风压达不到设计要求也是阳极烧损严重，造成断弧的重要原因。 等离子冷却水水温和水压，是影响等离子发生器阴阳极寿命的重要因素。冷却水温超过40将使阴极寿命大幅度缩短。冷却水压过低将引起等离子跳闸，造成断弧。对于等离子冷却水不是无压排水的系统，不仅要求入口水压不得低于0.5MPa，而且出入口压差也不得低于0.2MPa，否则由于冷却水量不足也将影响等离子阴阳极的寿命，造成跳闸频繁。 等离子的电源要求电压稳定，当电压波动超过-25%时，将导致等离子跳闸。因此，从设计上应当尽可能避免等离子的电源应尽量避免与给水泵等大型电机取自同一端母线。如果已经取自同一段母线，在等离子点火过程，应尽可能避免启动同一段母线上的给水泵等大型电机。 等离子阴极寿命在DCS的画面中都有显示，应及时调整电极间距离、及时更换阴极避免产生断弧。3.2.2等离子点火之前制粉系统应调试完毕，保证等离子点火有实施的可能，避免在等离子点火过程中因断煤、制粉系统故障造成灭火导致爆燃。 等离子点火时一个系统工程，既然直接点燃煤粉，燃煤时所应具备的一切条件，都应当具备。有的电厂，在启动中由于煤仓堵煤，造成灭火，有的由于制粉系统保护误动造成MFT，也是增加炉膛爆破可能性的重要原因，应尽可能防止。3.2.3在初次投入等离子燃烧器时应严格按照等离子点火调试大纲中规定的点燃时间进行操作,对于中速磨煤机直吹式制粉系统，当任一角在180s内未点燃时，应立即停止相应磨煤机的运行,经充分通风、查明原因后再重新投入；对于贮仓式制粉系统在30s内未点燃时，应立即停止相应给粉机的运行,经充分通风、查明原因后再重新投入。根据电站煤粉锅炉炉膛防爆规程的规定。“对直吹式系统由于磨煤机内在运行中要有一定的贮煤量，而制出合格的煤粉并送到燃烧器也需要一定的时间。因此，煤粉从燃烧器喷入炉膛比原煤从给煤机送出要有一定时间滞后，这一时间的滞后由试验得知，可以是几秒钟或者多达几分钟，依设备型式及一次风管道的布置不同而不同。贮仓式系统，煤粉由给粉机送出到从燃烧器喷入炉膛，仅取决于一次风管道布置的长度及一次风速，因此只需几秒钟，此一滞后时间可先估算再由试验确认”。根据这些规定，经过试验说明，MPS磨煤机一般在6090s左右可能被点燃，HP磨一般需要90180s，但是对于高水分褐煤，因为水分含量较高，在相同的给煤量下，使其实际煤粉浓度比烟煤要低，因此，点燃时间，可能达到180s；对于双进双出磨，如果不采用闷磨方式启动，启磨到点燃的时间，一般也需要180s。在采用“闷磨”方式启动时，即磨煤机在布煤以后，不供风也不出粉的方式下下转动1520 min的工况，在这种条件下，密封风也应以不出现正压漏粉为原则尽可能关小。在磨煤机运行1520 min以后再开启磨煤机出入口一次风门，此时由于磨内煤位已经建立，并已制出一定量的煤粉，燃烧将在30s左右被点燃。 在未点燃之前，进入炉膛的煤粉，在点燃的时候是否会发生爆炸呢？对于不同每种可能发生爆炸的浓度不同。根据计算，在上述给定的时间内，不可能达到爆炸的浓度。有爆炸危险的煤粉浓度和氧量煤种浓度下限min(kg/m3)浓度上限marckg/m3易爆浓度ikg/m3最大瀑炸压力PmaxMPa最低含氧量Q2min%烟煤 0.320.47 34 1.22 0.130.17 19 褐煤 0.20.25 56 1.72 0.310.33 18 但是，在超过上述给定的时间以后，如果部分或全部等离子燃烧器还没有被点燃，则必须停止点火，进行充分吹扫，查明原因才能继续进行。否则容易导致炉膛爆破。 个别燃烧器不能被点燃的多数原因是因为风粉分配不匀。采取措施设法降低该管的流速后，一般都能点燃。由于燃烧器入口管道浓缩装置设计或安装不合理，也是导致点燃困难常见的的原因。这是则应改进或调整导向装置。3.2.4 对于贮仓式制粉系统对角分次投入的点火方式,在投入燃烧器后，为防止可燃气体沉积在未投燃烧器的邻角，产生爆燃，应适当开启邻角下二次风，使可燃气体及时排出炉膛。3.2.5燃烧器着火后,应加强炉内燃烧状况监视，实地观察炉膛燃烧情况,火焰应明亮，燃烧充分，火炬长，火焰监视器显示燃烧正常。如发现炉内燃烧恶化，炉膛负压波动大，应迅速调节一、二次风量及给煤量来调整燃烧。