1、工程概況
1.1鍋爐概況
    某熱電廠一期工程選用2臺330 MW空冷供熱機組，#l，#2鍋爐選用上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SC - 1178/17.5 -M型亞臨界、一次中問再熱、自然循環(huán)汽包爐。該鍋爐采用單爐膛、倒U形布置、四角切圓燃燒方式、中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、傘封閉布置、固態(tài)排渣。爐膛采用四角切圓燃燒，每角共裝設(shè)14層噴嘴，5層煤粉燃燒器、7層二次風(fēng)、2層燃盡風(fēng)。每層煤粉燃燒器周圍配有周界風(fēng)，在7層二次風(fēng)之中配有3層輕油燃燒器。煤粉燃燒器自下而上編號為A．B，C，D，E，二次風(fēng)噴嘴自下而上編號為AA，AB，BC，CD．DE，EE，OFA，燃盡風(fēng)噴嘴編號為SOFA1，SOFA2，油層燃燒器自下而上編號為AB．BC，DE。一次風(fēng)噴然器最大擺角為±200，二次風(fēng)噴然最大擺角為±300。燃燒器主要運行參數(shù)見表1。
1.2等離子點火器實現(xiàn)原理及其配套設(shè)備
1.2.1  等離子點火器工作原理
    等離子點火器的基本原理是電極接觸引弧，即陰極與陽極接觸后通過特定的直流電源給陰陽極加大電流，當(dāng)陰極離開陽極時引燃電弧，同時，電弧在線圈磁力的作用下被拉出噴管之外，壓縮空氣在電弧的作用下被電離為高溫等離子體，形成等離子電弧。該等離子體內(nèi)含有大量活性粒子，這些粒子正負(fù)電荷數(shù)相等，對內(nèi)為良導(dǎo)體，對外顯中性，其內(nèi)部有著上萬度的高溫。該等離子體射流用機械和磁壓縮的方法送至需進行點火的部位，讓煤粉通過該等離子體，由于受到超高溫的強烈作用，煤粉顆粒在1 ms內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)分，并被破裂粉碎而再次釋放揮發(fā)分，從而迅速燃燒。
1.2.2輔助系統(tǒng)
    輔助系統(tǒng)由載體空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、圖像火檢系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)、冷爐制粉系統(tǒng)、等離子燃燒器壁溫監(jiān)測系統(tǒng)、等離子一次風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)等組成。
    其中，載體空氣系統(tǒng)設(shè)計了2種氣源：一路為等
離子廠供載體風(fēng)機提供，載體風(fēng)同時提供圖像火檢的冷卻風(fēng)；一路為儀用壓縮空氣經(jīng)減壓至10 kPa作為載體風(fēng)。了能實現(xiàn)鍋爐冷態(tài)啟動，在’l磨煤機入口設(shè)汁暖風(fēng)旁路加裝了暖風(fēng)器，通過輔助蒸汽加熱可使磨煤機入口風(fēng)溫提高至180℃，滿足了鍋爐冷態(tài)啟動的條件并能制出合格的煤粉送入鍋爐。
1.3制粉系統(tǒng)及主要設(shè)計參數(shù)
    每臺鍋爐設(shè)有5臺MPS190型中速磨煤機，其工作過程如下：需碾磨的原煤從磨煤機的中央落到磨環(huán)上，旋轉(zhuǎn)磨環(huán)借助于離心力將原煤運動至碾磨輥道上，通過磨輥進行碾磨。一次風(fēng)通過噴嘴環(huán)均勻進入磨環(huán)周圍，將經(jīng)過碾磨從磨環(huán)上甩出的煤粉混合物烘干并輸送至上部分離器，在分離器中進行分離，粗粉被分離出來返回磨環(huán)，合格的煤粉被一次風(fēng)帶出分離器。磨煤機采用液壓加載方式，出力為15~38t/h，給煤機的出力為5—45t/h。
