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摘 要：在机组启动过程中等离子点火磨煤机一次风量高、出口温度低等异常现象，导致锅炉燃烧不稳定，机组MFT，通过对机组启动中执行锅炉防止氧化皮措施和等离子点火技术的分析，解决等离子点火过程中锅炉灭火问题。
关键词：等离子点火 氧化皮 脱火 一次风量 点火能量
中图分类号：TK412 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0121-02
1 台山电厂5号锅炉型号及等离子点火简介
台山电厂5号锅炉为上海锅炉厂产品，型号：SG2028/17.5-M907（引进美国CE公司技术生产），亚临界一次中间再热燃煤控制循环汽包炉，单炉膛倒U型露天布置，燃用可结渣性的烟煤，燃烧器共六层煤三层油、四角喷燃布置方式，同心反切向燃烧，平衡通风，固态排渣，原设计采用二级点火方式（高能点火器点燃轻柴油，由轻柴油再点燃煤粉），现在F层燃烧器修改为等离子燃烧器并增加一级点火方式（等离子点火装置直接点燃煤粉），既保留传统设计的二级点火方式。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子点火和稳燃功能。在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能，且出力及燃烧工况与原来保持一致。等离子燃烧器的各项外形尺寸按照锅炉原有的煤粉燃烧器接口尺寸设计，原燃烧器拉出后，将等离子燃烧器直接推进就位，燃烧器前端与锅炉水冷壁平齐，后端与一次风管道弯头连接。等离子点火及稳燃系统由等离子点火器及燃烧器、供电系统、控制系统、冷却水系统、载体空气和火检冷却风系统、锅炉制粉冷风加热系统、一次风在线监测系统、图像火检系统、燃烧器壁温监测系统等构成。
等离子点火装置利用直流电流（280～-350 A）在介质气压0.01～0.03 MPa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000 K的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1～3 s内迅速释放出挥发物，并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，这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
2 5号机组启动过程中MFT事情经过
2014年2月10日中班，5号机组春节调停后启动，启动点火过程执行防止氧化皮措施，按规定依次投入油枪进行暖炉，然后逐步进行锅炉升温升压操作。待炉水泵入口温度达150 ℃满足启磨投煤条件后，在准备启动5F磨煤机过程中，先后出现由于5F磨密封风门无法全开、5F磨电流显示异常等缺陷，导致5F磨煤机启动滞后，为保证升温、升压要求和冲转节点，继续逐渐加大投入油枪数量达8只。经检修人员消缺后，对等离子拉弧并投入等离子模式，再次准备启动5F磨煤机进行投煤燃烧。
22：51，5F磨缺陷处理完毕，考虑此时油枪投入数量较多，启动F磨煤机运行投入煤粉后，将瞬间增大锅炉燃烧率，导致锅炉热负荷增加过大，不利于锅炉壁温、汽温和氧化皮等控制，故逐步退出油枪运行。检查等离子装置运行正常；启动5F磨煤机，磨入口风量96 t/h，入口风压1.87 kPa，磨煤机暖磨。
22：58，启动5F给煤机，煤量直接加至18 t/h，为调整磨煤机出口温度，逐渐增大热一次风调节挡板开度。使得磨煤机入口一次风量由96 t/h增大至123 t/h，磨入口风压3.3 kPa，此时F磨冷热风调门开度分别在26%、26%左右，由于瞬间增加煤量，导致磨煤机出口温度开始下降。
23：01，给煤机煤量加至20 t/h，出口温度降至56 ℃，再次因调整磨煤机出口温度，逐步脉冲开大热风调门，关小冷风调门，在调整过程中磨煤机入口一次风量高至132 t/h左右，磨煤机入口一次风压5.5 kPa左右。
