1、引言
    鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷助燃用油是構(gòu)成電廠發(fā)電成本的重要組成部分，開發(fā)新技術(shù)減少燃油、降低發(fā)電成本是大型火力發(fā)電廠的一個(gè)迫在眉睫的閩題。近年來，隨著世界原油價(jià)格的上漲及國內(nèi)電廠競價(jià)上網(wǎng)政策的出臺(tái)，追求節(jié)約電廠鍋爐點(diǎn)火及助燃用油的呼聲愈來愈高，無油點(diǎn)火燃燒技術(shù)改造勢在必行，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(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、改造前的系統(tǒng)配置
    襄樊電廠4×300 MW機(jī)組鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)汽包爐，燃用煙煤。采用自然循環(huán)、一次再熱、單爐膛、四角切園燃燒方式、燃燒器擺動(dòng)詞溫、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置燃煤鍋爐。
    鍋爐為，c型爐膛，煤粉燃燒器共20只，分5層布置。在熱態(tài)運(yùn)行中，噴口均可上下擺動(dòng)，最大擺角約±30°，噴口的擺動(dòng)由進(jìn)口電信號(hào)氣動(dòng)執(zhí)行器來實(shí)現(xiàn)，氣動(dòng)執(zhí)行器應(yīng)有足夠的扭矩，擺動(dòng)靈活，四角同步。燃燒器上設(shè)擺動(dòng)角度指示標(biāo)志。
    油燃燒器的總輸入熱量按30% BMCR計(jì)算，采用點(diǎn)火槍和油槍一體化油燃燒器，油燃燒器不需要外部冷卻風(fēng)或冷卻永。采用機(jī)械霧化，保證燃油良好霧化。高能點(diǎn)火器直接點(diǎn)燃0號(hào)輕柴油。
    在燃用設(shè)計(jì)煤種和校核煤種，煤粉細(xì)度Roo=18%，負(fù)荷逐漸下降的條件下，不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷不大于40%BMCR。
    鍋爐制粉系統(tǒng)采用的是鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)爐由4套制粉系統(tǒng)組成，2套制粉系統(tǒng)共用1個(gè)粉倉，每套制粉系統(tǒng)有磨煤機(jī)、排粉機(jī)、給煤機(jī)、粗粉分離器、細(xì)粉分離器及相關(guān)風(fēng)門，干燥介質(zhì)采用高溫風(fēng)，磨煤機(jī)人口設(shè)有冷風(fēng)門，排粉機(jī)出口有三次風(fēng)和至磨煤機(jī)的再循環(huán)風(fēng)。
3、改造后的系統(tǒng)配置
    襄樊電廠4號(hào)鍋爐的等離子改造技術(shù)采用煙臺(tái)龍?jiān)措娏�技術(shù)有限公司在借鑒國外成功技術(shù)及總結(jié)國內(nèi)失敗原因的基礎(chǔ)上，研制的DLZ - 200型等離子點(diǎn)火裝置。等離子點(diǎn)火裝置利用直流電流在一定介質(zhì)氣壓的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的定向流動(dòng)空氣等離子體，該等離子體在點(diǎn)火燃燒器中形成T>4000 K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子體火核時(shí)，在千分之一秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，再造揮發(fā)分，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣固兩相流中進(jìn)行，高溫等離子體使混合物發(fā)生了一系列物理化學(xué)變化，從而使煤粉的燃燒速度加快，達(dá)到點(diǎn)火并加速煤粉燃燒的目的，較大的減少了促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。
3.1等離子發(fā)生器及燃燒器
    等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的核心為等離子發(fā)生器，它可以產(chǎn)生電功率為50—150 kW的空氣等離子體．該發(fā)生器為強(qiáng)磁場控制下的空氣載體等離子發(fā)生器。
