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摘要：本文介绍了等离子点火装置的工作原理和构成，并以太原大唐第二热电厂的直吹式制粉系统锅炉为例，具体分析了等离子点火技术在直吹式制粉系统锅炉上的应用。
关键词：等离子；点火；直吹式制粉系统；锅炉
【分类号】：TK223.23
1 引言
等离子点火技术是我国重点推广的节能技术。太原大唐第二热电厂6号锅炉在2013年通过应用该技术，全年共节约用油约200吨，取得了良好的经济和环保效益。太原大唐第二热电厂将其6号锅炉改造为等离子点火煤粉燃烧器，本文即以太原大唐第二热电厂的直吹式制粉系统锅炉为例，具体分析了等离子点火技术在直吹式制粉系统锅炉上的应用。
2 等离子点火技术的工作原理
等离子点火技术的基本原理就是通过大功率电弧，将煤粉直接点燃。该点火装置利用大于200A的直流电流，在大于0.01MPa的介质气压条件下，通过阴极和阳极接触引弧，在强磁场条件下得到稳定功率的直流空气等离子体。风粉一次送入等离子点火装置后，经过浓淡分离，浓相煤粉进入等离子火炬的中心区，在0.1秒内迅速着火，由此导致淡相煤粉迅速着火，形成稳定的燃烧火炬。由于反应导致混合物组分的粒级发生变化，因此加快了煤粉的燃烧速度，大大减少了促使煤粉燃烧的引燃能量。燃烧器壁面采用气膜冷却技术，用除盐水对电极和线圈进行冷却，可以防止燃烧器冷却时壁面出现大量烧损和结渣的现象。
3 等离子点火装置系统构成
等离子点火装置系统分为点火系统和辅助系统。点火系统由等离子燃烧器、等离子发生器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成；辅助系统由空气压缩系统、冷却水系统、图像火检系统等组成。其中等离子燃烧器采用内燃方式，为三级送粉，整个燃烧器采用渐扩式设计方式。为了降低燃烧器壁面承受高温所受到的烧损和结渣现象，在等离子燃烧器设计中加入了气膜冷却风。
4 等离子燃烧器的调试
在等离子燃烧器燃烧时，其调试不仅要保证稳定的着火，提高燃料的燃烧率，降低不完全燃烧损失；同时又要在炉温和风温升高的情形下，尽可能将气膜的冷却风开大，提高一次风速，保证燃烧器的壁温不超过临界值，减少燃烧器的烧损和结渣。此外在达到升温和升压要求的前提下，应尽快投入其他燃烧器，从而提高炉膛温度和燃烧效率。
（1）当等离子点火技术应用于直吹式制粉系统锅炉中，磨煤机不仅要保证最低给煤量，同时又要满足等离子燃烧器对煤粉浓度的要求，必须注意锅炉蒸汽压力的升高速度以及过热器和再热器的温度升高情况。根据锅炉升压和升温曲线，调整机组旁路系统阀门的开度，控制锅炉的升压和升温速度。
（2）一次风速对等离子点火装置的性能有着重要影响。在制粉系统启动后，应根据各个等离子燃烧器的燃烧情况，通过调整磨煤机所对应的煤粉输送管道的输粉风，从而调整调平衡阀门，进而保持各煤粉输送管道的风速在适合范围内，煤粉的浓度和细度保持一致。
（3）弯管结构的影响。由于太原大唐第二热电厂6号炉原先的燃烧器被替换为等离子燃烧器。为了满足等离子燃烧器点火所需要的煤粉浓度，需要将浓相煤粉位于等离子发生器侧。
（4）受场地条件的限制，磨煤机入口的一次风道上并没有加装蒸汽暖风器。为了保证磨煤机启动后的出力，等离子点火时必须达到一定的热一次风温度。经过反复的实验，最终确定当热一次风温在100—140℃，即可启动制粉系统。同时，启动时，应将磨煤机热风调整门开大，并适当开启冷风调整门，磨煤机分离器的出口温度应控制在75—85℃。