23：02，5F磨火检大幅度波动，炉膛负压剧烈波动，两台引风机静叶调节均跳出自动，炉膛压力低低报警，锅炉MFT。
3 5号机组锅炉MFT原因分析
尽管此次锅炉MFT的直接原因为炉膛负压低触发，但根本原因为等离子燃烧器点火时，实际煤粉相关参数条件未能完全满足等离子燃烧器点火参数的相关条件，导致点火初期燃烧不稳定，炉膛负压波动，最终燃烧脱火使负压低触发保护动作。
（1）锅炉点火初期，尽管采用油枪对锅炉进行暖炉，但此时炉膛热负荷仍然较低，燃烧不完全，油枪退出后，仅依靠等离子拉弧对F磨煤机煤粉点火提供能量，启动初期由于煤粉浓度低燃烧不稳定。此次，煤量18T/H对应123T/H的一次风量、经调整后煤量20T/H的对应132T/H的一次风量，计算煤粉浓度均在0.15 kg/kg左右，与等离子燃烧器点火需求最佳煤粉浓度偏差较大，增大等离子燃烧器着火困难，同时也造成煤粉着火后燃烧的不稳定性。
（2）磨煤机出口温度最低至56 ℃，造成风粉温度低，需要相对更高的点火能量，使煤粉不易被点燃，是造成燃烧不稳定甚至脱火的一个诱因。
（3）对等离子点火风险预控不足，未能对等离子点火时存在煤粉脱火或者爆燃等现象出现，导致炉膛负压大幅度波动的风险进行事故预想和制定应对措施。当火检变化波动时，燃烧发生变化时，未及时关注和调整风烟系统和炉膛负压，导致炉膛压力低保护动作。
4 等离子燃烧器点火时煤粉参数应满足的条件
（1）在等离子点火投运初期，磨煤机应制备足够合格细度的煤粉，并保证足够的一次风粉温度（煤粉气流温度越高，所需点火能量越小，煤粉越容易着火）。
（2）燃烧的煤粉浓度最好应控制在0.36 ～0.52 kg/kg，最低不得低于0.25 kg/kg，此时煤粉比较容易着火。
（3）锅炉冷态启动初期，等离子燃烧器的一次风速保持在19～22 m/s为宜。热态或低负荷稳燃时，一次风速保持24～28 m/s为宜。 （4）周界冷却风控制，冷态一般在等离子燃烧器投入0～30 min时段投入，开度尽量小，通常维持此层周界风门在15%开度，以提高初期燃烧效率。随着炉温升高，逐渐开大风门，防止烧损燃烧器，防止等离子燃烧器结焦，原则是以等离子燃烧器壁温控制在500 ℃～600 ℃为宜。
5 防范措施
（1）锅炉点火时，严格执行防止锅炉氧化皮措施，逐步依次投入油枪，并对油枪进行倒换，既满足锅炉暖炉要求，又保证锅炉具有良好的热负荷，为锅炉投煤燃烧做好准备。
（2）对F磨煤机进行暖磨时，应严格执行3 ℃/min的升温速率，将磨煤机出口温度提升至启动给煤机条件的60 ℃（可适当高一些，利于给煤机启动后加煤要求），避免启动给煤机加煤后磨煤机出口温度快速下降而被动开打热门挡板开度，从而使一次风量发生变化，导致煤粉浓度降低。
（3）锅炉投粉燃烧时，保留EF层油枪运行，既能对投粉初期可能存在的等离子点火效果不佳进行助燃、稳燃，又能保证锅炉热负荷的持续性；待F磨煤机出粉稳定，煤粉着火燃烧稳定后，逐步退出油枪运行，可有效防止燃烧脱火情况发生。
（4）采用等离子点火时，因等离子燃烧器点火对煤粉浓度有要求，因此在F磨煤量较低时（尤其是点火时）应严格控制F磨煤机入口一次风量在85～95 t/h之间，在此风量范围可较好满足煤粉浓度要求。磨煤机入口一次风量瞬间波动最高不要超过110 t/h，防止煤粉浓度突变导致着火困难，造成燃烧不稳定甚至脱火。
（5）在等离子点火初期燃烧可能出现不稳定，应做好风险预控，防止因燃烧不稳定或脱火导致炉膛负压波动。在等离子点火期间应专人负责监视风烟系统画面，当燃烧不稳定、F磨煤机火检变化较大时，及时关注炉膛负压自动调节情况，必要时手动进行干预确保炉膛负压在可控范围内。
6 结语
本次通过对锅炉点火初期因等离子点火参数不匹配问题导致锅炉灭火分析，解决以后机组启动中执行防止氧化皮措施和等离子点火措施中机组灭火问题。
参考文献
[1] 张磊，彭德振.大型火力发电机组集控运行（2014年版）[M].中国电力出版社，2006，4.