    根據(jù)該鍋爐的實(shí)際情況，將A層4支主燃燒器設(shè)計(jì)為點(diǎn)火燃燒器。它由引弧裝置、一級(jí)燃燒室、二級(jí)燃燒室、氣膜冷卻風(fēng)等部分組成。一級(jí)燃燒室內(nèi)含濃淡裝置，等離子電弧與煤粉在此發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解，產(chǎn)生大量揮發(fā)份并被點(diǎn)燃。二級(jí)燃燒室為揮發(fā)份及煤粉燃燒區(qū)。氣膜冷卻風(fēng)為冷卻二級(jí)燃燒室及補(bǔ)充二級(jí)燃燒室噴出的未燃燼固定碳在爐膛內(nèi)燃燒需要的空氣。
3.2直流供電及控制系統(tǒng)
    電廠提供容量為4×250 kV-A的AC 380 V電源和開關(guān)，分4路分別送至4臺(tái)隔離變壓囂，再接至整流柜，輸出的直流電送至就地等離子發(fā)生器以產(chǎn)生等離子電弧。
    整流柜內(nèi)功率組件采用三相全橋可控硅晶閘管整流功率組件，晶閘管采用美國進(jìn)口芯片，全橋可控硅整流方式整流效率高，技術(shù)成熟，保證了電源長期工作的可靠性。直流控制器采用西門子公司生產(chǎn)的6RA70系列全數(shù)字控制整流裝置。該裝置可以作為整流和等離子發(fā)生器的引弧控制接口及水流、氣壓保護(hù)接口，并且與其他計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)總線式的數(shù)字通信。
    系統(tǒng)控制主機(jī)的核心采用西門子S7 - 300可編程控制器，S7 - 300與各電源柜之間為數(shù)據(jù)通信，集控室內(nèi)操作界面采用工業(yè)液晶顯示屏設(shè)置參數(shù)和選擇功能。
    電源整流柜安裝于集控室下6.3 m配電間，隔離變壓器安裝于新建鋁合金玻璃房內(nèi)，電氣間采用防雨、防塵措施，采用軸流通風(fēng)機(jī)保持室內(nèi)良好通風(fēng)。
3.3冷卻水系統(tǒng)
    為保護(hù)等離子發(fā)生器本身，需用水來冷卻陰、陽極及線圈。冷卻水為除鹽化學(xué)水，系統(tǒng)壓力應(yīng)保持在0.2—0.4 MPa之間，水溫<40℃，單臺(tái)設(shè)備用水量約8 t/h，回水均采用無壓回水。
    冷卻水水源取自鍋爐除鹽水補(bǔ)水母管，采用單獨(dú)的閉式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，增加一只容積12 m的冷卻水箱及冷卻器，冷卻器安裝于冷卻水箱回水入口，換熱面積約10 m2，同時(shí)增加2臺(tái)互為備用的冷卻水泵，冷卻水泵型號(hào)：IH80-50-250，揚(yáng)程50 m，流量80 t/h．冷卻水泵、冷卻水箱均安裝于機(jī)組Om層鍋爐排渣池邊。
    等離子點(diǎn)火器前來水管路加裝手動(dòng)閥門、壓力表和壓力開關(guān)，水壓低信號(hào)送至整流柜。．
3.4載體風(fēng)系統(tǒng)
    等離子載體要求為穩(wěn)壓、潔凈（無油）、干燥的空氣，等離子點(diǎn)火裝置人口的壓縮空氣壓力要求在0.02MPa左右，并保持穩(wěn)定，單臺(tái)等離子裝置的壓縮空氣流量約為1. 0—1.5 NM3/min。
    該系統(tǒng)由新增的2臺(tái)離心風(fēng)機(jī)直供，系統(tǒng)壓力開關(guān)送至等離子發(fā)生器，壓力滿足信號(hào)送至整流柜。離心風(fēng)機(jī)型號(hào)：8 - (J9 N0 6. 8A,流量：2 024 m3/h，全壓：11 063Pa，離心風(fēng)機(jī)布置在12.6 m層探頭冷卻風(fēng)機(jī)附近。
3.5圖像火檢系統(tǒng)
    圖像火檢系統(tǒng)是用來監(jiān)視等離子點(diǎn)火裝置火焰及正常運(yùn)行的燃燒監(jiān)視。在靠近等離子點(diǎn)火燃燒器的看火孔上各安裝一個(gè)帶CCD攝像機(jī)的火檢探頭，其視頻信號(hào)送至集控室內(nèi)四畫面分割器，經(jīng)處理后送到工業(yè)電視�；饳z冷卻風(fēng)由新增的2臺(tái)離心載體風(fēng)機(jī)同時(shí)提供。
4、系統(tǒng)投運(yùn)后存在的問題及處理-
