等離子點火煤粉鍋爐在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

等離子點火煤粉鍋爐在煤粉鍋爐上的應(yīng)用

對于國家康平發(fā)電有限公司2.600mw無油電廠項目鍋爐，根據(jù)無油電廠的設(shè)計方案，將其改造為離子點火系統(tǒng)。改造后，鍋爐可以完全啟動無油火焰，并穩(wěn)定燃燒。按等離子點火設(shè)計思想,以確保安全、穩(wěn)定點燃、不發(fā)生爐膛爆燃、二次燃燒、燃燒器結(jié)渣、滿足機(jī)組啟動曲線的要求為前提,采用具體措施實施等離子點火和穩(wěn)燃無油操作。1等離子燃燒及冷卻風(fēng)系統(tǒng)圖2國電康平發(fā)電有限公司2×600MW鍋爐是結(jié)合燃用煤質(zhì)特征和自然條件設(shè)計的超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐。鍋爐為超臨界壓力、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、室內(nèi)布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)П型布置。采用前后墻對沖燃燒方式,并配置旋流燃燒器。設(shè)計煤種為遼寧鐵法礦劣質(zhì)煙煤。制粉系統(tǒng)采用中速磨直吹系統(tǒng),每爐配6臺磨煤機(jī),B-MCR工況下5臺運行,1臺備用。每臺磨煤機(jī)供布置于前(或后墻)一層的LNASB燃燒器,燃燒器噴口數(shù)量與磨煤機(jī)數(shù)量相匹配,前、后墻各3層(共6層LNASB型燃燒器),每層布置5只。在煤粉燃燒器上方前、后墻各布置一層燃盡風(fēng),每層有5個風(fēng)口。將鍋爐前墻下層和后墻下層的10只煤粉燃燒器改造為等離子點火煤粉燃燒器,徹底取消原燃燒器設(shè)計的中心風(fēng)筒及油槍結(jié)構(gòu),用等離子點火器代替原來的油槍,一次風(fēng)由原設(shè)計的帶有一定旋流的方式改為純直流方式進(jìn)入燃燒器,同時增大原燃燒器一次風(fēng)筒的噴口截面積,并在一次風(fēng)與二次風(fēng)之間增加夾心風(fēng)。該燃燒器后端裝有等離子點火器,在鍋爐點火啟動階段,點火器產(chǎn)生的等離子電弧可將燃燒器的煤粉直接點燃。在鍋爐高負(fù)荷運行階段,燃燒器可作為正常主燃燒器使用。經(jīng)過數(shù)值模擬計算和試驗臺點火試驗,改造后的等離子燃燒器能保證點燃鍋爐的設(shè)計煤種,其作為主燃燒器使用時的綜合性能與原煤粉燃燒器基本相同,NOx排放等性能優(yōu)于原燃燒器。鍋爐啟動過程中利用下層的B、E磨煤機(jī)及等離子點火系統(tǒng)即可完成鍋爐啟動、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)并帶負(fù)荷,此時爐膛溫度已達(dá)到較高水平,等離子燃燒器的火焰可直接引燃上層煤粉燃燒器,使機(jī)組實現(xiàn)完全無油啟動。a.冷卻水系統(tǒng)等離子裝置在點火過程中要產(chǎn)生大量的熱量,為冷卻等離子裝置的陰極、陽極和線圈,等離子點火系統(tǒng)中設(shè)有專用的冷卻水統(tǒng)。為保護(hù)等離子裝置本身不結(jié)垢,需用除鹽水冷卻陰、陽極和線圈。冷卻水水源取自鍋爐房閉式冷卻除鹽水母管,通過2臺(一運一備)管道泵分別送至就地點火發(fā)生器?；厮?jīng)冷卻后回至冷卻除鹽水回水母管。如不考慮等離子發(fā)生器的備用,當(dāng)本爐的等離子燃燒器全部停用時,管道泵可停止運行,閉式冷卻水通過泵的漏流來冷卻等離子設(shè)備。b.