（5）影响等离子电弧电压的主要因素是阴阳极的距离和一次风速等。等离子发生器拉弧失败的主要原因在于过高或过低的压缩空气压力；断弧的主要原因则由于压缩空气中含有水或者油等其他杂质。为了提高压缩空气的品质，可以加大空气压缩机容量和工作压力；同时在压缩空气管底部增加放水阀和油水分离器。
5 运行情况
经过对等离子点火装置的改进和完善后，该系统于2012年11月底投入试运行。为了保证等离子点火装置的正常运行和机组的安全，在炉膛的安全监控系统，将磨煤机设置为正常运行和等离子运行两种模式。在正常运行模式下，第一层燃烧器实现主燃烧器功能；在等离子运行模式下，屏蔽磨煤机的一部分启动条件，并由第一层燃烧器实现点火燃烧器的功能。
5.1 冷态等离子点火运行方式
（1）按照运行规程，当锅炉上水达到点火水位时，启动风机，完成炉膛吹扫。
（2）对等离子燃烧器的各个系统进行全面检查，确认各项运行参数正常，确定等离子发生器具备启动条件。
（3）锅炉点火，投入一层对角油燃烧器，半小时后，根据锅炉冷态启动曲线，投入另一对角油燃烧器。
（4）将磨煤机的运行模式设置为等离子运行模式，检查制粉系统是否处于正常运行状态，当一次风温达到100—140℃，启动和密封一次风机。如果满足磨煤机启动条件，启动运行捞渣机和碎渣机。
（5）将等离子发生器的电流设置为300A启弧，五分钟后，根据煤种，将等离子发生器功率控制在80—12Okw的范围之内。
（6）启动制粉系统。
（7）观察等离子燃烧器的燃烧情况，调整一次风量和周界风门的开度，保证一次风速及风门开度处于正常状态。
（8）在等离子燃烧器燃烧稳定后，逐步减少燃烧器的油量，直至断油运行，并投入电除尘第四电场运行。
（9）在汽机冲转、定速、并网后，逐渐增加燃料量。
（10）在制粉系统的出力达到70%左右后，投入上层煤粉燃烧器。根据规程要求，逐步升温、升压，并投入其它电除尘电场。
（11）当电负荷超过锅炉最低稳燃负荷后，将磨煤机的运行模式设置为正常运行模式，逐步停用四角等离子发生器，锅炉转入正常运行状态。
5.2 等离子助燃运行方式
（1）当锅炉在低负荷助燃状态时，一旦电负荷降低到ll0MW左右，处于正常运行模式工作状态的等离子燃烧器，需要逐支投入等离子发生器，当四角等离子燃烧器都投入等离子发生器后，根据实际情况，设置磨煤机为正常运行或等离子运行模式。
（2）当锅炉滑停助燃时，当电负荷降低到110MW左右时，投入等离子发生器，设置磨煤机为正常运行模式，然后平稳降低温度和负荷。
（3）当电负荷降至0，机组解列，等离子燃烧器退出，停电进行除尘，停止锅炉运行。
6 结论
（1）从实际应用情况来看，相比较同类锅炉，在直吹式制粉系统锅炉上采用等离子点火燃烧器冷态点火启动，启动时的平均耗油量一年可以减少25吨左右；投粉时间可提前3小时左右，由此可以减少投油，尽早投电和除尘，并满足锅炉运行时温度和压力的要求。
（2）在低负荷情况下使用等离子点火技术，可以实现无油助燃，明显提高机组的经济和环保效益。同时，在投用等离子燃烧器后，锅炉尾部没有出现二次燃烧、烟温升高及燃烧不稳产生灭火现象。而且燃烧室没有结渣，保证了锅炉运行的安全性和稳定性。
（3）等离子点火技术特别适合于大的调峰机组，可以大大降低燃油和运行成本。
参考文献：