    改造后的4號(hào)鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)于2006年1月6日至23日進(jìn)行了試運(yùn)行，取得了一定的效果，鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷助燃用油大大降低，但也存在著一系列的|可題。
4.1等離子點(diǎn)火系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)壓力不易調(diào)節(jié)
    原設(shè)計(jì)爐膛每個(gè)角的冷卻水水壓通過調(diào)節(jié)每個(gè)
角的進(jìn)水手動(dòng)球閥的流量來調(diào)節(jié)，在使用過程中有兩個(gè)問題需要解決：①系統(tǒng)壓力經(jīng)常過高，等離子水泵負(fù)荷大影響使用壽命；②關(guān)閉分角手動(dòng)門后再次恢復(fù)時(shí)，需要仔細(xì)調(diào)節(jié)開度，部分不熟悉該系統(tǒng)的人員容易全開閥門，造成通人陽極頭冷卻的冷卻水壓力過高，系統(tǒng)容易發(fā)生泄漏。后采取了在等離子冷卻水泵出口管上加裝再循環(huán)管道及控制閥門的辦法，解決了等離子點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)壓力不易調(diào)節(jié)的問題。
4.2等離子水泵運(yùn)行工況差
    等離子冷卻水泵自投運(yùn)以來頻繁出現(xiàn)主軸、軸承損壞故障，電機(jī)軸承也多次出現(xiàn)過損壞，多次更換水泵、軸、軸承、電機(jī)軸承后，還是僅能夠勉強(qiáng)滿足運(yùn)行的要求。經(jīng)研究決定將等離子水泵全部換型，原型號(hào)為JH80-50 - 250型，現(xiàn)更換為拉思特IH80 -50 - 250(MI)型，等離子冷卻水泵換型后，運(yùn)行情況良好。
4.3等離子頻繁出現(xiàn)不起弧或斷弧
    經(jīng)分析認(rèn)為等離子頻繁出現(xiàn)不起弧或斷弧的現(xiàn)象由以下主要原因造成。
4.3.1運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不臺(tái)理
    等離子正常工作過程中，陰極頭會(huì)隨著使用時(shí)
間不斷損耗，造成陰陽極間間隙不斷加大，間隙工作電壓不斷升高，造成電弧不穩(wěn)定。同時(shí)等離子正常工作還必保證合適的電流，電流過大影響陰陽極壽命，電流過小也容易斷弧，正常電流設(shè)置應(yīng)在250—350 A。
    根據(jù)以上情況要求運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)陰極工作時(shí)間和間隙電壓大小實(shí)時(shí)調(diào)整陰陽極間隙，以保證間隙電壓保持在一個(gè)合適范圍內(nèi)(最高不得超過320V)。當(dāng)陰極工作時(shí)間達(dá)到30 h后，應(yīng)注意實(shí)時(shí)監(jiān)視工作電壓不得超過320 V，超出時(shí)應(yīng)減小間隙以調(diào)整電壓不超過320 V。表1為間隙正常工作電壓值和陰極工作時(shí)間的對應(yīng)表。
4.3.2載體風(fēng)風(fēng)壓低
    等離子風(fēng)機(jī)布置在鍋爐側(cè)，此處的環(huán)境比較惡劣，一旦制粉系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏，等離子風(fēng)機(jī)濾網(wǎng)很容易堵塞，如果濾網(wǎng)清理不及時(shí)，就會(huì)造成風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓低；同時(shí)在等離子冷卻風(fēng)進(jìn)口閥門未全開時(shí)，也很容易造成風(fēng)壓低。在風(fēng)壓低時(shí)，因電弧不能有效吹出，會(huì)直接在陽極內(nèi)燃弧，陰陽極冷卻效果會(huì)變差，直接影響到陽極頭和陰極頭的使用壽命。
    根據(jù)以上分析要求運(yùn)行人員確保等離子風(fēng)機(jī)人口風(fēng)門應(yīng)維持在全開位置，并密切監(jiān)視等離子風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓，當(dāng)出口風(fēng)壓降低至10 kPa以下時(shí)，應(yīng)切換風(fēng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)及時(shí)聯(lián)系檢修人員，進(jìn)行濾網(wǎng)清理，檢查有關(guān)系統(tǒng)是否運(yùn)行正常。
