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等离子点火系统分析及其操作建议

2016-12-23姚永良

科技创新与应用 2016年34期
关键词:运营成本建议

姚永良

摘 要:为节油降耗,降低运营成本,某电厂1、2号锅炉采用新型、清洁的等离子无油点火技术,锅炉未设置燃油系统。在1号炉冲管时采用等离子点火装置进行点火和锅炉低负荷助燃,未使用一滴燃油,而国内的同类型机组冲管阶段如采用燃油点火和助燃,需消耗几千吨的0号柴油,抵对等离子点火系统多消耗的电量和除盐水,仅锅炉冲管阶段就能产生很大经济效益。

关键词:节油降耗;运营成本;建议

1 离子点火工作原理

等离子体点火器是等离子体的发生装置,又被称为等离子体发生器,通常采用直流电弧放电的方式产生温度高达数千度的等离子体,高速射入等离子体燃烧器,使得燃烧器内的煤粉迅速点燃。

直流电流在介质气压0.004~0.03MPa的条件下接触引弧,并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体,该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T>5000K的,温度梯度极大的局部高温区,煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用,并在10-3秒内迅速释放出挥发物,使煤粉颗粒破裂粉碎,从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行,使混合物组分的粒级发生了变化。因而使煤粉的燃烧速度加快,也有助于加速煤粉的燃烧,这样就大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量[1]。

2 锅炉概况

广东粤电某电厂一期1、2号机组锅炉采用上海锅炉厂660MW超超临界变压直流锅炉,单炉膛、一次再热、单炉膛切圆燃烧、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。三分仓回转式空气预热器、SCR脱硝装置。BMCR蒸发量2037t/h,额定主蒸汽压力26.25MPa,温度605℃,再热蒸汽压力6.04MPa,温度603℃。

锅炉采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统,每台炉配6台中速磨煤机,燃烧设计煤种时,5台运行,1台备用。每台磨煤机带锅炉的一层燃烧器。每台磨煤机各配1台给煤机。锅炉未设置燃油系统,下两层燃烧器(F、E层)采用的是安徽省新能电气科技有限公司生产的PICS-I-100型煤粉炉等离子体点火系统,能够实现无油冷态点火和低负荷无油稳燃的功能。其由等离子体点火器、燃烧器、直流电源装置、冷却水系统、压缩空气系统、冷却风系统、一次风粉测速系统、一次风加热装置(暖风器)以及火焰电视系统等构成。采用压缩空气作为等离子体点火器的运行工质。

等离子体点火器参数:额定功率:100kW;额定电压:550V,工作电压范围:510~600V;额定电流:185A,工作电流范围:170~220A;工质气体额定压力:15kPa;工质气体压力允许波动范围:12~18kPa;冷却水额定压力差:0.3MPa;额定控制电压:AC.220V;阳极告警时间: 1000h;阴极告警时间:400h。

电源主要故障保护信号有:等离子体点火器突然断弧,点火器跳闸;等离子体点火器弧压偏高,设定为600V,10sec.,告警;等离子体点火器弧压过高,过电压限制设定为620V,1min.,点火器跳闸;等离子体点火器弧压偏低,设定为500V,10sec.,告警;等离子体点火器弧压过低,欠电压限制设定为480V,0.2sec.,跳闸;等离子体点火器过电流,过电流限制设定为220A,10sec.,告警;等离子体点火器过电流,过电流限制设定为250A,0.2sec.,跳闸;等离子体点火器欠电流,欠电流限制设定为160A,10sec.,告警;等离子体点火器欠电流,欠电流限制设定为140A,1sec.,跳闸;工质气体压力过低,动作定值为8kPa,1sec,跳闸;冷却水丧失,10sec,跳闸;整流电源故障,0sec,跳闸。

3 等离子系统主要发生问题

(1)1号炉进行吹管启动过程中,F磨煤机运行,给煤机24t/h,其他磨煤机未运行,安装单位对1号炉电除尘输灰系统进行调试时,突然使用大量压缩空气,造成压缩空气母管压力降低到0.46MPa,备用空压机联锁失败,运行中的F层等离子载体风母管压力下降,F层1号角等离子体电压低于480V,F层1号角等离子跳闸,F层1号角失去火焰,F层2、3、4号角燃烧稳定性变差,手动MFT,运行的A一次风机、A密封风机跳闸、F磨煤机、F给煤机跳闸,联跳F层2、3、4号角等离子和制粉系统正常。压缩空气母管压力恢复正常,锅炉进行吹扫后,重新启动A一次风机和A密封风机,投入F层1-4号角等离子运行正常。

防范措施:

a.要求各岗位加强联系,使用压缩空气时通知监盘人员,避免突然大量用气,维持压缩空气母管压力稳定。

b.等离子运行期间加强对压缩空气系统的监视,特别是空压机和干燥机的运行监视。

c.加强空压机的维护、试验,保证其联锁可靠,并保证有一定的备用容量。

d.投入压缩空气母管的各自动疏水器,并加强检查自动疏水器运行情况。

(2)1号锅炉进行启动操作,对F层进行拉弧,F层2、3、4号角等离子拉弧成功,F层1号角等离子拉弧失败,DCS盘显示故障告警,控制屏显示电磁铁未动作,后停止2、3、4号角等离子,厂家检查告知是F层1号角等离子燃烧器的电磁铁烧坏,由厂家更换新电磁铁后拉弧正常。

