等离子燃烧技术在双进双出钢球磨煤机上的应用

离子燃烧技术在双进双出钢球磨上的应用杨新荣徐建虎（靖远第二发电有限公司甘肃白银平川730919）摘要：等离子燃烧技术和双进双出钢球磨煤机是近年来迅速发展并广泛应用的两种新技术，目前国内许多电厂已逐渐开始将两者同时应用。

本文针对靖远第二发电有限公司二者配合应用的调试、运行情况进行介绍，分析两者结合后的技术特点、调试要点及运行控制方式。

关键词：等离子；燃烧随着电力工业的发展和引进技术的应用及燃用煤种多样化的要求，磨煤机型式不断更新，同时具有中储式制粉系统和直吹式制粉系统优点的双进双出钢球磨煤机正得到越来越广泛的应用。

该种磨煤机除了具有普通单进单出钢球磨煤机的优点外，还具有制粉电耗较低、结构紧凑、无粉仓、占用空间小等优点。

与此同时，作为近几年来迅速发展起来的一种节油燃烧技术，等离子点火则有效的降低了大型火电机组锅炉在基建调试、点火启动、稳燃助燃及停炉过程中的燃油耗量，目前在中储式制粉系统和直吹式制粉系统上都已有成功应用的范例。

那么如何根据双进双出钢球磨的启停和运行特点，高效、安全的应用等离子技术，达到节油稳燃的目的是我们要总结分析的主要问题。

2006年投产的靖电二公司＃7、8锅炉同时采用此二种设备，本文结合靖远第二发电有限公司将双进双出磨煤机与等离子点火系统配合应用的调试运行实际情况，分析此种燃烧技术在双进双出磨煤机上应用的特点及控制方式。

1靖远第二发电有限公司＃7、8锅炉系统简介：1.1锅炉燃烧器、煤种靖电二公司＃7、8锅炉为武汉锅炉股份有限公司设计、制造的DG1205/18.2—Ⅱ4型亚临界、一次中间再热、单炉膛、Π型布置、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣、自然循环汽包型燃煤锅炉。

燃烧器为武锅设计典型的百叶窗水平浓淡分离式，摆动火嘴。

电厂燃用靖远矿区混煤。

煤质资料如下：1.2 等离子系统：等离子煤粉点火装置由等离子点火设备及其辅助系统组成。

等离子点火设备由等离子燃烧器、等离子发生器、变压器、等离子电源控制柜等组成。

辅助系统由冷炉制粉系统、载体空气系统、冷却水系统、热控系统、电源系统、图像火检系统、一次风速在线测量系统等组成。

如图一所示：控制部分直流电源柜火焰监视器 火焰探头等离子燃烧器高压空冷却水给水等离子发生器隔离变压器却水回根据电厂锅炉的实际情况，将最下层4台煤粉燃烧器设计为兼有等离子点火功能的等离子点火燃烧器。

燃烧器前端与锅炉水冷壁平齐，后端与原一次风管道接口连接。

在锅炉点火和稳燃期间，具有等离子点火和稳燃功能。

在锅炉正常运行时，具有主燃烧器功能。

该燃烧器采用浓淡分离保证着火，采用分级燃烧技术有效降低NOX 排放，采用气膜冷却保护有效防止燃烧器结焦。

1.3 BBD3854钢球磨煤机制粉系统靖远二电#7/8锅炉采用正压直吹式热一次风制粉系统，每台锅炉配有3台BBD3854型双进双出钢球磨。

每台磨煤机带两层燃烧器，其中A 磨煤机所带A1层燃烧器设计为等离子燃烧器。

每台锅炉配有2台密封风机，其中1台运行，1台备用。

BBD3854型双进双出钢球磨煤机制粉系统分为给煤系统、磨煤系统、一次风系统、加钢球装置、消防蒸汽系统、消防水系统、煤位测量系统、驱动装置、密封风系统、润滑油系统等。

