等离子点火煤粉锅炉在煤粉锅炉上的应用

等离子点火煤粉锅炉在煤粉锅炉上的应用

对于国家康平发电有限公司2.600mw无油电厂项目锅炉，根据无油电厂的设计方案，将其改造为离子点火系统。改造后，锅炉可以完全启动无油火焰，并稳定燃烧。按等离子点火设计思想,以确保安全、稳定点燃、不发生炉膛爆燃、二次燃烧、燃烧器结渣、满足机组启动曲线的要求为前提,采用具体措施实施等离子点火和稳燃无油操作。1等离子燃烧及冷却风系统图2国电康平发电有限公司2×600MW锅炉是结合燃用煤质特征和自然条件设计的超临界参数变压运行直流锅炉。锅炉为超临界压力、单炉膛、一次再热、平衡通风、室内布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构П型布置。采用前后墙对冲燃烧方式,并配置旋流燃烧器。设计煤种为辽宁铁法矿劣质烟煤。制粉系统采用中速磨直吹系统,每炉配6台磨煤机,B-MCR工况下5台运行,1台备用。每台磨煤机供布置于前(或后墙)一层的LNASB燃烧器,燃烧器喷口数量与磨煤机数量相匹配,前、后墙各3层(共6层LNASB型燃烧器),每层布置5只。在煤粉燃烧器上方前、后墙各布置一层燃尽风,每层有5个风口。将锅炉前墙下层和后墙下层的10只煤粉燃烧器改造为等离子点火煤粉燃烧器,彻底取消原燃烧器设计的中心风筒及油枪结构,用等离子点火器代替原来的油枪,一次风由原设计的带有一定旋流的方式改为纯直流方式进入燃烧器,同时增大原燃烧器一次风筒的喷口截面积,并在一次风与二次风之间增加夹心风。该燃烧器后端装有等离子点火器,在锅炉点火启动阶段,点火器产生的等离子电弧可将燃烧器的煤粉直接点燃。在锅炉高负荷运行阶段,燃烧器可作为正常主燃烧器使用。经过数值模拟计算和试验台点火试验,改造后的等离子燃烧器能保证点燃锅炉的设计煤种,其作为主燃烧器使用时的综合性能与原煤粉燃烧器基本相同,NOx排放等性能优于原燃烧器。锅炉启动过程中利用下层的B、E磨煤机及等离子点火系统即可完成锅炉启动、汽轮机冲转、发电机并网并带负荷,此时炉膛温度已达到较高水平,等离子燃烧器的火焰可直接引燃上层煤粉燃烧器,使机组实现完全无油启动。a.冷却水系统等离子装置在点火过程中要产生大量的热量,为冷却等离子装置的阴极、阳极和线圈,等离子点火系统中设有专用的冷却水统。为保护等离子装置本身不结垢,需用除盐水冷却阴、阳极和线圈。冷却水水源取自锅炉房闭式冷却除盐水母管,通过2台(一运一备)管道泵分别送至就地点火发生器。回水经冷却后回至冷却除盐水回水母管。如不考虑等离子发生器的备用,当本炉的等离子燃烧器全部停用时,管道泵可停止运行,闭式冷却水通过泵的漏流来冷却等离子设备。b.等离子火检冷却风和载体风系统等离子发生器应采用稳压、洁净、干燥的空气作为等离子载体,采用现场的仪用压缩空气为等离子发生器提供载体。压缩空气系统设计的主要参数(单台等离子发生器)如下。最低气压:0.04MPa(调节阀后0.02MPa);最高气压:0.2MPa;点火器前空气压力;58kPa;消耗量:80100Nm3/h。如不考虑等离子发生器的备用,在等离子停止工作后,为减少压缩空气的消耗量,可切换至FSSS冷却风继续对等离子设备进行冷却。c.磨煤机冷炉制粉系统冷炉制粉系统采用在锅炉B侧一次风热风主风道上加装旁路蒸汽加热器的方案,并在两侧热风主风道上加装关断门,锅炉冷态启动时先启动B侧的一次风机,一次风均通过蒸汽加热器后再进入磨煤机,保证磨煤机入口风温满足磨煤机干燥出力的要求,具体设计布置方案见图1。