防范措施:

a.启动前在就地控制柜进行电磁铁手动试验,发现缺陷及时联系处理。

b.检修工作票结束后或机组启动前一天进行等离子拉弧试验。

c.做好日常维护工作,抓好检修质量。

d.维修部配备一些备品,发现问题及时更换。

(3)因启动期间,除氧器加热、轴封供气、小机用气等辅汽用户较多,用气量较大,启动锅炉供汽紧张,吹管期间,辅汽联箱压力大部分时间都小于1MPa,辅汽联箱温度270℃左右,造成蒸汽暖风器出力不够,整个吹管期间暖风器出口最高才148℃,致使磨煤机出口温度偏低。

防范措施:

a.减少不必要的辅汽用户,评估调节各用户的用气量。

b.尽可能加大启动锅炉的出力。

c.提前启动锅炉,对辅汽联箱和管道进行充分暖管疏水,尽早投入暖风器进行疏水暖管。

d.启动磨煤机前进行充分暖磨,使整个磨煤机暖透,将磨煤机出口温度暖至85℃左右,同时维持这个温度暖磨时间不小于20分钟。

e.点火成功后,根据磨煤机出口温度,逐渐增加一次风量和给煤量,防止磨煤机干燥出力不足造成堵磨,同时保证一次风浓度合适,防止煤粉浓度不足,燃烧不稳,锅炉灭火。

4 操作建议

第一、锅炉点火前,先投入空预器的连续吹灰,注意检查吹灰参数满足要求,可通过测量吹灰器枪管温度进行吹灰器运行情况判断,点火后要注意观察空预器进、出口烟风温度。

第二、在点火初期,为了保证点火成功,将风速调节到18~20m/s,粉风比(煤粉/空气质量比)调节到0.25~0.35kg/kg。风速不能过大,避免造成点火困难,着火后燃烧不稳定,锅炉灭火;风速也不能太低,要防止堵塞燃烧器或一次风粉管道,防止煤粉提前着火,甚至造成燃烧器结焦等事故。

第三、点火初期可将点火器给定电流适当增大到190~200A,待煤粉燃烧稳定后再减小回到185A。

第四、点火前可适当关小该层燃烧器的周界风,煤粉点着后,要根据燃烧情况,及时调节二次风,确保煤粉尽量燃烧完全。

第五、当磨煤机在“等离子运行方式”下运行,等离子点火器发生断弧时,应根据燃烧情况及时停止磨煤机的运行。

第六、启、停炉期间不完全燃烧的灰进入灰库后要及时排放,以防止灰库发生火警。

第七、每次启动前、停炉后,根据等离子使用情况要及时检查省煤器下部灰斗、电除尘器落灰斗等处飞灰含碳量大小,并及时清理落灰。

第八、在点火时,要根据点火煤量和磨煤机入口一次风量、分离器出口压力,做好一次风速、煤粉浓度的预估,并在点火的过程中,根据煤粉着火情况,预以调整。等离子点火初期一次风速维持在18~20m/s左右,不能再调低。

第九、启动磨煤机前进行充分暖磨,对整个磨煤机要暖通,待磨煤机进口风温升高才有效,通常需要20分钟以上,如果仅通过磨煤机出口温度达启动允许时就认为暖磨结束,当给煤机启动后,磨煤机出口温度会快速下降,燃烧不稳定且造成点火困难,即使热风挡板全开也无济于事。磨煤机出口温度在给煤机启动后一般都能够稳定在70℃左右,锅炉燃烧较稳定。

第十、调节磨煤机分离器转速,要小幅度、多次调节,调节后要观察磨煤机的运行参数,确保无异常后,再继续调节。加煤时,要先加风后加煤,先减煤后减风。

第十一、煤粉着火后,要及时注意观察等离子燃烧器的壁温上升情况,壁温一般在200~400℃;运行中若壁温上升速度超过30℃/min,应采取下列措施:适当增加一、二次风速,适当减少给煤量,适当降低一次风温,适当降低等离子点火装置的电流。在给煤量增大后,要适当的提高一次风速,同时在煤粉燃烧允许情况下尽可能开大二次风。

5 结束语

某电厂1号机组在冲管期间,结合锅炉自身情况和厂各辅助设备情况,不断摸索、不断总结,从而成功地将等离子点火技术应用于660MW超超临界直流锅炉,真正实现无油启动。在整个吹管期期间,使用等离子点火装置未出现锅炉尾部二次燃烧、烟温升高等情况;停炉期间检查等离子燃烧器,燃烧室没有结渣现象,整个吹管期间,使用等离子点火装置的经济性还是显而易见的,还使锅炉的安全性、稳定性得到保证。

参考文献

[1]吴永德.等离子煤粉点火技术在电厂的应用[J].发电设备,2005(2).

[2]大埔电厂.公共及辅助系统运行规程[S].

[3]安徽省新能电气科技有限公司.PICS-I-100型煤粉锅炉等离子体点火及稳燃系统运行规程[S].

[4]安徽省新能电气科技有限公司.PICS-I-100型煤粉锅炉等离子体点火及稳燃系统用户手册[S].

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