如效果不佳，应投入油枪助燃。若燃烧状况仍不好，应立即停止相应燃烧器的给煤或给粉，必要时停止等离子发生器，经充分通风、查明原因后再行投入。3.2.6对于同一台磨煤机供粉的燃烧器等离子点火时，如果较长时间只投入部分燃烧器（例如，双进双出磨煤机单侧运行点火），只有确认一次风管中没有积粉，才可投入其它燃烧器。 根据电站煤粉锅炉炉膛防爆规程3.3.2.2起动顺序g)的规定：“在运行的直吹式制粉系统中如果有一台磨煤机还有燃烧器尚未投入运行，只有：确认该燃烧器的煤粉管道中没有积粉；煤粉进入燃烧器时不会在燃烧器内部着火；对正在运行的燃烧器的空气/煤粉比例不会造成大的干扰时，才可将该燃烧器投入运行。否则，应启动另一台磨煤机并将所带的燃烧器全部投入运行，而停下该台磨煤机；”该规定主要是防止一次风管中积粉自燃，在贸然投入时造成制粉系统爆破。 这种情况在下列情况可能遇到： 1.双进双出磨单侧运行启动时。由于单侧运行的时间比较长，为了防止积粉自燃，首先要求双进双出磨分离器出口一次风管关断门必须严密（据沈阳重型机器厂介绍，其管断门是采用引进技术制造的，可以保证严密），其次在投入之前必须在采用吹扫风吹扫以后才容许投入。 2.在等离子点火过程中，其中一只等离子燃烧器因断弧、更换阴极等原因退出运行， 该角有没有投入油枪，该一次风管被临时停用。在这种情况下，如果停用的时间不超过1小时，即使有积粉也很难发生自燃，因此，可以不进行吹扫直接投然燃烧器。3.2.7 锅炉为双进双出磨煤机直吹式制粉系统进行等离子点火时，在启动初期应尽可能控制过磨风量（包括负荷风、密封风、单侧运行时还包括未投入侧的旁路风），尽快建立粉位，以确保稳定地进行点火，在建立粉位期间宜投入油枪。 双进双出磨建立稳定的粉位，是稳定点火和运行的前提条件。在启动初期能否迅速建立粉位，关键是控制过磨风量。双进双出磨和其他磨煤机不同，整个滚筒，相当于一只动态分仓，给煤量不能直接控制出粉量的大小，过磨风量才是控制磨煤机出力的手段。而过磨风能否直接控制出粉量，其前提是是否建立了一定的粉位。在启动初期，如果不能有效地控制过磨风量（包括一次风和密封风，对于单侧启动时还包括不出粉侧的旁路风）就无法建立适当的粉位（表现为压差式粉位计的压差为400600Pa），也就无法建立浓度稳定的含粉气流，燃烧器出口火焰会出现闪动，甚至时灭时着，炉膛负压不稳，严重威胁安全。应当特别指出，由于启动时磨内风压较低，此时的密封风量将大大超过设计风量，如不适当控制，由于启动时给煤量有限，即使磨煤机入口一次风门全关，仅由于一次风门的漏风和密封风就可能导致磨煤机长时间无法建立粉位。 也可采用“闷磨”的方式启动，但此时为防止发生磨煤机正压向外漏粉，可将分离器出口一次风门稍加开启，以便泄压。由于 闷磨的时间一般不允许超过20min，不会因一次风管路几分而发生爆破。 3.2.8 锅炉点火前与等离子点火装置对应的磨煤机（直吹式制粉系统）或给粉机（贮仓式制粉系统）应设于“等离子模式”。在“等离子模式”下，且保护条件具备时，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和贮仓式制粉系统分别不应低于180s和30s）。 3.2.9对于燃用褐煤或某些较难着火煤种的锅炉，如在等离子点火启动过程，因灭火保护的火检信号不稳定，导致灭火保护投入有困难者，可以不投入灭火保护。但应严格监视等离子点火的图像火检，在点火初期必须有人就地观察着火情况。3.2.10 在锅炉等离子点火期间，如因煤质或其它原因造成燃烧不稳，出现火焰闪动及炉膛负压波动时，应投入油枪伴烧，待燃烧稳定后再及时撤出油枪，以利于节油。3.2.11锅炉MFT时，所有等离子发生器跳闸，并禁启。3.2.12 在条件具备的情况下，运行人员应根据炉膛燃烧情况及时将磨煤机或给粉机的运行方式切换至“正常模式”，防止因等离子断弧造成磨煤机或给粉机跳闸。33 防止锅炉尾部发生二次燃烧 等离子燃烧器是内燃式燃烧器，由于一次风率一般在1530，最大也不可能超过40，因此，在等离子燃烧器内是不可能将全部燃料点燃并燃尽的，必然有一部分燃烧过程在炉膛内进行。