4.3.3陰陽極污染嚴(yán)重
    當(dāng)燃燒器周圍結(jié)焦時(shí)，由于電弧不能順利吹出，會(huì)造成陰陽極污染，造成啟動(dòng)斷弧，并影響陽極壽命。在陽極頭頭部石墨盤根損壞時(shí)，因密封不良，外部粉塵就會(huì)進(jìn)入等離子發(fā)生器，亦會(huì)造成陽極污染，引起啟動(dòng)斷弧。此異常情況要求檢修人員加強(qiáng)定期維護(hù)工作，及時(shí)消除設(shè)備缺陷。
4.3.4燃燒器結(jié)焦
    燃燒器結(jié)焦后，造成燃燒器出口風(fēng)粉噴出時(shí)氣流局部擾動(dòng)，易造成陰陽極的污染，同時(shí)使得等離子風(fēng)擾動(dòng)，電弧不能有效持續(xù)穩(wěn)定吹出，加快陽極的燒損，縮短陽極壽命。在一次風(fēng)風(fēng)速偏低時(shí)，更會(huì)加快加重燃燒器的結(jié)焦。
4.3.5渭水或斷水
    冷卻水箱的液位計(jì)故障較多，不能夠準(zhǔn)確的指示液位，導(dǎo)致冷卻水箱多次被打空，造成系統(tǒng)斷水。運(yùn)行中的斷水會(huì)立即導(dǎo)致陰陽極頭的急性損壞，嚴(yán)重影響陽極的壽命。陰陽極燒損或密封不良漏水后，也會(huì)直接導(dǎo)致斷弧。
    由于該液位計(jì)故障較多，因此采用了以下措施：
    ①在該液位計(jì)進(jìn)出口管道上各安裝1個(gè)隔離閥門，這樣在液位計(jì)出現(xiàn)故障時(shí)，可以隔離系統(tǒng)，檢修該液位計(jì)；
    ②在冷卻水箱頂部再次安裝1個(gè)液位計(jì)，起到雙重監(jiān)視液位的作用。
4.3.6陰陽極的燒損
    陰、陽極的燒損或損壞后會(huì)引起不易起弧或斷弧。按照廠家的資料說明：“陽極頭連續(xù)工作時(shí)間大于500 h，陰極頭連續(xù)工作時(shí)間大予50 h”。但在實(shí)際的運(yùn)行中，陽極頭連續(xù)工作時(shí)間還不到200 h，陰極頭連續(xù)工作時(shí)同只有20 h左右，就出現(xiàn)燒損情況。因此要求運(yùn)行人員加強(qiáng)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的監(jiān)視，保證風(fēng)壓、水壓均在正常范圍內(nèi)，運(yùn)行中保證各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整合適，同時(shí)要求物資部門采購原配的陽極頭和陰極頭。
4.3.7陰極導(dǎo)桿卡澀
    因燃燒器處環(huán)境惡劣，污染比較嚴(yán)重，灰垢容易集結(jié)，陰極導(dǎo)桿很容易卡澀，難以調(diào)整陰陽極間隙，從而不能正常調(diào)整陰陽極間隙工作電壓，造成不能正常起弧，在間隙電壓過高時(shí)也容易導(dǎo)致斷弧。
5、保證等離子點(diǎn)火系統(tǒng)正常運(yùn)行的措施
    根據(jù)廠家的有關(guān)資料，結(jié)合等離子點(diǎn)火裝置的實(shí)際使用情況，提出了一些整改措施，以保證等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
    ①定期清理離心風(fēng)機(jī)進(jìn)口濾網(wǎng)，確保離心風(fēng)機(jī)出口壓力不小于10 kPa。同時(shí)考慮將離心風(fēng)機(jī)進(jìn)口海綿濾網(wǎng)改為紙質(zhì)空氣濾清器，以改善空氣質(zhì)量。
    ②定期對等離子陰陽極部件進(jìn)行清理檢查，防止陰極頭導(dǎo)管卡澀。
    ③在等離子裝置啟動(dòng)投運(yùn)前，運(yùn)行人員應(yīng)就地確認(rèn)風(fēng)壓和水壓是否正常，閥門開度是否合適，冷卻水箱水位是否正常，相關(guān)參數(shù)是否在推薦設(shè)置值范圍內(nèi)，補(bǔ)給水箱應(yīng)每周補(bǔ)水1～2次。投入等離子后，對應(yīng)陰極頭的使用時(shí)間檢查間隙和工作電壓、電流，在工作電壓、電流超出正常范圍時(shí)，應(yīng)調(diào)整間隙，保證工作電壓、電流在合適范圍內(nèi)。
