等离子点火存在的问题与解决措施

等离子点火存在的问题与解决措施

等离子无油点火及稳燃技术是一项煤粉锅炉点火及稳燃过

程中以煤代油的有效措施，在电厂锅炉投产调试、冷态启动等过

程中可节约大量燃油，产生巨大的经济效益。但作为一项新技术,

在实际应用中也暴露出一些问题,如煤粉利用效率低、烟尘中可

燃物含量大、存在烟道自燃隐患、后期汽温不好控制等问题，特

别是近期出现的电煤质量下降对等离子的安全应用提出了更高

的要求，本文结合岱海二期工程近期启动中暴露出的一些问题做

一简述C

1、磨煤机制粉温度的运行控制

直吹式制粉系统锅炉应用等离子点火的首要问题是锅炉启

动时磨煤机的干燥出力问题。在实际运行中，出现的主要问题是

经暖风器加热后的一次风温，在磨煤机风量维持60〜65t/h、空

预器入口一次风温45℃时，，磨煤机入口一次风温只能达到90〜

100℃,投煤后磨煤机出口温度会很快下降至45〜50℃,在入炉

煤Qnet,arV3800Cal/g时,4小时后入口风温只能达到130℃

左右，出口温度V55C,远达不到设计值要求的入口风温180℃

的要求。由于暖风器蒸汽来源于厂用辅汽联箱，汽源是冷再，供

汽温度受限，要想通过提高暖风器入口蒸汽压力、温度来提高风

温，会受到辅汽系统的限制。目前采取的措施包括提前投入暖风

器运行、加大疏水、提高热一次风温、提高辅汽压力等方法，尽

早使磨煤机入口一次风温达到130°C。

从现场系统设置来看，如果磨煤机入口冷风调整门不严，

会对磨煤机入口温度有很大的影响，而实际上也不可能严密，因

此，采取关闭一次风机出口冷风门的扩大性隔离措施会对提高磨

燥机入口温度有很大的帮助。需要注意的一点是，随着热风温度

的提高，通风的备用磨煤机需要冷风冷却，此时要考虑开启一次

风机出口冷风门，为防止风机风压的大幅度波动，最好先提升风

压后再全开此门。

如果煤质燃烧较好，在B磨煤机运行2〜3h后，空气预热

器后一次风温即可达到150°C,暖风器可以退出运行。

2、等离子冷态启动点火初期煤粉燃尽率低

等离子点火时产生的温度虽高，但热强度不够，因此会造

成煤粉燃尽率低，锅炉飞灰含碳量达到42%o等离子点火只是

把煤粉中的挥发分迅速电离出来并点燃,进而引燃部分煤粉,而

固定碳的完全燃烧取决于炉膛温度水平。在点火初始阶段，由于

炉温较低,煤粉不能完全燃烧。B磨煤机刚启动时,为满足锅炉升

温、升压速率的限制及保护再热器,炉膛烟温控制的比较低,初始

给煤量比较低，因此煤粉浓度低,着火情况不够理想。为了防止飞

灰可燃物浓度高造成的锅炉尾部烟道再燃或预热器、除灰设各着

火等重大事故,须尽可能提高等离子点火初期煤粉燃尽率。

1).煤粉细度对等离子煤粉点火燃烧器的着火特性有很大

的影响,煤粉越细,升温越快,燃尽率越高。在点火试运期间可改

变改变磨煤机出口的分离器挡板开度和煤粉细度。将B磨煤机分

离器挡板开度从初始的55%适当调小，既增加磨内煤粉循环次

数，提高出口温度，降低震动机率，又可使煤粉着火稳定性明显

提高,火焰明亮,炉瞠燃烧状况良好，但在回调时要注意挡板的空

行程。

2).一次风速的合理选择对煤粉燃烧状况至关重要。当一

次风速较低时,将引起燃烧器结焦、烧损甚至一次风管堵塞等问

题；较高的一次风速会导致煤粉经过等离子弧核区的时间相对较

短，煤粉着火情况较差，飞灰含碳量高。按照煤量20t/h,点火浓

度0.36〜0.52kg/kg,最低不得低于0.3kg/kg计算,对应风量

应该为38〜56t/no在点火时控制此值,待点燃后再适当提高一

次风速。从实际燃烧情况看，调整一次风速为17m/s(磨煤机入

口风量为63t/h)后,煤粉着火稳定、火焰中心变亮。

3).磨煤机出口温度对等离子煤粉点火燃烧器的着火特性

有很大影响,一次风温度越高,煤粉着火所需要的着火热量越少，

煤粉越容易燃尽。因此等离子点火装置投运时，应尽量提高磨煤

机出口风粉混合物的温度。在B磨煤机实际启动过程中，如果暖

在24t/h左右，点燃以后再将煤量减到20t/h,以保证锅炉

升温升压的速率。采用此方法可保证煤粉在1min内着火，对于

直吹式系统当任一角燃烧器在2min内未点燃时,应立即停止相

应磨煤机的运行,大风量通风吹扫后，查明原因方可重新投入，以

防止炉膛爆燃。

等离子点火装置初次运行时，必须就地观察着火情况,并检