每台磨煤机配置2台给煤机、2台分离器，组成2个对称的研磨回路。

原煤由给煤机出口经混料箱、落煤管、旁路风预干燥，与分离器分离的粗粉混合后，进入磨煤机耳轴（ 空心轴），经螺旋输送机送入磨煤机。

一次风通过磨煤机两端中空轴进入磨煤机，完成原煤的干燥和煤粉的传输。

一次风和煤粉混合物由中心筒和耳轴之间的环形空间按原煤进入的相反方向离开磨煤机，进入分离器。

一次风和煤粉混合物经分离器分离后，合格的煤粉由燃烧器进入炉膛燃烧，不合格的粗粉则和原煤一起返回磨煤机内继续研磨。

系统如图：等离子发生器等离子燃烧器等离子发生器等离子燃烧器二次风箱一级火焰 二级火焰 三级火焰一次风粉二次风2双进双出磨和等离子点火技术在设计上的结合2.1如何满足磨煤机冷态启动条件：用双进双出钢球磨直吹式制粉系统的锅炉在安装等离子点火系统时所要解决的首要问题就是在锅炉冷态启动时使磨煤机具备启动条件。

为此在炉前一次热风母管上加装暖风器，冷态启动时利用暖风器将磨煤机入口一次热风加热到150℃以上，满足制粉系统干燥和输送的需要。

同时为了避免在热风管道上增加暖风器导致一次热风阻力增加，设置暖风器旁路风道，在旁路风道上设计电动关断门，点火过程中关闭，一次风温达到200℃时打开，保证对磨煤机出力不会造成影响。

2.2等离子燃烧器布置方式：我公司锅炉采用四角切园布置的直流煤粉燃烧器，选择在最下层煤粉燃烧器中安装等离子点火装置，这样可较好的引燃其他层煤粉燃烧器，锅炉启动时，炉膛出口烟温和热负荷能得到较好控制。

在等离子冷炉点火期间磨煤机采用单侧运行方式。

2.3点火逻辑：为保证机组的安全及等离子点火系统的正常运行，对FSSS逻辑进行以下修改：2.3.1 在FSSS中设计A磨煤机“正常运行模式”与“等离子运行模式”两种运行模式，并可相互切换，从而实现磨煤机FSSS逻辑切换功能；2.3.2 “正常运行模式”运行时，磨煤机维持原有的FSSS逻辑；2.3.3 “等离子运行模式”运行时，磨煤机FSSS启动条件中增加由等离子装置可编程控制器送来的等离子发生器工作正常信号，同时略去点火能量满足的条件，即允许点煤信号满足，可在“汽包压力”、“二次风温”条件不满足的情况下启动一次风机和磨煤机；2.3.4 “等离子运行模式”运行时，任意两角等离子装置工作故障时， FSSS保护停磨煤机；“正常模式”不跳磨。

2.3.5 “等离子运行模式”运行时，任意一角等离子断弧时，自动联投AA层对应角油枪助燃，联关对应分离器出口挡板。

2.3.6 磨煤机运行时，磨煤机“失去煤火焰”保护逻辑为“四取二”，考虑到双进双出磨煤机建立料位需要一定的时间，点火初期料位的建立过程中火焰不稳定，与“正常模式”不同的是增加了给煤机60分钟的延时。

FSSS中“全炉膛灭火”也增加了等离子模式下，A磨任意给煤机运行60分钟的延时。

图像火检仅用来帮助运行人员观察等离子燃烧器火焰的燃烧情况。

2.3.7 在DCS控制系统中增加“等离子壁面温度高报警”、“等离子点火装置故障”光字，作为故障报警。

2.3.8 等离子拉弧不受“等离子点火方式”的限制，正常运行需投等离子稳燃时，可直接拉弧。

3调试及运行应注意的几个问题：3.1容量风挡板的调试：双进双出磨煤机的出力由容量风进行控制，在锅炉启动，等离子点火装置投运期间，磨煤机容量风挡板的调节特性决定了磨煤机的控制特性，若容量风挡板漏风量大或特性不好，将造成锅炉热负荷控制难度加大，投入的燃料量可能较大，锅炉蒸汽压力升高的速度以及过热器、再热器的温升情况较快，靖远二电容量风挡板即存在这样的问题，锅炉升温升压阶段容量风挡板基本保持全关，汽轮机中速暖机时由于热负荷过大，汽温、汽压上升较快，需要开启5％疏水和部分定排进行压力控制，而摆动燃烧器基本下摆15度以上才基本能满足运行要求，再者，容量风挡板特性不佳，在正常运行调整中很容易造成汽压的波动，严重时引起参数超限。