蒸汽加热器(暖风器)汽源取自厂用高压辅助蒸汽,压力约为1.0MPa,温度为320℃。加热器设计的进口空气温度正常为20℃,在冬季极端情况下可低于-30℃,加热器出口风温可加热为160170℃,见图2。启动冷炉制粉系统时要注意检查一次风系统安装的完整性,确认暖风器来汽管路上的阀门、疏水阀等调整灵活、方向正确、开关到位。在暖风器投运时要逐步暖管,检查蒸汽、疏水系统的严密性,暖风器投入初期应通过疏水阀旁路进行疏水,待疏水水质洁净后再通过疏水阀进行疏水。关闭两侧一次风主风道上的插板门,启动B侧一次风机,B、E磨煤机通风,检查暖风器前后风道、燃烧器及风箱周围系统的严密性。投入暖风器的蒸汽,对E、B磨煤机进行暖磨。调整磨煤机的通风量,记录暖风器进出口风压、风温,考核暖风器性能。d.等离子燃烧器电气系统每台锅炉配有5套等离子电源控制柜、5台隔离变压器,锅炉的等离子电源柜为本炉的一层等离子发生器供电,必要时还可通过电源切换开关为本炉的第二层或临炉的第二层等离子发生器供电。电源柜的各项控制信号以硬接线方式进入机组DCS系统,运行人员可在DCS中直接控制各等离子设备。e.图像火检系统锅炉为每个煤粉燃烧器配有一套图像火焰监测装置,在燃烧器后端面的窥视孔位置安装1只图像火检探头,探头套管沿外旋流二次风风室一直向前延伸到燃烧器前端面。探头套管的前端内部安装有CCD摄像机,其视频信号送至集控室内16画面分割器,经处理后送到电视屏幕,运行人员可在点火期间同时监视10只等离子点火燃烧器的火焰。2等距系统的各种连接和保护试验2.1等离子点火器在b、e磨煤机启动状态下运行情况为保证机组安全及等离子点火系统正常运行,结合康平发电有限公司机组等离子点火设备的设计特点,需对其FSSS逻辑进行修改。a.在FSSS中设计B磨煤机“点火状态”与“正常运行状态”2种运行模式,并可相互切换(E磨同B磨)。b.由S7-200送10个接点信号给锅炉DCS系统,分别代表10台等离子点火器运行正常,B或E磨煤机启动条件中以5台等离子点火器运行正常的条件替代原逻辑条件中的下层油枪投入条件。c.任一等离子点火装置异常时,输出“等离子点火装置故障”信号至DCS报警。d.任一等离子点火燃烧器壁温超温时,输出“等离子燃烧器超温”信号至DCS报警。e.当B磨在“点火状态”下运行时,任意2只等离子装置故障,联锁停B磨煤机;当B磨在“正常运行状态”下运行时,任意2只或2只以上等离子装置故障时,B磨煤机不再联锁停止(E磨同B磨)。f.B磨煤机跳闸(取紧急停磨信号),联锁5号等离子点火器跳闸(E磨同B磨)。g.锅炉MFT时,等离子点火器应跳闸,并禁启。h.B磨煤机运行时,下层燃烧器的火焰保护仍采用锅炉原有的火检装置,炉膛灭火保护逻辑不变(E磨同B磨)。i.任一等离子点火装置异常时,关闭对应的磨煤机出口一次风门。2.2冷态试验点火系统停止程序冷态试验等离子点火器启动允许条件:锅炉吹扫完成,载体风压力及冷却水压力满足。试验内容如下。a.冷态试验等离子点火系统启动程序。b.冷态试验等离子点火系统停止程序。c.冷态试验磨煤机在点火方式下的启动条件。d.冷态试验等离子点火系统保护停止条件:锅炉MFT,磨煤机跳闸,冷却水压力不足。e.在试验位置启动磨煤机,打开磨出口插板门,试验单只及多只等离子点火器断弧时保护动作情况。f.冷态试验任一角等离子断弧、燃烧器超温时,声光报警系统的动作情况。3等离子燃烧试验等离子点火系统的整套启动试运分为2个阶段进行。第一阶段:进行锅炉的纯无油冷态启动试验。