等離子火檢冷卻風(fēng)和載體風(fēng)系統(tǒng)等離子發(fā)生器應(yīng)采用穩(wěn)壓、潔凈、干燥的空氣作為等離子載體,采用現(xiàn)場的儀用壓縮空氣為等離子發(fā)生器提供載體。壓縮空氣系統(tǒng)設(shè)計的主要參數(shù)(單臺等離子發(fā)生器)如下。最低氣壓:0.04MPa(調(diào)節(jié)閥后0.02MPa);最高氣壓:0.2MPa;點火器前空氣壓力;58kPa;消耗量:80100Nm3/h。如不考慮等離子發(fā)生器的備用,在等離子停止工作后,為減少壓縮空氣的消耗量,可切換至FSSS冷卻風(fēng)繼續(xù)對等離子設(shè)備進(jìn)行冷卻。c.磨煤機(jī)冷爐制粉系統(tǒng)冷爐制粉系統(tǒng)采用在鍋爐B側(cè)一次風(fēng)熱風(fēng)主風(fēng)道上加裝旁路蒸汽加熱器的方案,并在兩側(cè)熱風(fēng)主風(fēng)道上加裝關(guān)斷門,鍋爐冷態(tài)啟動時先啟動B側(cè)的一次風(fēng)機(jī),一次風(fēng)均通過蒸汽加熱器后再進(jìn)入磨煤機(jī),保證磨煤機(jī)入口風(fēng)溫滿足磨煤機(jī)干燥出力的要求,具體設(shè)計布置方案見圖1。蒸汽加熱器(暖風(fēng)器)汽源取自廠用高壓輔助蒸汽,壓力約為1.0MPa,溫度為320℃。加熱器設(shè)計的進(jìn)口空氣溫度正常為20℃,在冬季極端情況下可低于-30℃,加熱器出口風(fēng)溫可加熱為160170℃,見圖2。啟動冷爐制粉系統(tǒng)時要注意檢查一次風(fēng)系統(tǒng)安裝的完整性,確認(rèn)暖風(fēng)器來汽管路上的閥門、疏水閥等調(diào)整靈活、方向正確、開關(guān)到位。在暖風(fēng)器投運時要逐步暖管,檢查蒸汽、疏水系統(tǒng)的嚴(yán)密性,暖風(fēng)器投入初期應(yīng)通過疏水閥旁路進(jìn)行疏水,待疏水水質(zhì)潔凈后再通過疏水閥進(jìn)行疏水。關(guān)閉兩側(cè)一次風(fēng)主風(fēng)道上的插板門,啟動B側(cè)一次風(fēng)機(jī),B、E磨煤機(jī)通風(fēng),檢查暖風(fēng)器前后風(fēng)道、燃燒器及風(fēng)箱周圍系統(tǒng)的嚴(yán)密性。投入暖風(fēng)器的蒸汽,對E、B磨煤機(jī)進(jìn)行暖磨。調(diào)整磨煤機(jī)的通風(fēng)量,記錄暖風(fēng)器進(jìn)出口風(fēng)壓、風(fēng)溫,考核暖風(fēng)器性能。d.等離子燃燒器電氣系統(tǒng)每臺鍋爐配有5套等離子電源控制柜、5臺隔離變壓器,鍋爐的等離子電源柜為本爐的一層等離子發(fā)生器供電,必要時還可通過電源切換開關(guān)為本爐的第二層或臨爐的第二層等離子發(fā)生器供電。電源柜的各項控制信號以硬接線方式進(jìn)入機(jī)組DCS系統(tǒng),運行人員可在DCS中直接控制各等離子設(shè)備。e.圖像火檢系統(tǒng)鍋爐為每個煤粉燃燒器配有一套圖像火焰監(jiān)測裝置,在燃燒器后端面的窺視孔位置安裝1只圖像火檢探頭,探頭套管沿外旋流二次風(fēng)風(fēng)室一直向前延伸到燃燒器前端面。探頭套管的前端內(nèi)部安裝有CCD攝像機(jī),其視頻信號送至集控室內(nèi)16畫面分割器,經(jīng)處理后送到電視屏幕,運行人員可在點火期間同時監(jiān)視10只等離子點火燃燒器的火焰。2等距系統(tǒng)的各種連接和保護(hù)試驗2.1等離子點火器在b、e磨煤機(jī)啟動狀態(tài)下運行情況為保證機(jī)組安全及等離子點火系統(tǒng)正常運行,結(jié)合康平發(fā)電有限公司機(jī)組等離子點火設(shè)備的設(shè)計特點,需對其FSSS邏輯進(jìn)行修改。