[2] 国家能源局编.等离子体点火系统设计与运行导则（DL/T 1127-2010）[S].中国电力出版社，2010，9.
关键词：等离子点火 氧化皮 脱火 一次风量 点火能量
中图分类号：TK412 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0121-02
1 台山电厂5号锅炉型号及等离子点火简介
台山电厂5号锅炉为上海锅炉厂产品，型号：SG2028/17.5-M907（引进美国CE公司技术生产），亚临界一次中间再热燃煤控制循环汽包炉，单炉膛倒U型露天布置，燃用可结渣性的烟煤，燃烧器共六层煤三层油、四角喷燃布置方式，同心反切向燃烧，平衡通风，固态排渣，原设计采用二级点火方式（高能点火器点燃轻柴油，由轻柴油再点燃煤粉），现在F层燃烧器修改为等离子燃烧器并增加一级点火方式（等离子点火装置直接点燃煤粉），既保留传统设计的二级点火方式。在锅炉点火和稳燃期间，该燃烧器具有等离子点火和稳燃功能。在锅炉正常运行时，该燃烧器具有主燃烧器功能，且出力及燃烧工况与原来保持一致。等离子燃烧器的各项外形尺寸按照锅炉原有的煤粉燃烧器接口尺寸设计，原燃烧器拉出后，将等离子燃烧器直接推进就位，燃烧器前端与锅炉水冷壁平齐，后端与一次风管道弯头连接。等离子点火及稳燃系统由等离子点火器及燃烧器、供电系统、控制系统、冷却水系统、载体空气和火检冷却风系统、锅炉制粉冷风加热系统、一次风在线监测系统、图像火检系统、燃烧器壁温监测系统等构成。
等离子点火装置利用直流电流（280～-350 A）在介质气压0.01～0.03 MPa的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒中形成T>5000 K的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1～3 s内迅速释放出挥发物，并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，这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
2 5号机组启动过程中MFT事情经过
2014年2月10日中班，5号机组春节调停后启动，启动点火过程执行防止氧化皮措施，按规定依次投入油枪进行暖炉，然后逐步进行锅炉升温升压操作。待炉水泵入口温度达150 ℃满足启磨投煤条件后，在准备启动5F磨煤机过程中，先后出现由于5F磨密封风门无法全开、5F磨电流显示异常等缺陷，导致5F磨煤机启动滞后，为保证升温、升压要求和冲转节点，继续逐渐加大投入油枪数量达8只。经检修人员消缺后，对等离子拉弧并投入等离子模式，再次准备启动5F磨煤机进行投煤燃烧。
22：51，5F磨缺陷处理完毕，考虑此时油枪投入数量较多，启动F磨煤机运行投入煤粉后，将瞬间增大锅炉燃烧率，导致锅炉热负荷增加过大，不利于锅炉壁温、汽温和氧化皮等控制，故逐步退出油枪运行。检查等离子装置运行正常；启动5F磨煤机，磨入口风量96 t/h，入口风压1.87 kPa，磨煤机暖磨。
22：58，启动5F给煤机，煤量直接加至18 t/h，为调整磨煤机出口温度，逐渐增大热一次风调节挡板开度。使得磨煤机入口一次风量由96 t/h增大至123 t/h，磨入口风压3.3 kPa，此时F磨冷热风调门开度分别在26%、26%左右，由于瞬间增加煤量，导致磨煤机出口温度开始下降。
23：01，给煤机煤量加至20 t/h，出口温度降至56 ℃，再次因调整磨煤机出口温度，逐步脉冲开大热风调门，关小冷风调门，在调整过程中磨煤机入口一次风量高至132 t/h左右，磨煤机入口一次风压5.5 kPa左右。
23：02，5F磨火检大幅度波动，炉膛负压剧烈波动，两台引风机静叶调节均跳出自动，炉膛压力低低报警，锅炉MFT。
3 5号机组锅炉MFT原因分析