2、鍋爐的冷態(tài)啟動
2.1制粉系統(tǒng)一次風(fēng)的調(diào)平
    為了使同層一次風(fēng)速相同，從而保證鍋爐熱態(tài)時燃燒中心居中，通過一次風(fēng)管上的可調(diào)縮孔進行了同層一次風(fēng)速的調(diào)平試驗，試驗結(jié)果見表2。
2.2熱工邏輯的改動及聯(lián)鎖實現(xiàn)
    (1)對應(yīng)于等離子點火系統(tǒng)的制粉系統(tǒng)，增加了“等離子模式”下點火能量的判斷：即等離子模式下，A層投粉點火能量是等離子全投；B層投粉點火能量必須是A磨運行且等離子全投，給煤量大于30t/h；C層投粉必須滿足A磨運行、等離子全投且B給煤機給煤量大于30 t/h。
    (2)磨煤機出口速關(guān)閥：正常模式下磨煤機運行禁關(guān)；等離子模式下，等離子斷弧關(guān)閉對應(yīng)的磨煤機出口速關(guān)閥。
    (3)制粉系統(tǒng)跳閘：等離子模式下，2/4及以上等離子斷弧后制粉系統(tǒng)跳閘。
    (4) MFT觸發(fā)后，通過邏輯和硬接線實現(xiàn)等離子點火器跳閘。
2.3制粉系統(tǒng)暖磨
    對制粉系統(tǒng)暖磨，對等離子蒸汽加熱器充分疏水暖透后，開啟制粉系統(tǒng)的一次風(fēng)機和密封風(fēng)機，開啟對應(yīng)的制粉系統(tǒng)的風(fēng)門調(diào)整一次風(fēng)管風(fēng)速在18—20 m/s，開展蒸汽加熱器的入口手動門，并保持蒸汽參數(shù)在0.8 MPa/250℃左右。此外，為了改善著火條件，投入一次風(fēng)、二次風(fēng)暖風(fēng)器，提高了入爐的一次風(fēng)溫及二次風(fēng)溫。
2.4等離子點火系統(tǒng)啟動
    在制粉系統(tǒng)一次風(fēng)出口溫度達到80℃左右時，進行等離子拉弧，在進行等離子拉弧前確認(rèn)等離子冷卻水壓力在0.4—0.6 MPa．載體風(fēng)壓在6—9 kPa．#1～#4等離子燃燒器依次拉弧并觀察等離子的電壓和電流是否穩(wěn)定。
2.5鍋爐點火啟動
    在等離子拉弧后，準(zhǔn)備啟動磨煤機，針對MPS型中速磨的特點，在啟動前抬起磨輥，無加載力時轉(zhuǎn)啟磨煤機，接著啟動給煤機并在給煤量為l5t/h時對磨煤機布煤l min左右，然后降磨輥并設(shè)定加載為7.5 MPa，風(fēng)速為19~20 m/s和初投煤粉質(zhì)量濃度不小于0.3 kg/kg，風(fēng)量為45.7 t/h，然后調(diào)整給煤量為20 t/h。制粉系統(tǒng)加載達到7.5 MPa后，#l一#4等離子燃燒器很快著火，負(fù)壓在±500 Pa波動，燃燒狀況良好。
2.6鍋爐點火時的調(diào)整
    鍋爐點火前調(diào)整風(fēng)箱差壓在380 Pa左右、等離子燃燒器對應(yīng)周界風(fēng)開度15%、鍋爐總風(fēng)量在30%BMCR；點火后根據(jù)鍋爐升溫升壓的需要調(diào)整制粉系統(tǒng)出力為15 t/h，對燃燒進行了調(diào)整，燃燒情況良好。
2.7冷態(tài)啟動小結(jié)
    上述冷態(tài)啟動過程經(jīng)歷鍋爐蒸汽吹管、空冷系統(tǒng)沖洗、冷態(tài)啟動沖車等幾個階段的考驗，鍋爐燃燒穩(wěn)定、升溫升壓滿足要求、汽溫汽壓在可調(diào)范圍內(nèi)。
3、試運過程中出現(xiàn)的問題及處理
3.1等離子點火系統(tǒng)在調(diào)試期間遇到的問題及處理
