1、引言
    锅炉启动及低负荷助燃用油是构成电厂发电成本的重要组成部分，开发新技术减少燃油、降低发电成本是大型火力发电厂的一个迫在眉睫的闽题。近年来，随着世界原油价格的上涨及国内电厂竞价上网政策的出台，追求节约电厂锅炉点火及助燃用油的呼声愈来愈高，无油点火燃烧技术改造势在必行，30码期期必中生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料。
2、改造前的系统配置
    襄樊电厂4×300 MW机组锅炉为上海锅炉厂生产的亚临界参数汽包炉，燃用烟煤。采用自然循环、一次再热、单炉膛、四角切园燃烧方式、燃烧器摆动词温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置燃煤锅炉。
    锅炉为，c型炉膛，煤粉燃烧器共20只，分5层布置。在热态运行中，喷口均可上下摆动，最大摆角约±30°，喷口的摆动由进口电信号气动执行器来实现，气动执行器应有足够的扭矩，摆动灵活，四角同步。燃烧器上设摆动角度指示标志。
    油燃烧器的总输入热量按30% BMCR计算，采用点火枪和油枪一体化油燃烧器，油燃烧器不需要外部冷却风或冷却永。采用机械雾化，保证燃油良好雾化。高能点火器直接点燃0号轻柴油。
    在燃用设计煤种和校核煤种，煤粉细度Roo=18%，负荷逐渐下降的条件下，不投油最低稳燃负荷不大于40%BMCR。
    锅炉制粉系统采用的是钢球磨中储式制粉系统，每台炉由4套制粉系统组成，2套制粉系统共用1个粉仓，每套制粉系统有磨煤机、排粉机、给煤机、粗粉分离器、细粉分离器及相关风门，干燥介质采用高温风，磨煤机人口设有冷风门，排粉机出口有三次风和至磨煤机的再循环风。
3、改造后的系统配置
    襄樊电厂4号锅炉的等离子改造技术采用烟台龙源电力技术有限公司在借鉴国外成功技术及总结国内失败原因的基础上，研制的DLZ - 200型等离子点火装置。等离子点火装置利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000 K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子体火核时，在千分之一秒内迅速释放出挥发物，再造挥发分，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相流中进行，高温等离子体使混合物发生了一系列物理化学变化，从而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，较大的减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
3.1等离子发生器及燃烧器
    等离子点火系统的核心为等离子发生器，它可以产生电功率为50—150 kW的空气等离子体．该发生器为强磁场控制下的空气载体等离子发生器。
    根据该锅炉的实际情况，将A层4支主燃烧器设计为点火燃烧器。它由引弧装置、一级燃烧室、二级燃烧室、气膜冷却风等部分组成。一级燃烧室内含浓淡装置，等离子电弧与煤粉在此发生强烈的电化学反应，煤粉裂解，产生大量挥发份并被点燃。二级燃烧室为挥发份及煤粉燃烧区。气膜冷却风为冷却二级燃烧室及补充二级燃烧室喷出的未燃烬固定碳在炉膛内燃烧需要的空气。
3.2直流供电及控制系统
    电厂提供容量为4×250 kV-A的AC 380 V电源和开关，分4路分别送至4台隔离变压嚣，再接至整流柜，输出的直流电送至就地等离子发生器以产生等离子电弧。
    整流柜内功率组件采用三相全桥可控硅晶闸管整流功率组件，晶闸管采用美国进口芯片，全桥可控硅整流方式整流效率高，技术成熟，保证了电源长期工作的可靠性。直流控制器采用西门子公司生产的6RA70系列全数字控制整流装置。该装置可以作为整流和等离子发生器的引弧控制接口及水流、气压保护接口，并且与其他计算机实现总线式的数字通信。
    系统控制主机的核心采用西门子S7 - 300可编程控制器，S7 - 300与各电源柜之间为数据通信，集控室内操作界面采用工业液晶显示屏设置参数和选择功能。
    电源整流柜安装于集控室下6.3 m配电间，隔离变压器安装于新建铝合金玻璃房内，电气间采用防雨、防尘措施，采用轴流通风机保持室内良好通风。
3.3冷却水系统
    为保护等离子发生器本身，需用水来冷却阴、阳极及线圈。冷却水为除盐化学水，系统压力应保持在0.2—0.4 MPa之间，水温<40℃，单台设备用水量约8 t/h，回水均采用无压回水。
