摘要：为研究燃煤机组等离子燃烧器最佳点火性能，本文分别就煤粉浓度、一次风速、拉弧功率、磨煤机出口温度、煤粉细度、煤种挥发、二次风门等几个因素，通过控制变量法对比研究各变量的影响情况，并通过调整试验及理论分析等方法研究提高等离子点火系统投运率的途径，摸索出等离子点火燃烧器发挥最佳着火性能的运行方式。从而有效提升了等离子点火系统的运行可靠性，降低了等离子点火系统对锅炉运行的不良影响，确保了锅炉实现无油启停和低负荷稳燃，保障了机组的安全经济运行。
关键词：等离子点火，燃烧器，最佳点火性能，安全
燃煤机组等离子燃烧器在实现锅炉无油启动点火、低负荷稳燃，保障锅炉的安全经济运行方面具有巨大现实意义，因此寻找最佳点火性能这个问题也一直是科研和电厂工作实际中的研究热点。希望通过本论文的研究，希望可以为等离子点火系统的点火性能和运行可靠性的提高做出一些贡献，主要分以下几个方面内容。
1.煤粉浓度对等离子燃烧器着火特性的影响
煤粉浓度升高可降低煤粉的着火热，有利于煤粉的着火点燃。然而煤粉浓度过高会使着火初期氧量补给不足，对着火不利。为了找出在锅炉点火初期能使等离子燃烧器获得最佳着火性能的煤粉浓度,特在某电厂1号炉点火阶段进行了调整试验。试验时保持- - 次风速18m/s、 周界风挡板开度50%、辅助风挡板开度为35%、磨煤机出口风温70C的条件下，通过调整给煤机的给煤量来调整煤粉浓度。试验时由于冷炉点火时等离子暖风器加热效果有限，煤粉的浓度在0.3kgkg以上时，磨煤机出口温度不能维持在70C，故试验最高浓度为0.3 kg/kg。该等离子点火装置在煤粉浓度为0.14 kg/ kg时火检强度不足20%，着火稳定性较差，不能保证稳定燃烧，并且在试验时发生多次锅炉灭火情况:而煤粉浓度为0.18kg/ kg时，火检强度为70%，着火性能较好，能够稳定燃烧:随着煤粉浓度增加，燃烧越稳定，因此我们在锅炉点火初期尽可能提高给煤量来提高煤粉浓度，但是锅炉燃烧率要控制在锅炉厂家的启动曲线之下。
2.一次风速对等离子燃烧器着火特性的影响
一次风速过低，煤粉气流的卷吸能力就弱，扰动不强烈，燃烧时间加长，容易导致燃烧器结焦烧损，甚至无法带走煤粉导致风管积粉堵塞:而一次风速过高，煤粉气流的流量过大，需要的着火热就多，导致煤粉着火推迟，燃烧不稳，锅炉机械不完全燃烧升高。因此，选择适宜的一次风速对等离子点火燃烧器的燃烧稳定性十分关键。对此我们在某电厂机组做了大量的等离子燃烧器燃烧调整试验，发现将等离子燃烧器一次风速调至 18m/s左右，等离子燃烧器煤粉着火稳定性较好，火焰明
亮，火检强度高，负压较稳定，燃烧器无结焦现象。由于一次风速在实际运行中不稳定，变化快，不利于运行长期监视，我们通常采用控制磨煤机进出口风压的方式来控制风速。经多次锅炉启动调整试验得出在锅炉点火阶段，采用等离子点火时A磨进口风压控制在45kpa,出口风压控制在06kpa(此时对应一次风速18m/s左右),点火后锅炉火焰电视明亮，等离子燃烧器火检强度高，炉膛负压平稳，汽包水位稳定。
3.拉弧功率对等离子燃烧器着火特性的影响
为了验证拉弧功率大小对等离子点火性能的影响，特做了相关试验。试验时在煤粉点燃后，保持煤粉浓度、磨煤机出口温度、一次风速、二次风配风等条件不变,改变拉弧功率，测量等离子燃烧器的火检强度变化。由于等离子点火装置拉弧功率调节是通过调整电流大小来实现的，且在DCS画面只显示拉弧电流大小，故试验数据记录用等离子点火装置电流代替装置功率，等离子点火燃烧器在不同拉弧功率下火检强度基本保持不变，由此得出拉弧功率对等离子点火性能影响不大。如果初始拉弧不成功，可适当提高拉弧电流，再次试拉成功后可减小拉弧电流，降低拉弧功率，延长等离子阴极头使用寿命。