尽管此次锅炉MFT的直接原因为炉膛负压低触发，但根本原因为等离子燃烧器点火时，实际煤粉相关参数条件未能完全满足等离子燃烧器点火参数的相关条件，导致点火初期燃烧不稳定，炉膛负压波动，最终燃烧脱火使负压低触发保护动作。
（1）锅炉点火初期，尽管采用油枪对锅炉进行暖炉，但此时炉膛热负荷仍然较低，燃烧不完全，油枪退出后，仅依靠等离子拉弧对F磨煤机煤粉点火提供能量，启动初期由于煤粉浓度低燃烧不稳定。此次，煤量18T/H对应123T/H的一次风量、经调整后煤量20T/H的对应132T/H的一次风量，计算煤粉浓度均在0.15 kg/kg左右，与等离子燃烧器点火需求最佳煤粉浓度偏差较大，增大等离子燃烧器着火困难，同时也造成煤粉着火后燃烧的不稳定性。
（2）磨煤机出口温度最低至56 ℃，造成风粉温度低，需要相对更高的点火能量，使煤粉不易被点燃，是造成燃烧不稳定甚至脱火的一个诱因。
（3）对等离子点火风险预控不足，未能对等离子点火时存在煤粉脱火或者爆燃等现象出现，导致炉膛负压大幅度波动的风险进行事故预想和制定应对措施。当火检变化波动时，燃烧发生变化时，未及时关注和调整风烟系统和炉膛负压，导致炉膛压力低保护动作。
4 等离子燃烧器点火时煤粉参数应满足的条件
（1）在等离子点火投运初期，磨煤机应制备足够合格细度的煤粉，并保证足够的一次风粉温度（煤粉气流温度越高，所需点火能量越小，煤粉越容易着火）。
（2）燃烧的煤粉浓度最好应控制在0.36 ～0.52 kg/kg，最低不得低于0.25 kg/kg，此时煤粉比较容易着火。
（3）锅炉冷态启动初期，等离子燃烧器的一次风速保持在19～22 m/s为宜。热态或低负荷稳燃时，一次风速保持24～28 m/s为宜。 （4）周界冷却风控制，冷态一般在等离子燃烧器投入0～30 min时段投入，开度尽量小，通常维持此层周界风门在15%开度，以提高初期燃烧效率。随着炉温升高，逐渐开大风门，防止烧损燃烧器，防止等离子燃烧器结焦，原则是以等离子燃烧器壁温控制在500 ℃～600 ℃为宜。
5 防范措施
（1）锅炉点火时，严格执行防止锅炉氧化皮措施，逐步依次投入油枪，并对油枪进行倒换，既满足锅炉暖炉要求，又保证锅炉具有良好的热负荷，为锅炉投煤燃烧做好准备。
（2）对F磨煤机进行暖磨时，应严格执行3 ℃/min的升温速率，将磨煤机出口温度提升至启动给煤机条件的60 ℃（可适当高一些，利于给煤机启动后加煤要求），避免启动给煤机加煤后磨煤机出口温度快速下降而被动开打热门挡板开度，从而使一次风量发生变化，导致煤粉浓度降低。
（3）锅炉投粉燃烧时，保留EF层油枪运行，既能对投粉初期可能存在的等离子点火效果不佳进行助燃、稳燃，又能保证锅炉热负荷的持续性；待F磨煤机出粉稳定，煤粉着火燃烧稳定后，逐步退出油枪运行，可有效防止燃烧脱火情况发生。
（4）采用等离子点火时，因等离子燃烧器点火对煤粉浓度有要求，因此在F磨煤量较低时（尤其是点火时）应严格控制F磨煤机入口一次风量在85～95 t/h之间，在此风量范围可较好满足煤粉浓度要求。磨煤机入口一次风量瞬间波动最高不要超过110 t/h，防止煤粉浓度突变导致着火困难，造成燃烧不稳定甚至脱火。
（5）在等离子点火初期燃烧可能出现不稳定，应做好风险预控，防止因燃烧不稳定或脱火导致炉膛负压波动。在等离子点火期间应专人负责监视风烟系统画面，当燃烧不稳定、F磨煤机火检变化较大时，及时关注炉膛负压自动调节情况，必要时手动进行干预确保炉膛负压在可控范围内。
6 结语
本次通过对锅炉点火初期因等离子点火参数不匹配问题导致锅炉灭火分析，解决以后机组启动中执行防止氧化皮措施和等离子点火措施中机组灭火问题。
参考文献
[1] 张磊，彭德振.大型火力发电机组集控运行（2014年版）[M].中国电力出版社，2006，4.
[2] 国家能源局编.等离子体点火系统设计与运行导则（DL/T 1127-2010）[S].中国电力出版社，2010，9.