在锅炉首次点火启动过程中进行等离子燃烧器的启动和热态性能试验,验证燃烧器点火和稳燃能力、不同煤粉量下的燃烧器工作状况试验、等离子燃烧器配合磨煤机的出力范围试验、采用等离子燃烧器点火时锅炉温升试验等。第二阶段:在机组并网及以后的试运阶段进行进一步的相关试验。3.1等离子燃烧配合煤机的启动a.等离子磨煤斗用符合条件的煤种。检查并将等离子对应的磨煤机出口分离器挡板角度调整至较小值。检查锅炉具备启动点火条件,炉膛吹扫完成,进行锅炉冷态冲洗。b.启动B侧一次风机,打开等离子对应的磨煤机出入口风门进行通风。维持厂用蒸汽压力在较高压力(不小于1.0MPa),逐步开大磨入口暖风器来汽阀门、疏水阀门,投入暖风器运行,进行暖磨。调节燃烧器二次风门在点火状态,风量、风压在正常范围内。c.按顺序启动B层等离子发生器,调节电弧功率在100kW左右。d.在B磨煤机满足启动条件的情况下,启动磨煤机、给煤机,保持给煤量在25t/h左右,控制磨煤机入口风量为7075t/h。e.首次点火时,应注意记录从磨煤机投运至燃烧器喷口见火的时间间隔,如磨投运后180s(可视现场情况灵活掌握)仍未着火,应及时停止磨煤机运行,待查明原因后再继续试运。着火稳定后进一步对磨的风量、煤量进行调整,使燃烧状况达到最佳。f.根据机组试运要求增大或减小B磨煤机出力,试验等离子燃烧器配合磨煤机的出力范围,同时按风煤比曲线及时对B磨风量进行调整,注意等离子燃烧器喷口着火情况,防止壁温超温。g.调整等离子装置的电弧功率,确定等离子装置的最低稳燃功率。在保证燃烧效果的条件下可适当降低电弧功率,以延长阴极使用寿命。根据吹管过程中的锅炉负荷要求增减B磨煤机磨煤量,必要时启动E磨煤机。h.当锅炉空预器后热风温度高于180℃后,可打开主一次风道上插板门,同时退出蒸汽暖风器运行。i.在锅炉稳压吹管过程中,可将E、B磨煤机煤量提高至40t/h以上,进行等离子燃烧器的最大出力试验,同时可根据锅炉燃料量的需要进行第3台磨煤机的启动试验。j.吹管结束后,磨煤机停运过程中在给煤机停运后用大风量对燃烧器进行认真吹扫,防止积粉。3.2地面等离子燃烧试验及低负荷时煤粉锅炉低负荷运行时采用等离子点火装置进行稳燃试验在机组完成整套启动后的并网过程中升负荷阶段要进行B、E两层等离子燃烧器的最大出力试验,同时要进行下层等离子燃烧器火焰引燃上层煤粉燃烧器的试验及锅炉低负荷运行时采用等离子点火装置进行稳燃试验。具体试验项目根据机组试运进度进行安排。3.3运行注意事项a.点火前要根据等离子对应的磨运行方式做好给煤量与磨入口风量等重要参数的预想,并在点火过程中严格按照龙源公司提供的操作建议进行磨的风量、煤量调整。b.等离子点火燃烧器投入运行初期,应控制温升,注意观察、记录烟温探针的温度,防止吹管临时系统、再热器系统超温。c.当磨煤机在“点火方式”下运行,运行的等离子点火器中的任1只发生断弧时,声光报警系统将发出报警,同时此磨煤机对应的出口一次风管插板门自动关闭。检修维护人员应及时检查点火器断弧原因,如阴极材料耗尽,应迅速更换阴极头,并将点火器投入备用。d.当磨煤机在“点火方式”下运行,等离子点火器的断弧数量≥2只时,将造成磨出口门“五取二”关闭的保护动作,此时应认真检查断弧原因,问题解决后再继续进行试运。e.等离子点火燃烧器中心筒、喷口均装有壁温测点,运行中应监视温度,正常情况下应低于200℃,当温度超过400℃且继续升高时,应及时增大风量、减少煤量,防止烧坏燃烧器。f.当锅炉负荷升至断油负荷以上(35%B-MCR)时,运行人员可将FSSS系统中磨煤机运行方式切至“正常运行