而等离子点火实在冷炉的条件下进行，启动时为了满足启动曲线的要求，囿于初始投入功率的限制炉膛热负荷也不可能太高。因此，飞灰可燃物往往高于正常运行的飞灰可燃物。为了降低飞灰可燃物高所带来的问题，一方面应当改进等离子燃烧器，改善燃烧调整方法；另一方面，加强运行管理措施，防止二次燃烧的发生也十分必要。 尤其对于高挥发份、低灰分煤种，例如神华煤，其收到基灰分仅710，即使可燃质部分的燃尽率高达95，由于灰分仅为10左右，其飞灰可燃物也将达到33.因此对于低灰分，高挥发份的神华煤，采取管理措施来防止二次燃烧更应当作为重中之重的重点。3.3.1锅炉的空气预热器在安装后第一次投运时，应将杂物清理干净，其吹灰装置亦应同时投运，并经制造、施工、建设、生产等各方验收合格后方可投入运行。3.3.2新安装的油枪在投运前应进行冷态试验，运行中防止油燃烧器燃烧不良，配风不当或雾化不良，使未燃尽的碳黑和油滴沉积在尾部受热面上。3.3.3油煤混烧时要精心调整锅炉制粉系统和燃烧系统运行工况，防止因燃烧不良，使未燃的油和煤粉进入尾部受热面而沉积。3.3.4等离子点火初期应加强飞灰可燃物的监测，如飞灰可燃物偏高，应适当调整一、二次风速、磨煤机出力、煤粉细度、各一次风管间的流量分配、点火功率以至更换煤种等，尽可能改善燃烧情况。要防止风煤配比不当，一、二次风量过小，使可燃物进入尾部受热面内沉积；或者一、二次风量过大，使带入烟道以至风道的可燃物过多。 因为启动时炉膛温度很低，此时非灰中的可燃物不仅是焦碳甚至还可能含有未燃尽的煤粉。正确掌握飞灰可燃物的高低，是防止二次燃烧的重要环节。因此，有必要在烟道上安装必要的取样装置是十分必要的，等离子点火的工程中应将此列入工程计划，业主和调试单位宜大力支持安排定期（至少每小时）采样分析。3.3.5等离子点火过程中，空气预热器的吹灰装置必须投入运行，吹灰前应认真进行疏水，防止因疏水带入，造成空气预热器堵塞。遇下列情况时，应增加空气预热器吹灰次数以至连续吹灰，严防可燃物在空气预热器中自燃或被吹入烟、风道自燃、爆炸；应及时检查省煤器下灰斗，空气预热器下部灰斗，除尘器灰斗、仓式泵、粉煤灰仓及其布袋除尘器，及时清除可燃物含量较高的飞灰，防止烧坏设备及堵塞下灰系统。l 煤种偏离设计值，或有较大变动及煤中灰分较大，燃烧不良时；l 等离子燃烧器不能正常投运，燃烧不稳定而采用油煤混烧时；l 当飞灰可燃物大于15，经过调整无法有效降低时；l 空气预热器进出口差压增大时；l 空气预热器运行期间发现“高温”或“热点”报警且复归无效时。3.3.6若机组启停过程中，等离子燃烧器较长时间投运或油煤混烧时间较长，可根据具体情况，锅炉停运时对空气预热器、电气除尘器、各部灰斗进行检查，如有问题应及时处理。3.3.7 如锅炉设置有SCR系统，为防止脱销催化剂污染，在等离子点火启动过程，应将脱销催化剂退出系统，待飞灰可燃物低于10以后再投入.3.4等离子点火必须满足机组启动曲线的要求3.4.1在启动调试措施中应根据锅炉初始允许投入热功率的要求，确定等离子点火的初始投入煤量。3.4.2 当中速磨煤机最低出力无法满足锅炉初始允许投入热功率的要求时应采取以下措施调整磨煤机出力：l 降低磨煤机磨辊加载力；l 适当关小磨煤机出口分离器挡板；l 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。3.5防止等离子燃烧器超温、结渣故障的发生3.5.1现场安装配有输送弧管的等离子发生器时，必须保证发生器阳极喷口与输送弧管内端面接触并压紧。 如发生器阳极喷口与输送弧管内端面接触并压紧。将造成等离子弧漏出将等离子发生器烧毁。3.5.2安装调试阶段，应检查校核等离子燃烧器布置的热电偶，其测点位置必须准确的与DCS画面中的信号相对应。 等离子燃烧器的壁温监视装置，是防止燃烧器结渣的重要手段。壁温监视点为了便于更换和维护，不是焊接在燃烧器壁上的，因此热电偶和燃烧器壁之间必然出现存在热阻，从而影响测量的准确性。因此，安装调试阶段，应检查校核等离子燃烧器布置的热电偶。 将热电偶位置准确地与DCS画面相对应，才有利于掌握燃烧器的运行状态。3.5.3在保证点火效果及等离子发生器