    鍋爐在冷態(tài)啟動時，遇到了煤質(zhì)變化，燃燒明顯變差：負(fù)壓擺動較大，著火距離遠(yuǎn)且火焰偏弱，不連續(xù)。針對煤質(zhì)變差的情況做了燃燒調(diào)整，主要調(diào)整過程為：
    (1)增加等離子電流，加大等離子功率；
    (2)減少陰離子間隙，加強建立更穩(wěn)定的電弧，防止斷弧、滅火；
    (3)在蒸汽加熱器設(shè)計范圍內(nèi)，提高進汽壓力、溫度，提高一次風(fēng)溫，減少煤粉所需的著火熱；
    (4)在保證一次風(fēng)攜粉能力的技術(shù)上，適當(dāng)降低一次風(fēng)速，減少著火距離，使揮發(fā)分在經(jīng)過等離子燃燒器時盡可能析出燃燒；富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    (5)關(guān)小等離子燃燒器對應(yīng)的二次風(fēng)周界風(fēng)擋板，推遲高速、低溫的二次風(fēng)與一次風(fēng)的混合，提高了燃燒器噴口的煤粉濃度，更利于燃燒；
    (6)在燃燒了一段時間后，逐步提高制粉系統(tǒng)的出力，加強燃燒，空氣預(yù)熱器出口一次風(fēng)溫、二次風(fēng)溫得以很快提高，更促進了燃燒的穩(wěn)定和改善。
    (7)經(jīng)過上述一系列調(diào)整，鍋爐燃燒情況有了明顯改善。
3.2試運行過程中磨煤機振動原因分析及處理
在制粉系統(tǒng)運行過程中，磨煤機多次出現(xiàn)振動，振動的原因大致可分為2種。
    (1)在制粉系統(tǒng)首次啟動前，3個磨輥和碾盤之間的間隙沒有調(diào)平，導(dǎo)致制粉系統(tǒng)在運行時磨盤里的煤層厚度不一致，引起磨煤機振動。處理方法：在磨煤機啟動前，必須調(diào)整液壓儲能器內(nèi)的惰性氣體壓力，使3個儲能器內(nèi)的壓力一致并低于制粉正常運行最低加載力，保證加載力能進入儲能器，否則也會引起磨煤機的振動。
    (2)針對MPS型中速磨在磨輥落到位后磨輥和碾盤之間沒有間隙的特點，在制粉系統(tǒng)運行前，必須抬起磨輥，在它們之間有煤后才可以運行；在給磨煤機布煤時，必須把握合適的給煤量和布煤時間，因為煤層太或太厚都有可能引起磨煤機的振動。處理方法：在給磨煤機上煤時，必須投入除鐵器、除木器和碎煤機，大塊的鐵塊、石頭和煤矸石等進入磨煤機后也會引起磨煤機的振動，尤其在試運初期，更要加強制粉系統(tǒng)的振動監(jiān)視；在頻繁啟動制粉系統(tǒng)時，要加強石子煤的清理，每次降磨輥加載之前都要啟動給煤機，如不及時清理石子煤等大塊物料，會引起制粉系統(tǒng)的振動。
4、鍋爐的燃燒調(diào)整及優(yōu)化
    為了掌握鍋爐運行的技術(shù)經(jīng)濟特性，在鍋爐運行負(fù)荷下，通過改變影響燃燒的各個因素來確定鍋爐燃燒系統(tǒng)的運行方式，從而保證鍋爐汽溫、汽壓、蒸發(fā)量等主要運行參數(shù)達到設(shè)計要求，保證鍋爐燃燒著火穩(wěn)定、火焰中心適當(dāng)、火焰分布均勻、配風(fēng)合理、避免嚴(yán)重結(jié)焦等，盡量使機組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，機組帶80% ~100%負(fù)荷進行了燃燒調(diào)整試驗。
4.1周界風(fēng)（燃料風(fēng)）風(fēng)量試驗