查燃烧器是否漏粉。而火焰一旦熄灭要立即停止投放燃料。在燃

烧器着火后,应加强炉内燃烧状况监视,在燃烧恶劣时,应及时进

行调整。

为防止未燃尽煤粉在锅炉尾部二次燃烧,在等离子点火过

程中，空气预热器吹灰装置必须投入运行。锅炉长时间在低负荷

状态下运行,煤粉燃烧不完全,飞灰可燃物含量高,容易在空气预

热器和除尘器中积聚大量未燃尽煤粉，随着时间推移,排烟温度

升高,会造成自燃,甚至发生爆炸，因此在低负荷状态下，空气预

热器应进行连续吹灰，及时启动除灰、除渣系统,输送、清除未燃

尽物质。

在等离子冷炉点火初期，要控制飞灰可燃物含量在25%以

内。如含量偏高，应适当调整一、二次风量、磨煤机出力、煤粉

细度等,尽可能改善燃烧状况,防止风、煤配比不当,尽量避免油、

煤混烧，若油、煤混烧后，沾在受热面上的油更容易附着、聚集未

完全燃烧的煤粉。

4、等离子燃烧器结焦

等离子点火时核心温度高达7000°C,煤粉在燃烧器内部就

已经开始着火,并且着火温度很高,极易造成等离子燃烧器中心

筒超温、结焦。通过合理控制一、二次风速，等离子电弧功率及

燃烧器的出力，并加强等离子燃烧器金属壁温的监控,基本可避

免等离子燃烧器结焦现象。

等离子燃烧器的内、外套筒主要是通过一次风和周界二次

风进行冷却，为了防止燃烧器本体结焦或烧损,宜采取较高的一、

二次风速，但高风速易导致着火稳定性低,炉膛燃烧不好，煤粉燃

尽率低。从锅炉实际运行情况看,初期一次风速控制在18〜20m/

s，正常运行时一次风速控制在25〜27m/s，煤粉燃烧状况良

好,而周界二次风开度初期为20〜30%左右，以提高初期燃烧效

率，随着炉温升高,逐渐开大风门，以防止结焦,利于煤粉的稳燃

和燃尽。

等离子点火装置投运过程中，应严密监视等离子燃烧器壁

温,在燃烧器壁温超过300c并上升较快时,及时采取降低壁温的

措施,包括加大磨煤机入口风量、降低磨煤机出力及等离子功率

等。

在保证点火效率及等离子发生器稳定运行的前提下,适当

降低等离子发生器的设定电流，降低点火功率。在等离子点火状

态下，如果磨煤机已运行在高负荷下，增加给煤量时,应采取逐步

增加的方式，其增加速度一般为2〜3t/h，稳定运行1〜2h,

并严密监视燃烧器壁温变化,在壁温变化不大时.,方可再次增加

给煤量，如燃烧器壁温升高较快,应迅速降低给煤量。实际上，喷

燃器已采用新材料，耐温极限提高，此已不是制约因素

5、金属超温

机组冷态启动时，由于磨煤机基本出力的要求，可能会导致

锅炉升温、升压过快，造成汽包壁温差过大、水冷壁受热不均、

锅炉整体膨胀不能保证等问题。根据等离子点火装置产品说明书,

锅炉启动初期初始燃烧率应小于最大燃烧率的5%，炉水升温率

不高于1.5℃/min，为此，首先需要确定满足冷态启动正常升

温、升压速率的燃料量。从运行实际看，在低位发热量4000kcal

以下，磨煤机给煤量21t/h左右，磨煤机工作正常,无异常振动，

此时,炉水升温率符合要求,投入减温水往往是因为冲洗空冷岛

流量引起，由于此时减温水投入条件不具备，水雾化差，局部管

段会出现水塞可能，最好通过合理控制燃料量,适当调整燃烧器

配风,增加送风量，开大顶部二次风等方法控制炉膛出口烟温,避

免出现屏式过热器超温现象。

6、等离子断弧

从应用等离子点火的实际情况看,等离子在拉弧及运行过

程中易出现断弧现象,从而造成大量未燃煤粉进入炉膛。断弧的

主要原因是作为等离子载体的空气含水、含油及压力波动大，因

为杂用压缩空气一般不经油、水分离和干燥，同时由于用气点较

多,压力扰动较大0

7、阴极使用寿命短

等离子发生器在应用中存在阴极头使用寿命短的问题，阴

极头设计使用寿命为50ho根据实际经验，在阴极头累计使用

超过30h后，应加强监视等离子运行状况,加强阴阳极和线圈的

温度监视，以便及时更换阴极头，防止因阴极寿命问题引起突然

断弧,造成系统的意外扰动。对于等离子点火装置,启弧时高温区

在阴极头上,在等离子拉弧运行过程中，阴极材料会逐渐烧损,因

此要保证阴极的寿命就必须很好地冷却阴极头。在此工程中设计

了2台等离子冷却水泵,并互为备用，以保证充分冷却阴极头,同

时为防止冷却水管路内部结垢,冷却水采用除盐水。为了进一步

提高阴极的使用寿命，在调试期间，对等离子点火