4.磨煤机出口温度对等离子燃烧器着火特性的影响
磨煤机的出口温度越高,煤粉着火所需要的着火热就越低，煤粉着火就越稳定。因此我们在等离子点火系统投运时，应尽量提高磨煤机出口温度。经多次实践表明在锅炉点火阶段A磨启动时，如果暖磨时间不足，给煤机投煤后磨煤机出口温度会快速降至60 C以下，炉内火焰就开始变得频繁闪烁发暗，炉膛负压波动加大，煤粉着火不佳，燃烧不稳。若出口温度进一步降到55"C以下时，炉膛火焰明显闪烁、忽明忽暗，炉膛负压波动巨大，甚至发生灭火。而磨煤机出口温度上升至63℃，炉内火焰变得明亮、无闪烁，炉膛负压平稳，煤粉燃烧状况较好。为此，要增加等离子暖风器的蒸汽加热量，提高磨入口风温度，延长暖磨时间，使磨煤机及风管充分暖透，同时关严冷--次风门，尽可能地提高磨煤机的出口温度。
5.煤粉细度对等离子燃烧器着火特性的影响
由于某电厂锅炉采用正压直吹式制粉系统，配有六台HP983型中速磨煤机,煤粉细度调整要通过调整分离器折向挡板来实现。通过热工研究所进行经济煤粉细度调整试验,现某电厂磨煤机折向挡板调整至开度6(0~9共10个开度),R90≈18%。因磨煤机折向挡板对锅炉运行经济性存在较大影响，未经热工院调整试验不得随意进行调节:而等离子点火装置只在机组启动和低负荷稳燃投运，实际应用时段有限:加之机组多次启停实践表明在当前煤粉细度下等离子点火系统的实际运行效果尚可:故综合多方面的考虑未进行煤粉细度对等离子燃烧器着火性能影响的试验调整工作。
6.煤种挥发分对等离子燃烧器着火特性的影响
煤粉的挥发分越多，着火温度就越低，越容易着火:反之煤粉挥发分少，着火温度就高，着火困难。查阅《等离子体点火系统设计与运行导则》，等离子点火系统煤质适应性范围要求烟煤或褐煤的挥发分Var≥18%，若不符合则需要通过调整一二次风速，煤粉浓度、细度，加大等离子发生器功率等措施，并经相关试验证实后方可采用等离子点火技术[45]。某电厂燃用的煤种有神混煤和石炭煤两种，两者的挥发分分别是31%和27%，均符合要求，但为了提高等离子燃烧器的着火性能，我们规定等离子燃烧器燃用的必须是挥发分高的神混煤.
7.二次风门对等离子燃烧器着火特性的影响
在等离子燃烧器中，二次风的作用是为煤粉燃烧提供充足的氧量及冷却二次风室和一次风壁面，而二次风风速过低或过高均可能破坏煤粉气流的正常混合扰动，从而影响煤粉燃烧的稳定性。为了找到冷态、温态启动时最佳的二次风量，特进行了相关试验。试验在保持拉弧功率、一次风速(18n/s)、煤粉浓度、磨煤机出口温度及其它燃烧器二次辅助风门开度等条件基本不变的情况下，改变等离子燃烧器的二次辅助风挡板开度，测量等离子燃烧器火检强度。在冷态启动和温态启动时，二次风门在大于60%时，等离子燃烧器火检强度开始变弱，燃烧不稳。而15%至45%时等离子燃烧器着火稳定，燃烧较稳，但从现场着火状况来看，二次风量减少后火焰刚性降低，等离子燃烧器出口及燃烧器火检探头存在结焦现象。因此在运行中，为防止一、二次室结焦，不宜将二次风关小。
本文通过查阅相关资料及调整试验等方法分析研究了煤粉浓度、-一次风速、磨出口温度、等离子拉弧功率、煤粉细度、挥发分、二次配风等因素对等离子燃烧器着火性能的影响，找出了锅炉启动初期等离子燃烧器最佳着火性能的运行方式，有效提高了锅炉启动时等离子点火成功率，确保冷炉实现无油点火启动。
参考文献：
[1]洪延姬,席文雄,李兰,张鹏.等离子体辅助燃烧机制及其在高速气流中的燃烧应用研究评述[J].推进技术,2018,39(10):2274-2288.
[2]于锦禄,黄丹青,王思博,于庆灏,程行远,蒋陆昀,何立明.等离子体点火与助燃技术在航空发动机上的应用[J].航空发动机,2018,44(03):12-20.