背景分析
我国现行大多数火力发电厂煤粉锅炉在点火和低负荷稳燃时采用燃油助燃方式，其燃油消耗量较大，并且燃油在采购、运输和存储等方面也使得投资增加，不利于控制发电成本；同时，由于锅炉投入大量助燃用油时，电除尘器无法投入造成环境污染加重，针对以上问题，国内外普遍采用等离子燃烧器点火技术，与传统燃油助燃方式相比，等离子燃烧器点火与稳燃技术不仅节省燃油消耗，降低发电成本，而且使得点火安全可靠，极大的提高了企业的社会效益和环保效益。
但是等离子燃烧器在实际投入运行过程中，容易结焦和烧损，导致火检不稳定等问题，本技术将以某电厂等离子燃烧器为例，详细分析等离子燃烧器超温原因，保证等离子燃烧器安全运行，也为同类型机组的稳定运行提供了参考价值。
锅炉及等离子概述
某电厂锅炉型号为HG-3239/29.3-YM5型，其采用中速磨冷一次风机、正压直吹式制粉系统、低NOX主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、反向双切圆燃烧方式。每炉配6台中速磨，在BMCR工况下5运1备；其燃烧器采用前后墙布置，共计8只，在炉膛内部形成反向双切圆，该锅炉A、D磨煤机采用等离子燃烧器，取消油枪及全部油系统，锅炉点火及低负荷稳燃均采用等离子燃烧器，该锅炉的主要设计参数见下表。
该电厂采用烟台龙源电力股份有限公司生产的ZRH580/12-YM等离子体发生器，具体结构见图1，载体风压力调整范围为5～15kPa，冷却水进水压力为0.4～0.8MPa，电流调整范围为150～350A；启弧时，电流设定在290A，载体风压为8kPa，冷却水进水压力为0.4MPa。
等离子燃烧器结焦情况分析
锅炉点火时，提前1小时投入等离子暖风器，对A磨煤机进行暖磨，控制A磨煤机分离器出口温度在90℃左右，等离子电弧电流调整为290A，旋转分离器频率设定为30Hz，等暖磨时间充足时铺煤1.5吨，降磨辊后煤粉被顺利点燃，着火稳定后，发现A2等离子燃烧器中心壁温上升较快，具体过程如下：
第一次点火时，A磨煤机出口风粉混合物温度87.5℃，A2等离子燃烧器中心壁温83.7℃，一次风流量126.7t/h，分离器频率为30Hz，A2等离子燃烧器实际电流为290A，着火后，A磨煤机一次风流量为110.3t/h，出口风粉混合物温度为51.6℃。从点火开始历时23分钟49秒，其它参数均未改变，但A2等离子燃烧器中心壁温壁温从83.7℃增至281.3℃，其它等离子燃烧器壁温均为100℃左右，可判断A2等离子燃烧器一级套筒处可能存在异物堵塞，造成煤粉在一级套筒处结焦，A2等离子燃烧器中心壁温升高，结焦情况见下图。建议此时在着火稳定的情况下可适当减小等离子电流，提高A磨煤机入口一次风流量，控制A2等离子燃烧器中心壁温的过快增加。
等离子燃烧器结焦的原因分析及预防措施
此次点火所用煤质的干燥无灰基挥发分为32.68%，该煤种为中高挥发分煤，其容易着火，使得着火距离缩短，在燃烧器出口处就会完全点燃，甚至在燃烧器内部就被点燃，这样就容易造成燃烧器中心壁温超温，在燃烧挥发分较高煤种时应时刻注意等离子燃烧器壁温超温现象，提前做好应对措施。
磨煤机分离器频率的增加对等离子燃烧器中心壁温影响较大，具体见下图，分离器频率越高，磨煤机出口煤粉细度更细，更容易着火，煤粉着火距离距阳极头更近，不利于控制等离子燃烧器中心壁温。建议在点火时将分离器频率调整为30Hz，在着火稳定后，可根据火焰电视、煤火检强度、炉膛负压以及就地看火等手段在不影响着火稳定性的情况下，降低分离器频率。
提高磨煤机入口一次风压，一次风流量和磨出口风速均增加，相当于增加等离子中心筒冷源，将会使得等离子燃烧器壁温得到有效控制；并且一次风压的提高使得磨入口一次风流量增加，在等离子暖风器投入蒸汽量一定的前提下，磨煤机出口风粉混合物温度将会适当下降，也有助于对等离子燃烧器壁温的控制。
增加给煤量，将会使得磨煤机出口风粉混合物温度下降，但温度下降的同时，由于磨煤机入口风量未变，将会导致磨煤机出口风速下降，所以在增加给煤机给煤量的同时应将磨煤机入口一次风流量增加，建议先增加磨煤机入口一次风流量，再适当增加给煤机给煤量，才能有效的控制等离子燃烧器壁温。
增加磨煤机入口一次风流量，磨煤机出口风速增加，会推迟煤粉着火，使得煤粉着火距离远离等离子燃烧器一级套管，有助于降低等离子燃烧器中心壁温；同时只增加磨煤机入口一次风流量，在暖风器投入蒸汽量不变的情况下，磨煤机出口风粉混合物温度将会下降，也有助于降低等离子燃烧器中心壁温。
增加磨煤机出口风粉混合物温度，可使得等离子燃烧器中心壁温升高，这是由于磨煤机出口风粉混合物温度的提高会加速煤粉挥发分的释放，使得煤粉着火提前，同时等离子燃烧器整体热源提升，也不利于等离子燃烧器壁温的控制。通常在不影响着火稳定性的前提下，通过增加给煤机给煤量、增加磨煤机入口一次风流量、节流其它磨煤机入口流量、提高磨煤机入口压力、节流等离子暖风器蒸汽流量等方法降低磨煤机出口风粉混合物温度，使得等离子燃烧器壁温得到有效控制；但节流等离子暖风器蒸汽流量在实际过程中操作性差，对磨煤机入口风温影响较为敏感，不建议优先考虑。
该电厂等离子燃烧器电流调整范围为150～350A，为了启弧稳定；启弧时电流设定在290A，所以在稳定着火后，应根据火焰电视及煤火检强度，在不影响着火稳定性的情况下逐渐减小等离子电流，降低等离子燃烧器的功率，使得等离子燃烧器壁温得到有效控制。
等离子载体风是等离子电弧的介质，等离子电弧形成后，通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电弧，需要载体风以一定的流速吹出阳极才能形成可利用的电弧，因此，等离子点火时载体风的风压也会对等离子燃烧器中心壁温造成影响，在等离子载体风压力过小时，压缩电弧更靠近阳极头，阳极头附近温度较高，造成煤粉着火提前，使得等离子燃烧器中心壁温升高；相反提高等离子载体风压将会降低等离子燃烧器中心壁温。
在燃烧器停用后，如果没有及时吹扫粉管，燃烧器喷口将会沉积一定煤粉，沉积时间过长很可能导致煤粉着火，引起等离子燃烧器喷口结焦或烧毁，所以在紧急停炉或风门故障情况下，应大风量吹扫粉管，可提前预防等离子燃烧器壁温异常升高。