    各給煤機轉(zhuǎn)速在70%左右，且燃煤低位發(fā)熱量高達25 MJ/kg，周界風(fēng)擋板開度只能在60%一100%小幅變化，以防止因著火點與燃燒器噴口間距過小而燒毀噴口或發(fā)生結(jié)焦；當(dāng)周界風(fēng)擋板開度在80%~100%變化時，因煤質(zhì)明顯好于設(shè)計煤種，火焰的穩(wěn)定性一直較好，沒有明顯的火焰閃爍現(xiàn)象。在啟動初期，為了燃燒穩(wěn)定，控制周界風(fēng)開度在15%—20%，避免風(fēng)速較高的二次風(fēng)提前與一次風(fēng)混合而使著火提前；在燃燒穩(wěn)定后及時調(diào)整周界風(fēng)的開度，周界風(fēng)的開度是燃燒器對應(yīng)的燃料量的函數(shù)，有效避免了火焰沖墻和燃燒器區(qū)域結(jié)焦。
4.2輔助風(fēng)風(fēng)量試驗
    風(fēng)箱與爐膛的壓差始終保持在1000 Pa左右。因A-E磨煤機電機軸承溫度極度不穩(wěn)定，為保證設(shè)備安全和整套試運順利進行，平均分配各臺磨煤機給煤量，在此運行方式下，爐膛內(nèi)火焰中心偏高，經(jīng)現(xiàn)場溫度測量，確認(rèn)火焰中心位于E層噴燃器與燃盡風(fēng)口之間；同時，在滿負(fù)荷時全關(guān)兩級過熱減溫水的情況丁，鍋爐主汽溫度偏低，因此，為保證主蒸汽溫度，只有將燃燒器擺角向上擺至最大角度以維持較高的火焰中心，滿足提高主蒸汽溫度的需要。
    根據(jù)以上鍋爐的現(xiàn)實狀況和試驗期間燃煤的易燃特性，試驗期間將AA，AB，BC層輔助風(fēng)門基本置于最大開度，CD，DE層輔助風(fēng)門置于75%開度，EE。OFA，SOl'A I，SOFAⅡ?qū)虞o助風(fēng)門置于60%開度。與試驗前參照鍋爐說明書進行輔助風(fēng)擋板開度配置的爐內(nèi)工況相比，此運行方式下爐膛內(nèi)火焰中心高度和火焰中心的溫度有一定下降，同時有效減少了爐膛內(nèi)的結(jié)焦，保證了鍋爐連續(xù)大負(fù)荷運行期間運行的安傘性。
    此外，在進行燃燒調(diào)整時發(fā)現(xiàn)，風(fēng)箱與爐膛風(fēng)箱的差壓變送器顯示明顯偏向，差壓的取樣點分別是二次風(fēng)箱靜壓及爐膛出U爐膛靜壓。由于2個采用點存在30 rn的高度差，導(dǎo)致硅示偏小(顯示偏小約300 Pa)，在調(diào)整前利用風(fēng)箱靜壓與爐膛負(fù)壓的差值對差壓變送器進行了修正。
4.3消旋風(fēng)(OFA)風(fēng)量試驗
    在其他各層二次風(fēng)小風(fēng)門調(diào)整好的基礎(chǔ)七，在80%一100%開度調(diào)整消旋風(fēng)OFA的風(fēng)門。試驗表明，在兩側(cè)二次風(fēng)配風(fēng)和煤粉分配均勻的情況下，調(diào)整消旋風(fēng)可在一定程度上減小爐膛出口兩側(cè)煙溫的偏差。
4.4一次風(fēng)量試驗
    因A-E磨煤機電機軸承溫度極度不穩(wěn)定，為保證設(shè)備安全和整套試驗進行，各臺磨煤機給煤量平均分配，出力一般維持在20一35 t/h。試驗時維持鍋爐負(fù)荷和各個磨煤機出力（給煤量）不變，在24~ 32 m/s -次風(fēng)速下調(diào)整各磨煤機入口一次風(fēng)量，同時監(jiān)視磨煤機進出口差壓，利用高溫計對爐內(nèi)溫度場進行測量，并進行飛灰含碳量分析。試驗表明，當(dāng)磨煤機給煤量維持在30t/h，一次風(fēng)速在27—29 m/s時，磨煤機進出口差壓基本穩(wěn)定在3—4 kPa，磨煤機可保證較高的出力，并可避免堵磨；爐內(nèi)溫度場穩(wěn)定，溫度場溫度分布均勻，可在維持爐內(nèi)燃燒區(qū)域較高溫度水平的同時控制爐內(nèi)結(jié)焦；飛灰呈灰白色，含碳量較低。
4.5總風(fēng)量試驗
