600 MW超临界机组等离子点火装置常见故障分析与处理

徐　春

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 设备部，浙江 宁波 315722)



600 MW超临界机组等离子点火装置常见故障分析与处理

徐春

(浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 设备部，浙江 宁波 315722)

摘要：为了节省燃煤机组的启动费用，减少电厂锅炉的油量消耗，实现“节能增效”，某电厂600 MW超临界机组锅炉采用等离子无油点火装置。通过分析，针对等离子点火装置在实际生产过程中常出现的故障，提出了切实可行的处理方法，使其在现场实践中得到了良好的应用，并为其他电厂同类型设备的缺陷判断与处理提供了有益的参考价值。

关键词：等离子；超临界；锅炉；点火装置

1设备概述

某电厂选用哈尔滨锅炉有限责任公司与三井巴布科克(MB)公司合作设计、制造的超临界本生(Benson)直流锅炉，型号为HG-1890/25.4-YM4。该锅炉采用一次中间再热、滑压运行方式，配内置式再循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛、平衡通风、Π型布置、全钢构架悬吊结构、露天布置。

锅炉燃烧器为25只低NOx轴向旋流燃烧器(LNASB)和5只烟台龙源生产的DLZ-200型等离子点火煤粉燃烧器，采用前后墙布置、对冲燃烧方式。

2等离子点火装置工作原理

电磁稳弧、空气载体等离子体发生器主要由电磁线圈、阴极、阳极等部件组成。阴阳极由具有高导电率、高导热率和抗氧化特性的金属材料制成，采用水冷方式以承受电弧高温冲击，如图1所示。

2.1等离子体发生器点火机理

利用280~350 A直流电在介质气压为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温度梯度极大(5 000 K)的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子火焰核心区时受到高温影响，在0.001 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[1-3]。

2.2拉弧原理

首先设定输出电流，当阴极前行与阳极接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变。然后，当阴极缓缓离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下被电离为高温等离子体，从而点燃输粉管中的煤粉。

图1　等离子点火装置原理

3等离子点火装置的组成部分

等离子体点火系统包括等离子体发生器、等离子体燃烧器、载体工质系统、冷却水系统、暖风加热系统、一次风速在线监测系统、等离子体壁温监测系统、图像火焰监测系统、等离子体控制系统、等离子体电源系统等，如图2所示。

图2　等离子点火系统的组成

4典型缺陷及处理方案

4.1等离子发生体的故障及处理方案

4.1.1发生体阳极寿命短

阳极寿命短有2种情况：一是阳极没有达到规定使用寿命就烧漏；二是阳极没有到烧漏就频繁断弧。

针对第一种情况，可采用如下处理方案：

1)阳极没有到规定寿命就烧漏，要看看烧漏的位置。如果是在阳极喷口的位置被烧漏，则说明载体风的设定值偏小，需加大载体风。

2)如果阳极长期在不带输送弧的发生器上使用，则电弧打火对喷口损伤严重，需更换新阳极。

3)冷却水压力低，提高冷却水压力。若采用闭路循环水冷却时，需将系统内的空气排出。

针对第二种情况，可采用如下处理方案：

1)阳极太脏，清理阳极。

2)阴极头到寿命或太脏，更换或清理阴极头。

3)载体风没有在最佳参数，调整载体风压力为最佳值(检查风压表好坏)。

4)拉弧间隙设定的不合理，重新设定拉弧间隙。

4.1.2发生体阴极寿命短

发生体阴极寿命短的原因及处理方案：

1)冷却水压力低、不通畅、温度高，需提高冷却水压力至0.5~0.6 MPa，清理冷却水滤网，检查冷却水软管是否卡死，向水箱内加水降温。

2)拉弧电流设定值过高，需降低了拉弧电流至300 A。

3)如果风压过高、过低或拉弧间隙设定不合理而造成阴极头烧损的形状不好，则应调整拉弧间隙及风压到最佳值；长发生器阳极支架里的阴极杆托快脱落也是造成阴极头烧偏的原因[4-6]。

4.2等离子点火装置拉弧故障的原因及处理方案

4.2.1拉弧困难、电弧不稳、易掉弧

1)阴、阳极头部太脏，需清理阴极、阳极。

2)风压及拉弧间隙调整不当，需调整风压及拉弧间隙至最佳值。

3)阴、阳极头部漏水，需更换阴、阳极。

4)电源柜没有做自适应，需对电源柜做优化。

5)如果阴、阳极都没问题，风压、拉弧间隙都在最佳值，但电弧还不稳定，则需检查就地电源线是否有接地的地方，特别是电源过渡箱的进出线部分、电源柜的风扇、拉弧电机、就地线路破损、及控制变压器部位。