    ④定期對等離子燃燒器進(jìn)行打焦。運(yùn)行中應(yīng)通過看火孔進(jìn)行打焦，停爐后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行徹底的除焦工作。
    ⑤當(dāng)出現(xiàn)等離子斷弧故障時(shí)，首先檢查各參數(shù)的設(shè)置是否合理，不合理的應(yīng)調(diào)整到合理范圍內(nèi)。如各項(xiàng)參數(shù)均已經(jīng)調(diào)整正常，等離子系統(tǒng)運(yùn)行仍極不穩(wěn)定，且頻繁斷弧，則陰陽極頭有可能已經(jīng)到了使用期限，此時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)及時(shí)聯(lián)系檢修人員辦理工作票，檢查整個(gè)等離子系統(tǒng)。常見的故障一般有陰陽極頭已燒損或受到污染；陰陽極頭燒穿出現(xiàn)漏水，陰極桿有卡澀；燃燒器處結(jié)焦等。在檢查發(fā)現(xiàn)有陰陽極燒損漏水情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉漏水處等離子的進(jìn)水閥門，確保其余未燒損等離子的正常運(yùn)行，同時(shí)檢查冷卻水水位，及時(shí)補(bǔ)加冷卻水箱水位至正常。
    ⑥對陰極頭型號(hào)及使用壽命前后有差異的問題，由經(jīng)營部聯(lián)系廠家分析原因并確保能夠提供正確的型號(hào)產(chǎn)品。
    ⑦針對等離子燃燒器噴嘴結(jié)焦頻繁的問題，建議運(yùn)行人員在不需投等離子系統(tǒng)就能夠保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的情況下盡量少投等離子燃燒器，多投運(yùn)其余幾層燃燒器。
    ⑧由于等離子發(fā)生器在正常運(yùn)行中有電弧熄滅的可能，導(dǎo)致未燃煤粉直接噴入爐膛，可能威脅鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此在等離子發(fā)生器控制邏輯中增加了斷弧保護(hù)功能，在點(diǎn)火狀態(tài)時(shí)，若等離子發(fā)生·器出現(xiàn)斷弧，相應(yīng)的給粉機(jī)跳閘，運(yùn)行人員應(yīng)該先吹掃該燃燒器，檢查出滅弧原因才能夠重新點(diǎn)火。
    ⑦煤粉在等離子燃燒器中燃燒時(shí)間很短，因此不可能完全燃燒，會(huì)有部分可燃物噴入爐膛，存在爐膛爆燃的隱患，因此應(yīng)通過不斷的試驗(yàn)來確定最佳運(yùn)行方式，提高煤粉燃燒效率，減少爐膛爆燃隱患。
    ⑧根據(jù)等離子裝置投運(yùn)實(shí)際情況，對等離子系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)置值按照表2、表3值進(jìn)行修改和設(shè)定：
6、結(jié)語
    根據(jù)襄樊電廠4號(hào)鍋爐等離子點(diǎn)火系統(tǒng)一年多來的運(yùn)行情況看，雖然該系統(tǒng)存在著一系列的問題，但還是做到了基本上可以少油點(diǎn)火、無油穩(wěn)燃，僅在特殊情況投油，同時(shí)考慮到該鍋爐燃用的煤種經(jīng)常變化等一系列因素，因此可以說該臺(tái)機(jī)組的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)改造還是比較成功的。從襄樊電廠2006年1號(hào)-4號(hào)鍋爐啟動(dòng)及低負(fù)荷助燃用油情況的對比，可以看出4號(hào)機(jī)組改造后的節(jié)油效果是明顯的。
    另外，機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行期間，鍋爐純燒油或油煤混燒，難免未燃燼的油滴粘污電極，至使鍋爐電除塵器無法正常投入運(yùn)行，大量煙塵直接排放到大氣中，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染；另一方面煙氣中的粉塵也會(huì)對鍋爐引風(fēng)機(jī)葉片造成磨損。這些均給電廠帶來間接的經(jīng)濟(jì)損失。因此，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)投運(yùn)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都是很可觀的。
（信息來自：富通新能源生物質(zhì)鍋爐http://m.hyaqg.cn/swzglcp/）