3.2送粉管道一次风速调平冷态试验时测量一次风送粉管道内的空气流速，并通过送粉管道上“可调节流缩孔”调节管道阻力，以达到每层一次风送粉管道流速均匀一致，保证同层管道内风速偏差在5%以内。

一次风速的调平对等离子燃烧器的正常运行更加重要，除了冷态调平，等离子点火燃烧器运行稳定后，在磨煤机“热”态情况下，在不同风量时，测量各一次风管内风速（或动压），进行热态调平。

平常在运行中对分离器出口压力和出粉管温度进行监视和控制，这些压力数值的大小间接反映了粉管内风速的大小，可以判断粉管有无堵塞。

由于靖电二公司的等离子燃烧器所在磨煤机分离器位于炉左，四角粉管的长度及弯头差异大，导致热态情况四角风速不平（#1角偏高缩孔全关，#3角偏低缩孔全开），煤粉浓度不均，而等离子燃烧器对风速、浓度的适应范围较小（风速14-20m/s，给煤量12-20吨），当风速、浓度偏离设计值时，四角燃烧工况不一致，燃烧扰动。

为此采取如下措施：在等离子燃烧器投运期间，定期开启#3、4角清扫风门进行吹扫，避免粉管堵和防止燃烧器结焦。

另外对等离子系统一次风速在线测量装置进行标定，将修正结果引入DCS以便于控制。

3.3等离子点火初期料位的建立双进双出磨正常投运的关键是料位的建立。

料位建立后，磨机的出力才随容量风的流量成正比。

因此，在磨空罐启动时，首先应大量进煤，将料位迅速建立。

尤其等离子点火如果煤粉浓度不够，着火无法稳定。

在电耳料位无法正常显示的情况下，建立料位要慎重，因为差压料位的显示和制成的煤粉量是成正比的，进煤过快时虽然磨内煤量多但没能制成煤粉，从料位上显示不出来，当料位信号开始变化时应迅速减少给煤量，防止进煤过多造成磨煤机满煤，为了防止差压料位在料位建立过程中反应迟缓的现象，冷态点火建立料位时适当提高磨内温度，给煤机给煤率控制在50T/H以内，累计给煤量超过10吨后及时减少给煤，此时给煤量一般不超过25t/h为佳，料位建立过程中还应注意磨煤机与分离器压力变化的情况，差压的增大过程也是料位建立的过程，待料位建立后即可投入自动进入正常控制阶段。

3.4容量风门的调整特性，一次风门严密性双进双出磨启动初期需要暖磨和建立煤位，都是在磨通风的情况下进行的，这时势必会携带少量煤粉入炉，此时的一次风速和煤粉浓度都很不均匀，当采用常规方式起磨，这些煤粉由油枪点燃，不会对燃烧构成威胁。

当采用等离子无油点火时，由于等离子对风速和浓度要求较高，此时的燃烧情况很恶劣，有可能造成炉膛爆燃和灭火。

因此在起磨初期，保证入磨风门（磨入口冷热风调节门、旁路风、容量风门）的严密，缩短煤位建立时间，尽量减少入炉煤粉就显得非常重要。

等离子点火初期，容量风微开，在满足不漏粉的前提下尽量降低密封风压（保证差压2KPA），保持较低的一次风压（3-6KPA）从而改变入磨漏风量，达到调节磨出力的目的，同时在30%-50%开度附近调整旁路风挡板以保证粉管内风速，防止堵管。

3.5暖磨时间双进双出球磨机由于本身的特点，金属蓄热量大，因此在启动初期的暖机时间较长。

采用等离子点火后，在冷炉情况下暖磨用一次热风由暖风器来，风温可达150℃左右，但如果要启磨并将本体暖透，达到出口温度80℃，需要30分钟以上，这样磨机空转对钢球和衬瓦的磨损很大。

因此，我们采用停磨暖机的方式，在等离子拉弧的情况下（非首次启动，磨内有少量存煤时），控制入磨的热风量，缓慢提高磨煤机整体温度，并根据情况启动慢速驱动装置，时间控制在40分钟左右，将出口温度提高到70℃以上，这样做的好处一方面使磨本体各部均匀受热，保证了暖磨的效果，另一方面提高金属蓄热量，当磨煤机启动后可以关小入磨风，缩短料位建立时间，避免等离子燃烧器长期在恶劣环境下工作，而这样点火时磨的出口温度仍能维持在60℃以上。