4.2.2拉弧条件都满足，但启弧时电流、电压无变化

1)拉弧电机损坏，需更换拉弧电机。

2)阴极导杆卡死，需修复阴极导杆。

3)阴、阳极接触不上，需把拉弧电机的限位拿掉。

4)电源柜里的辅助触点太脏，需清理辅助触点。

5)载体风调的过高，适当调整阀门的开度。

4.2.3启动后电压无变化，画面显示正在启动，之后发出断弧信号

1)阴、阳极污染，接触后不导通。需抽出阴极，用砂纸磨掉阴极表面污染物及氧化物，同时用厂家提供的钢刷清扫阳极。

2)阴极行程不够，阴阳极接触不上。需调整电机行程，松开电机支架与阳极支架之间的固定螺丝，将电机固定支架向前移动，再重新固定。

4.2.4拉弧条件满足设定电流，但没到设定值就断弧

1)拉弧电机行程不够而造成阴阳极是接非接，需调整电机位置。

2)拉弧电机损坏，需更换拉弧电机。

3)阴、阳极损坏严重，需更换阴阳极。

4)阳极支架有污染，需清理阳极支架。

5)现场电源电缆有接地的地方，需检查电缆。

6)电抗器损坏，需更换电抗器。

7)直流调速装置故障，整流硅不稳定或损坏，需更换整流硅。

4.2.5拉弧成功后，电流和电压的波动导致断弧

1)阴、阳极太脏，需清理阴、阳极。

2)阴、阳极的寿命到期，需更换阴、阳极。

3)前支撑环太脏而导致漩流口堵塞，需清理。

4)前支撑环损坏，需改换为陶瓷风环。

5)载体风压力不在最佳值，需检查风压表好坏并调整载体风压力。

6)拉弧间隙设定不当，需重新设定拉弧间隙，电机后退30 mm为最佳值。

7)等离子输送弧烧穿，需更换等离子输送弧。

4.2.6阴极检查未发现漏水，但频繁断弧

1)阳极太脏，需清理阳极。

2)阳极到达寿命极限，需更换阳极。

3)载体风压力太高或太低，需调整载体风压力。

4)载体风含油、水较多，需安装油水分离装置。

5)前漩流环(前支撑环)损坏，需更换前支撑环。

6)拉弧间隙设定不合理，需重新设定。

5日常运行中的注意事项

1)等离子点火装置拉弧成功后，需观察电流和电压的变化及功率曲线的波动。如果波动过大，应适当调整风压及拉弧间隙，保证其为最佳值，以保持等离子发生器的稳定性。

2)运行中注意观察锅炉热胀冷缩对系统的影响，特别关注载体风、冷却水管路、电源线及控制线的出线部分，防止由于锅炉热胀冷缩造成的破坏。如果发现燃烧器壁温升高过快，需马上采取措施，如提高一次和二次风量、降低给煤量及磨煤机出口温度等。

6结语

随着电力行业的发展，“高效节能”成为未来发展的趋势，因此等离子点火装置在超临界机组锅炉中得到了广泛应用。通过对等离子点火装置存在的缺陷进行准确判断，并及时采取处理方案，使操作人员在等离子点火装置运行时能够发现故障隐患并做出正确处理，从而减少等离子设备发生故障的可能性，提高等离子装置的稳定性，并为其他电厂同类型设备的缺陷判断与处理提供了有益的参考价值。

参考文献

[1]童龙胜.等离子点火机理及其应用[J].江西电力，2005(2)：4-5.

[2]罗继锋.等离子点火系统在1000 MW机组上的应用[J].陕西电力，2007(4)：69-71.

[3]顾山，孙建，刘二雄.等离子点火系统在600 MW超临界直流锅炉上的应用[J].电力设备，2007(1)：47-50.

[4]杨虎，杜利荣.1056t/h锅炉等离子点火器存在的问题及改进措施[J].内蒙古电力技术，2008(3)：31-33.

[5]吴磊，郑占国，刘斌杰，等.大容量机组应用等离子点火技术存在的问题与解决措施[J].河北电力技术，2007(1)：17-19.

[6]唐峻，王洪海，马晓伟，等.锅炉等离子点火燃烧器的应用及维护[J].内蒙古电力技术，2007(2)：50-52.

(责任编辑张凯校对佟金锴)

Common Fault Analysis and Processing of Plasma

Ignition System in 600 mw Supercritical Unit

XU Chun

(Equipment Division,Zhejiang Datang Wushashan Power Generation Limited Company,Ningbo 315722,Zhejiang Province)

Abstract：In order to save the start-up costs and reduce fuel consumption of the coal-fired unit,the plasma oilless ignition device is used in 600 MW supercritical unit.Through the analysis,the feasible processing method is put forward to improving its perfomance in view of the common faults of the plasma ignition device in actual operation.It also provides a useful reference for the defect judgment and processing in other power plants with the same type equipment.percritical;boiler;ignition device

Key words：Plasma;supercritical;boiler;ignition device

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.01.011

作者简介：艾冲(1983-)，男，辽宁康平人，助理工程师。

收稿日期：2014-11-04

中图分类号：TM 621.2

文献标识码：A

文章编号：1673-1603(2015)01-0044-03