a.在FSSS中設(shè)計B磨煤機(jī)“點火狀態(tài)”與“正常運行狀態(tài)”2種運行模式,并可相互切換(E磨同B磨)。b.由S7-200送10個接點信號給鍋爐DCS系統(tǒng),分別代表10臺等離子點火器運行正常,B或E磨煤機(jī)啟動條件中以5臺等離子點火器運行正常的條件替代原邏輯條件中的下層油槍投入條件。c.任一等離子點火裝置異常時,輸出“等離子點火裝置故障”信號至DCS報警。d.任一等離子點火燃燒器壁溫超溫時,輸出“等離子燃燒器超溫”信號至DCS報警。e.當(dāng)B磨在“點火狀態(tài)”下運行時,任意2只等離子裝置故障,聯(lián)鎖停B磨煤機(jī);當(dāng)B磨在“正常運行狀態(tài)”下運行時,任意2只或2只以上等離子裝置故障時,B磨煤機(jī)不再聯(lián)鎖停止(E磨同B磨)。f.B磨煤機(jī)跳閘(取緊急停磨信號),聯(lián)鎖5號等離子點火器跳閘(E磨同B磨)。g.鍋爐MFT時,等離子點火器應(yīng)跳閘,并禁啟。h.B磨煤機(jī)運行時,下層燃燒器的火焰保護(hù)仍采用鍋爐原有的火檢裝置,爐膛滅火保護(hù)邏輯不變(E磨同B磨)。i.任一等離子點火裝置異常時,關(guān)閉對應(yīng)的磨煤機(jī)出口一次風(fēng)門。2.2冷態(tài)試驗點火系統(tǒng)停止程序冷態(tài)試驗等離子點火器啟動允許條件:鍋爐吹掃完成,載體風(fēng)壓力及冷卻水壓力滿足。試驗內(nèi)容如下。a.冷態(tài)試驗等離子點火系統(tǒng)啟動程序。b.冷態(tài)試驗等離子點火系統(tǒng)停止程序。c.冷態(tài)試驗?zāi)ッ簷C(jī)在點火方式下的啟動條件。d.冷態(tài)試驗等離子點火系統(tǒng)保護(hù)停止條件:鍋爐MFT,磨煤機(jī)跳閘,冷卻水壓力不足。e.在試驗位置啟動磨煤機(jī),打開磨出口插板門,試驗單只及多只等離子點火器斷弧時保護(hù)動作情況。f.冷態(tài)試驗任一角等離子斷弧、燃燒器超溫時,聲光報警系統(tǒng)的動作情況。3等離子燃燒試驗等離子點火系統(tǒng)的整套啟動試運分為2個階段進(jìn)行。第一階段:進(jìn)行鍋爐的純無油冷態(tài)啟動試驗。在鍋爐首次點火啟動過程中進(jìn)行等離子燃燒器的啟動和熱態(tài)性能試驗,驗證燃燒器點火和穩(wěn)燃能力、不同煤粉量下的燃燒器工作狀況試驗、等離子燃燒器配合磨煤機(jī)的出力范圍試驗、采用等離子燃燒器點火時鍋爐溫升試驗等。第二階段:在機(jī)組并網(wǎng)及以后的試運階段進(jìn)行進(jìn)一步的相關(guān)試驗。3.1等離子燃燒配合煤機(jī)的啟動a.等離子磨煤斗用符合條件的煤種。檢查并將等離子對應(yīng)的磨煤機(jī)出口分離器擋板角度調(diào)整至較小值。檢查鍋爐具備啟動點火條件,爐膛吹掃完成,進(jìn)行鍋爐冷態(tài)沖洗。b.啟動B側(cè)一次風(fēng)機(jī),打開等離子對應(yīng)的磨煤機(jī)出入口風(fēng)門進(jìn)行通風(fēng)。維持廠用蒸汽壓力在較高壓力(不小于1.0MPa),逐步開大磨入口暖風(fēng)器來汽閥門、疏水閥門,投入暖風(fēng)器運行,進(jìn)行暖磨。調(diào)節(jié)燃燒器二次風(fēng)門在點火狀態(tài),風(fēng)量、風(fēng)壓在正常范圍內(nèi)。c.按順序啟動B層等離子發(fā)生器,調(diào)節(jié)電弧功率在100kW左右。d.在B磨煤機(jī)滿足啟動條件的情況下,啟動磨煤機(jī)、給煤機(jī),保持給煤量在25t/h左右,控制磨煤機(jī)入口風(fēng)量為7075t/h。