    冷却水水源取自锅炉除盐水补水母管，采用单独的闭式循环冷却系统，增加一只容积12 m的冷却水箱及冷却器，冷却器安装于冷却水箱回水入口，换热面积约10 m2，同时增加2台互为备用的冷却水泵，冷却水泵型号：IH80-50-250，扬程50 m，流量80 t/h．冷却水泵、冷却水箱均安装于机组Om层锅炉排渣池边。
    等离子点火器前来水管路加装手动阀门、压力表和压力开关，水压低信号送至整流柜。．
3.4载体风系统
    等离子载体要求为稳压、洁净（无油）、干燥的空气，等离子点火装置人口的压缩空气压力要求在0.02MPa左右，并保持稳定，单台等离子装置的压缩空气流量约为1. 0—1.5 NM3/min。
    该系统由新增的2台离心风机直供，系统压力开关送至等离子发生器，压力满足信号送至整流柜。离心风机型号：8 - (J9 N0 6. 8A,流量：2 024 m3/h，全压：11 063Pa，离心风机布置在12.6 m层探头冷却风机附近。
3.5图像火检系统
    图像火检系统是用来监视等离子点火装置火焰及正常运行的燃烧监视。在靠近等离子点火燃烧器的看火孔上各安装一个带CCD摄像机的火检探头，其视频信号送至集控室内四画面分割器，经处理后送到工业电视。火检冷却风由新增的2台离心载体风机同时提供。
4、系统投运后存在的问题及处理-
    改造后的4号锅炉等离子点火系统于2006年1月6日至23日进行了试运行，取得了一定的效果，锅炉启动及低负荷助燃用油大大降低，但也存在着一系列的|可题。
4.1等离子点火系统冷却水系统压力不易调节
    原设计炉膛每个角的冷却水水压通过调节每个
角的进水手动球阀的流量来调节，在使用过程中有两个问题需要解决：①系统压力经常过高，等离子水泵负荷大影响使用寿命；②关闭分角手动门后再次恢复时，需要仔细调节开度，部分不熟悉该系统的人员容易全开阀门，造成通人阳极头冷却的冷却水压力过高，系统容易发生泄漏。后采取了在等离子冷却水泵出口管上加装再循环管道及控制阀门的办法，解决了等离子点火系统、冷却水系统压力不易调节的问题。
4.2等离子水泵运行工况差
    等离子冷却水泵自投运以来频繁出现主轴、轴承损坏故障，电机轴承也多次出现过损坏，多次更换水泵、轴、轴承、电机轴承后，还是仅能够勉强满足运行的要求。经研究决定将等离子水泵全部换型，原型号为JH80-50 - 250型，现更换为拉思特IH80 -50 - 250(MI)型，等离子冷却水泵换型后，运行情况良好。
4.3等离子频繁出现不起弧或断弧
    经分析认为等离子频繁出现不起弧或断弧的现象由以下主要原因造成。
4.3.1运行参数设置不台理
    等离子正常工作过程中，阴极头会随着使用时
间不断损耗，造成阴阳极间间隙不断加大，间隙工作电压不断升高，造成电弧不稳定。同时等离子正常工作还必保证合适的电流，电流过大影响阴阳极寿命，电流过小也容易断弧，正常电流设置应在250—350 A。
    根据以上情况要求运行人员应根据阴极工作时间和间隙电压大小实时调整阴阳极间隙，以保证间隙电压保持在一个合适范围内(最高不得超过320V)。当阴极工作时间达到30 h后，应注意实时监视工作电压不得超过320 V，超出时应减小间隙以调整电压不超过320 V。表1为间隙正常工作电压值和阴极工作时间的对应表。
4.3.2载体风风压低
    等离子风机布置在锅炉侧，此处的环境比较恶劣，一旦制粉系统出现泄漏，等离子风机滤网很容易堵塞，如果滤网清理不及时，就会造成风机出口风压低；同时在等离子冷却风进口阀门未全开时，也很容易造成风压低。在风压低时，因电弧不能有效吹出，会直接在阳极内燃弧，阴阳极冷却效果会变差，直接影响到阳极头和阴极头的使用寿命。
    根据以上分析要求运行人员确保等离子风机人口风门应维持在全开位置，并密切监视等离子风机出口风压，当出口风压降低至10 kPa以下时，应切换风机运行，同时及时联系检修人员，进行滤网清理，检查有关系统是否运行正常。
4.3.3阴阳极污染严重
    当燃烧器周围结焦时，由于电弧不能顺利吹出，会造成阴阳极污染，造成启动断弧，并影响阳极寿命。在阳极头头部石墨盘根损坏时，因密封不良，外部粉尘就会进入等离子发生器，亦会造成阳极污染，引起启动断弧。此异常情况要求检修人员加强定期维护工作，及时消除设备缺陷。
4.3.4燃烧器结焦
    燃烧器结焦后，造成燃烧器出口风粉喷出时气流局部扰动，易造成阴阳极的污染，同时使得等离子风扰动，电弧不能有效持续稳定吹出，加快阳极的烧损，缩短阳极寿命。在一次风风速偏低时，更会加快加重燃烧器的结焦。
4.3.5渭水或断水