    鍋爐在滿負(fù)荷時，調(diào)整送風(fēng)機的出力，改變爐膛出口氧量（改變量為額定氧量的3. 5%一4.5%），通過對不同爐膛出口氧量水平下鍋爐及輔助設(shè)備運行參數(shù)的對比，初步確定在燃用低位發(fā)熱量25 MJ/kg的燃煤時，爐膛出口氧量維持在4.0%左右，飛灰可燃物和排煙溫度相對較低，是效率較高的運行配風(fēng)方式。
4.6煤粉細(xì)度試驗
    鍋爐整套調(diào)試期間的煤粉細(xì)度改變試驗結(jié)果表明，滿負(fù)荷時的鍋爐煤粉細(xì)度Rgo為18%—24%時，可保證磨煤機具有較高的出力，鍋爐運行參數(shù)和爐膛內(nèi)各處溫度，飛灰含碳量等綜合指標(biāo)較好。
4.7燃燒器擺角試驗
    鍋爐整套調(diào)試期間，滿負(fù)荷時兩級過熱減溫水全關(guān)的情況下，鍋爐主汽溫度偏低。為保證主汽溫度水平，將燃燒器擺角向上擺至最大角度，以維持較高的火焰中心。在低負(fù)荷時，調(diào)節(jié)燃燒器擺角可滿足再熱器出口汽溫和壁溫調(diào)整需要。但在機組正常運行時，再熱汽溫在設(shè)計擺角的基礎(chǔ)上，再熱汽溫偏低大約5℃，如需維持正常汽溫，擺角需擺置最上位置（最大角度），此時，會影響機組的排煙溫度、進而影響鍋爐效率，因此，建議在機組正常運行時運行上層燃燒器。
4.8燃料量分配試驗
    鍋爐整套調(diào)試期間，曾分別采用了3種磨煤機投用方式：投用A，B，C，D磨煤機；投用B．C，D，E磨煤機；投用A，B，D，E磨煤機。試驗表明，不同的磨煤機投用方式因相應(yīng)投入的噴口標(biāo)高位置不同，對爐膛內(nèi)火焰中心高度影響較大。
4.9灰器投用效果試驗
    爐膛吹灰后，鍋爐主汽溫度下降明顯，只有將燃燒器擺角向上擺至最大角度，并投用E磨煤機，以維持鍋爐主汽溫度在正常范圍內(nèi)。因此，在調(diào)試期間為盡量降低以上影響，預(yù)先進行過熱器吹灰；在爐膛內(nèi)吹灰時，爐膛內(nèi)有明顯掉焦現(xiàn)象，說明爐膛內(nèi)吹灰效果較好、受熱面清潔。
    經(jīng)過上述一系列燃燒調(diào)整，鍋爐燃燒穩(wěn)定、不結(jié)焦、煙溫不偏斜、飛灰和爐灰含碳量較低，通過性能試驗證明鍋爐的主要參數(shù)達到了設(shè)計要求，鍋爐處于高效穩(wěn)定運行，驗證了燃燒調(diào)整的有效性，對運行人員的操作具有積極的意義。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結(jié)論
    (1)對等離子點火技術(shù)在大瓔鍋爐上的應(yīng)用過程及注意問題進行了論述，為同類新建機組和已建機組改造等離子點火系統(tǒng)提供參考。
    (2)對啟動過程中遇到的問題，尤其是等離子點火初期及磨煤機的振動問題進行了分析和歸納總結(jié)，同時給出了處理和避免的方法，對同類設(shè)備處理有一定的幫助。
    (3)通過燃燒調(diào)整試驗，基本摸清了鍋爐的燃燒特性并使鍋爐處在一個比較合理的燃燒工況，對運行人員的操作有一定的指導(dǎo)意義；鍋爐高效、安全的運行增加了整個機組可利用系數(shù)。
    (4)為了節(jié)省燃油，很多新建機組及投產(chǎn)機組都改造了等離子少油點火系統(tǒng)，對于依靠燃燒器擺角調(diào)節(jié)汽溫的燃燒器而言，底層燃燒器不參與擺動，因此，燃燒器的改動主要在最下層，但是較多機組設(shè)計在額定負(fù)荷時底層燃燒器備用，下層燃燒器不參與擺動調(diào)節(jié)；但實際運行人員都希望能夠投入下層燃燒器，以使等離子、少油等燃燒器在事故或低負(fù)荷時起到穩(wěn)燃作用。希望設(shè)計廠商能針對等離子和少油點火系統(tǒng)的鍋爐進行優(yōu)化設(shè)計，以更好地滿足用戶需要。