【1】黄新元，电站锅炉运行与燃烧调整【M】，北京：中国电力出版社，2007。
【2】 兰勇，等离子点火技术应用中的问题及解决措施【J】，节能与环保，2008，（5）。
关键词：等离子；点火；直吹式制粉系统；锅炉
【分类号】：TK223.23
1 引言
等离子点火技术是我国重点推广的节能技术。太原大唐第二热电厂6号锅炉在2013年通过应用该技术，全年共节约用油约200吨，取得了良好的经济和环保效益。太原大唐第二热电厂将其6号锅炉改造为等离子点火煤粉燃烧器，本文即以太原大唐第二热电厂的直吹式制粉系统锅炉为例，具体分析了等离子点火技术在直吹式制粉系统锅炉上的应用。
2 等离子点火技术的工作原理
等离子点火技术的基本原理就是通过大功率电弧，将煤粉直接点燃。该点火装置利用大于200A的直流电流，在大于0.01MPa的介质气压条件下，通过阴极和阳极接触引弧，在强磁场条件下得到稳定功率的直流空气等离子体。风粉一次送入等离子点火装置后，经过浓淡分离，浓相煤粉进入等离子火炬的中心区，在0.1秒内迅速着火，由此导致淡相煤粉迅速着火，形成稳定的燃烧火炬。由于反应导致混合物组分的粒级发生变化，因此加快了煤粉的燃烧速度，大大减少了促使煤粉燃烧的引燃能量。燃烧器壁面采用气膜冷却技术，用除盐水对电极和线圈进行冷却，可以防止燃烧器冷却时壁面出现大量烧损和结渣的现象。
3 等离子点火装置系统构成
等离子点火装置系统分为点火系统和辅助系统。点火系统由等离子燃烧器、等离子发生器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成；辅助系统由空气压缩系统、冷却水系统、图像火检系统等组成。其中等离子燃烧器采用内燃方式，为三级送粉，整个燃烧器采用渐扩式设计方式。为了降低燃烧器壁面承受高温所受到的烧损和结渣现象，在等离子燃烧器设计中加入了气膜冷却风。
4 等离子燃烧器的调试
在等离子燃烧器燃烧时，其调试不仅要保证稳定的着火，提高燃料的燃烧率，降低不完全燃烧损失；同时又要在炉温和风温升高的情形下，尽可能将气膜的冷却风开大，提高一次风速，保证燃烧器的壁温不超过临界值，减少燃烧器的烧损和结渣。此外在达到升温和升压要求的前提下，应尽快投入其他燃烧器，从而提高炉膛温度和燃烧效率。
（1）当等离子点火技术应用于直吹式制粉系统锅炉中，磨煤机不仅要保证最低给煤量，同时又要满足等离子燃烧器对煤粉浓度的要求，必须注意锅炉蒸汽压力的升高速度以及过热器和再热器的温度升高情况。根据锅炉升压和升温曲线，调整机组旁路系统阀门的开度，控制锅炉的升压和升温速度。
（2）一次风速对等离子点火装置的性能有着重要影响。在制粉系统启动后，应根据各个等离子燃烧器的燃烧情况，通过调整磨煤机所对应的煤粉输送管道的输粉风，从而调整调平衡阀门，进而保持各煤粉输送管道的风速在适合范围内，煤粉的浓度和细度保持一致。
（3）弯管结构的影响。由于太原大唐第二热电厂6号炉原先的燃烧器被替换为等离子燃烧器。为了满足等离子燃烧器点火所需要的煤粉浓度，需要将浓相煤粉位于等离子发生器侧。
（4）受场地条件的限制，磨煤机入口的一次风道上并没有加装蒸汽暖风器。为了保证磨煤机启动后的出力，等离子点火时必须达到一定的热一次风温度。经过反复的实验，最终确定当热一次风温在100—140℃，即可启动制粉系统。同时，启动时，应将磨煤机热风调整门开大，并适当开启冷风调整门，磨煤机分离器的出口温度应控制在75—85℃。