    冷却水箱的液位计故障较多，不能够准确的指示液位，导致冷却水箱多次被打空，造成系统断水。运行中的断水会立即导致阴阳极头的急性损坏，严重影响阳极的寿命。阴阳极烧损或密封不良漏水后，也会直接导致断弧。
    由于该液位计故障较多，因此采用了以下措施：
    ①在该液位计进出口管道上各安装1个隔离阀门，这样在液位计出现故障时，可以隔离系统，检修该液位计；
    ②在冷却水箱顶部再次安装1个液位计，起到双重监视液位的作用。
4.3.6阴阳极的烧损
    阴、阳极的烧损或损坏后会引起不易起弧或断弧。按照厂家的资料说明：“阳极头连续工作时间大于500 h，阴极头连续工作时间大予50 h”。但在实际的运行中，阳极头连续工作时间还不到200 h，阴极头连续工作时同只有20 h左右，就出现烧损情况。因此要求运行人员加强等离子点火系统的监视，保证风压、水压均在正常范围内，运行中保证各项参数调整合适，同时要求物资部门采购原配的阳极头和阴极头。
4.3.7阴极导杆卡涩
    因燃烧器处环境恶劣，污染比较严重，灰垢容易集结，阴极导杆很容易卡涩，难以调整阴阳极间隙，从而不能正常调整阴阳极间隙工作电压，造成不能正常起弧，在间隙电压过高时也容易导致断弧。
5、保证等离子点火系统正常运行的措施
    根据厂家的有关资料，结合等离子点火装置的实际使用情况，提出了一些整改措施，以保证等离子点火系统的正常运行。
    ①定期清理离心风机进口滤网，确保离心风机出口压力不小于10 kPa。同时考虑将离心风机进口海绵滤网改为纸质空气滤清器，以改善空气质量。
    ②定期对等离子阴阳极部件进行清理检查，防止阴极头导管卡涩。
    ③在等离子装置启动投运前，运行人员应就地确认风压和水压是否正常，阀门开度是否合适，冷却水箱水位是否正常，相关参数是否在推荐设置值范围内，补给水箱应每周补水1～2次。投入等离子后，对应阴极头的使用时间检查间隙和工作电压、电流，在工作电压、电流超出正常范围时，应调整间隙，保证工作电压、电流在合适范围内。
    ④定期对等离子燃烧器进行打焦。运行中应通过看火孔进行打焦，停炉后应及时进行彻底的除焦工作。
    ⑤当出现等离子断弧故障时，首先检查各参数的设置是否合理，不合理的应调整到合理范围内。如各项参数均已经调整正常，等离子系统运行仍极不稳定，且频繁断弧，则阴阳极头有可能已经到了使用期限，此时运行人员应及时联系检修人员办理工作票，检查整个等离子系统。常见的故障一般有阴阳极头已烧损或受到污染；阴阳极头烧穿出现漏水，阴极杆有卡涩；燃烧器处结焦等。在检查发现有阴阳极烧损漏水情况时，应及时关闭漏水处等离子的进水阀门，确保其余未烧损等离子的正常运行，同时检查冷却水水位，及时补加冷却水箱水位至正常。
    ⑥对阴极头型号及使用寿命前后有差异的问题，由经营部联系厂家分析原因并确保能够提供正确的型号产品。
    ⑦针对等离子燃烧器喷嘴结焦频繁的问题，建议运行人员在不需投等离子系统就能够保证机组稳定运行的情况下尽量少投等离子燃烧器，多投运其余几层燃烧器。
    ⑧由于等离子发生器在正常运行中有电弧熄灭的可能，导致未燃煤粉直接喷入炉膛，可能威胁锅炉的安全稳定运行。因此在等离子发生器控制逻辑中增加了断弧保护功能，在点火状态时，若等离子发生·器出现断弧，相应的给粉机跳闸，运行人员应该先吹扫该燃烧器，检查出灭弧原因才能够重新点火。
    ⑦煤粉在等离子燃烧器中燃烧时间很短，因此不可能完全燃烧，会有部分可燃物喷入炉膛，存在炉膛爆燃的隐患，因此应通过不断的试验来确定最佳运行方式，提高煤粉燃烧效率，减少炉膛爆燃隐患。
    ⑧根据等离子装置投运实际情况，对等离子系统各参数设置值按照表2、表3值进行修改和设定：
6、结语
    根据襄樊电厂4号锅炉等离子点火系统一年多来的运行情况看，虽然该系统存在着一系列的问题，但还是做到了基本上可以少油点火、无油稳燃，仅在特殊情况投油，同时考虑到该锅炉燃用的煤种经常变化等一系列因素，因此可以说该台机组的等离子点火系统改造还是比较成功的。从襄樊电厂2006年1号-4号锅炉启动及低负荷助燃用油情况的对比，可以看出4号机组改造后的节油效果是明显的。
    另外，机组启动及低负荷运行期间，锅炉纯烧油或油煤混烧，难免未燃烬的油滴粘污电极，至使锅炉电除尘器无法正常投入运行，大量烟尘直接排放到大气中，给环境带来严重的污染；另一方面烟气中的粉尘也会对锅炉引风机叶片造成磨损。这些均给电厂带来间接的经济损失。因此，等离子点火系统投运的社会效益和经济效益都是很可观的。
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