e.首次點火時,應(yīng)注意記錄從磨煤機(jī)投運至燃燒器噴口見火的時間間隔,如磨投運后180s(可視現(xiàn)場情況靈活掌握)仍未著火,應(yīng)及時停止磨煤機(jī)運行,待查明原因后再繼續(xù)試運。著火穩(wěn)定后進(jìn)一步對磨的風(fēng)量、煤量進(jìn)行調(diào)整,使燃燒狀況達(dá)到最佳。f.根據(jù)機(jī)組試運要求增大或減小B磨煤機(jī)出力,試驗等離子燃燒器配合磨煤機(jī)的出力范圍,同時按風(fēng)煤比曲線及時對B磨風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整,注意等離子燃燒器噴口著火情況,防止壁溫超溫。g.調(diào)整等離子裝置的電弧功率,確定等離子裝置的最低穩(wěn)燃功率。在保證燃燒效果的條件下可適當(dāng)降低電弧功率,以延長陰極使用壽命。根據(jù)吹管過程中的鍋爐負(fù)荷要求增減B磨煤機(jī)磨煤量,必要時啟動E磨煤機(jī)。h.當(dāng)鍋爐空預(yù)器后熱風(fēng)溫度高于180℃后,可打開主一次風(fēng)道上插板門,同時退出蒸汽暖風(fēng)器運行。i.在鍋爐穩(wěn)壓吹管過程中,可將E、B磨煤機(jī)煤量提高至40t/h以上,進(jìn)行等離子燃燒器的最大出力試驗,同時可根據(jù)鍋爐燃料量的需要進(jìn)行第3臺磨煤機(jī)的啟動試驗。j.吹管結(jié)束后,磨煤機(jī)停運過程中在給煤機(jī)停運后用大風(fēng)量對燃燒器進(jìn)行認(rèn)真吹掃,防止積粉。3.2地面等離子燃燒試驗及低負(fù)荷時煤粉鍋爐低負(fù)荷運行時采用等離子點火裝置進(jìn)行穩(wěn)燃試驗在機(jī)組完成整套啟動后的并網(wǎng)過程中升負(fù)荷階段要進(jìn)行B、E兩層等離子燃燒器的最大出力試驗,同時要進(jìn)行下層等離子燃燒器火焰引燃上層煤粉燃燒器的試驗及鍋爐低負(fù)荷運行時采用等離子點火裝置進(jìn)行穩(wěn)燃試驗。具體試驗項目根據(jù)機(jī)組試運進(jìn)度進(jìn)行安排。3.3運行注意事項a.點火前要根據(jù)等離子對應(yīng)的磨運行方式做好給煤量與磨入口風(fēng)量等重要參數(shù)的預(yù)想,并在點火過程中嚴(yán)格按照龍源公司提供的操作建議進(jìn)行磨的風(fēng)量、煤量調(diào)整。b.等離子點火燃燒器投入運行初期,應(yīng)控制溫升,注意觀察、記錄煙溫探針的溫度,防止吹管臨時系統(tǒng)、再熱器系統(tǒng)超溫。c.當(dāng)磨煤機(jī)在“點火方式”下運行,運行的等離子點火器中的任1只發(fā)生斷弧時,聲光報警系統(tǒng)將發(fā)出報警,同時此磨煤機(jī)對應(yīng)的出口一次風(fēng)管插板門自動關(guān)閉。檢修維護(hù)人員應(yīng)及時檢查點火器斷弧原因,如陰極材料耗盡,應(yīng)迅速更換陰極頭,并將點火器投入備用。d.當(dāng)磨煤機(jī)在“點火方式”下運行,等離子點火器的斷弧數(shù)量≥2只時,將造成磨出口門“五取二”關(guān)閉的保護(hù)動作,此時應(yīng)認(rèn)真檢查斷弧原因,問題解決后再繼續(xù)進(jìn)行試運。e.等離子點火燃燒器中心筒、噴口均裝有壁溫測點,運行中應(yīng)監(jiān)視溫度,正常情況下應(yīng)低于200℃,當(dāng)溫度超過400℃且繼續(xù)升高時,應(yīng)及時增大風(fēng)量、減少煤量,防止燒壞燃燒器。f.當(dāng)鍋爐負(fù)荷升至斷油負(fù)荷以上(35%B-MCR)時,運行人員可將FSSS系統(tǒng)中磨煤機(jī)運行方式切至“正常運行