（5）影响等离子电弧电压的主要因素是阴阳极的距离和一次风速等。等离子发生器拉弧失败的主要原因在于过高或过低的压缩空气压力；断弧的主要原因则由于压缩空气中含有水或者油等其他杂质。为了提高压缩空气的品质，可以加大空气压缩机容量和工作压力；同时在压缩空气管底部增加放水阀和油水分离器。
5 运行情况
经过对等离子点火装置的改进和完善后，该系统于2012年11月底投入试运行。为了保证等离子点火装置的正常运行和机组的安全，在炉膛的安全监控系统，将磨煤机设置为正常运行和等离子运行两种模式。在正常运行模式下，第一层燃烧器实现主燃烧器功能；在等离子运行模式下，屏蔽磨煤机的一部分启动条件，并由第一层燃烧器实现点火燃烧器的功能。
5.1 冷态等离子点火运行方式
（1）按照运行规程，当锅炉上水达到点火水位时，启动风机，完成炉膛吹扫。
（2）对等离子燃烧器的各个系统进行全面检查，确认各项运行参数正常，确定等离子发生器具备启动条件。
（3）锅炉点火，投入一层对角油燃烧器，半小时后，根据锅炉冷态启动曲线，投入另一对角油燃烧器。
（4）将磨煤机的运行模式设置为等离子运行模式，检查制粉系统是否处于正常运行状态，当一次风温达到100—140℃，启动和密封一次风机。如果满足磨煤机启动条件，启动运行捞渣机和碎渣机。
（5）将等离子发生器的电流设置为300A启弧，五分钟后，根据煤种，将等离子发生器功率控制在80—12Okw的范围之内。
（6）启动制粉系统。
（7）观察等离子燃烧器的燃烧情况，调整一次风量和周界风门的开度，保证一次风速及风门开度处于正常状态。
（8）在等离子燃烧器燃烧稳定后，逐步减少燃烧器的油量，直至断油运行，并投入电除尘第四电场运行。
（9）在汽机冲转、定速、并网后，逐渐增加燃料量。
（10）在制粉系统的出力达到70%左右后，投入上层煤粉燃烧器。根据规程要求，逐步升温、升压，并投入其它电除尘电场。
（11）当电负荷超过锅炉最低稳燃负荷后，将磨煤机的运行模式设置为正常运行模式，逐步停用四角等离子发生器，锅炉转入正常运行状态。
5.2 等离子助燃运行方式
（1）当锅炉在低负荷助燃状态时，一旦电负荷降低到ll0MW左右，处于正常运行模式工作状态的等离子燃烧器，需要逐支投入等离子发生器，当四角等离子燃烧器都投入等离子发生器后，根据实际情况，设置磨煤机为正常运行或等离子运行模式。
（2）当锅炉滑停助燃时，当电负荷降低到110MW左右时，投入等离子发生器，设置磨煤机为正常运行模式，然后平稳降低温度和负荷。
（3）当电负荷降至0，机组解列，等离子燃烧器退出，停电进行除尘，停止锅炉运行。
6 结论
（1）从实际应用情况来看，相比较同类锅炉，在直吹式制粉系统锅炉上采用等离子点火燃烧器冷态点火启动，启动时的平均耗油量一年可以减少25吨左右；投粉时间可提前3小时左右，由此可以减少投油，尽早投电和除尘，并满足锅炉运行时温度和压力的要求。
（2）在低负荷情况下使用等离子点火技术，可以实现无油助燃，明显提高机组的经济和环保效益。同时，在投用等离子燃烧器后，锅炉尾部没有出现二次燃烧、烟温升高及燃烧不稳产生灭火现象。而且燃烧室没有结渣，保证了锅炉运行的安全性和稳定性。
（3）等离子点火技术特别适合于大的调峰机组，可以大大降低燃油和运行成本。
参考文献：
【1】黄新元，电站锅炉运行与燃烧调整【M】，北京：中国电力出版社，2007。
【2】 兰勇，等离子点火技术应用中的问题及解决措施【J】，节能与环保，2008，（5）。