等離子點火裝置在660MW機組應用中的常見故障分析

王康 李揚

摘要：以皖能馬鞍山發電有限公司兩臺660 MW機組為例，講解等離子點火裝置工作原理及設備組成，對運行中存在的故障如控制系統故障、點火裝置故障等產生的原因進行分析，并提出相應的整改措施。

關鍵詞：等離子;工作原理;運行中跳閘;復雜故障判斷

0? ? 引言

等離子點火裝置可以實現鍋爐的無油啟動，也可以根據需要用于鍋爐的低負荷穩燃。但等離子點火裝置故障情況多、種類復雜，做好等離子故障的判斷分析工作，而不是盲目解體等離子點火裝置，有助于保障機組安全穩定運行，減少檢修維護人員工作量。

1? ? 設備概述

皖能馬鞍山發電有限公司#1、#2鍋爐為超臨界參數變壓運行直流爐，一次中間再熱、單爐膛平衡通風、露天布置、固態排渣、四角切圓燃燒，全鋼結構、全懸吊結構π型鍋爐。設計煤種：淮南煙煤;校核煤種：淮北煤。型號：SG-2101/25.4。

該公司燃燒器在鍋爐的A、B層（最下方兩層）每個角各布置一臺PI-100型等離子點火裝置。每層4臺，分別對應著磨煤機A和B。每個點火裝置搭配一套等離子燃燒器，形成8組點火子系統，每組子系統配備電源一套，點火額定功率100 kW，最大功率輸出120 kW。額定等離子體電壓：550 V;額定等離子體電流：180 A。

2? ? 等離子點火裝置原理及構成

該等離子點火裝置型號是PICS-I-100，利用直流電流在一定氣壓的壓縮空氣下接觸引弧，并在空氣流場控制下獲得穩定功率的定向流動等離子體，等離子體內含有大量化學活性的粒子，在燃燒器中形成T>4 000 K的梯度極大的局部高溫火核，煤粉顆粒通過該等離子火核時，在極短時間內迅速釋放出揮發物，使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒[1]。

PICS-I-100型等離子點火系統由等離子點火裝置、燃燒器、等離子電源控制系統、工質氣體系統、冷卻水系統組成。工質氣體采用壓縮空氣，標準工況下壓力8～10 kPa;冷卻水采用閉式水，壓力保持在0.4 MPa;等離子點火裝置由陰極、陽極、引弧裝置組成，引弧裝置由電磁鐵、傳動機構和引弧頭構成，由PLC控制引弧[2]。

3? ? 等離子運行中故障分析

筆者統計了皖能馬鞍山發電有限公司2019年等離子運行中出現的異常情況及解決方法，如表1所示。共發生18例，其中控制系統故障2例，冷卻水系統故障4例，點火裝置故障12例。

3.1? ? 控制系統故障

該故障指的是等離子電源控制系統的硬件故障導致故障保護信號作用，使得等離子跳閘或無法啟動的情況，如圖1所示。

（1）流量開關異常，流量低時流量開關不起作用;

（2）電流傳感器、電壓傳感器損壞，SIS上顯示電流、電壓與實際電流、電壓不一樣，造成故障保護信號作用，等離子跳閘;

（3）等離子可控硅相電子控制器控制導致的電流無法達到設定值，報“欠電流”故障。

3.2? ? 等離子點火裝置故障

3.2.1? ? 等離子運行中跳閘故障

發生該類故障多是因為陰極燒損過大，導致陰極頭產生漏點，使得弧壓變高，電壓難以調控（超過620 V），導致跳閘。要注意在陰極接近使用壽命時對陰極進行檢查，對燒蝕量較深的陰極進行更換，防止因漏水導致等離子無法正常運行。同時，日常維護時要檢查陰極是否存在燒損不均勻的現象，燒損嚴重的地方要透光檢查是否存在漏點，如圖2所示。從實際運行結果來看，陰極頭累計使用達到450 h，應重視其運行狀況，關注SIS上電壓、電流的變化，防止因陰極頭的壽命問題導致突然斷弧，造成鍋爐燃燒不穩定[3]。

3.2.2? ? 等離子無法啟弧故障

該類故障多數由引弧裝置故障引發，主要原因是電磁鐵與傳動裝置安裝配合不好。工作人員要注意檢修工藝，調整好電磁鐵與傳動裝置，在安裝完成后手動推動電磁鐵，確保無卡澀現象發生。

3.3? ? 多類故障同時發生的復雜情況

多種故障同時發生，檢修人員應認真分析故障原因，找準問題所在。例如，2019年2月發生的等離子故障詳情如下：

2月5日，A磨煤機封門檢查時發現磨盤上有水，隨后進行處理，共抽取大約100 kg水量，煤粉管上方還在滴水。檢查#1爐A層等離子，發現A4陽極內部燒偏，陽極O型圈、密封墊失去彈性，無法起到密封作用，導致漏水，更換陽極及陽極O型圈、密封墊（事后判斷密封墊使用錯誤）。

2月6日，A4風粉關斷門上方煤粉管割孔檢查，割孔后發現煤粉管里有大量積水，隨后進行抽取，共抽取大約150 kg水量，煤粉管里能看到的地方基本無水。

2月11日00：10，運行聯系試運行A、B層等離子，試拉正常。但等離子冷卻水并壓發現A4等離子冷卻水壓力維持不住，A4壓力下降快，判斷A4槍體內部漏水。開票處理，A4陽極處漏水，原因是密封墊使用錯誤，更換陽極O型圈為密封墊后正常。此時試拉A4等離子正常。

2月11日03：22，運行告：A4等離子運行不正常，故障信號顯示欠電流、過電壓（非同時出現）。檢修人員至現場后，發現電磁鐵未退回（即點火環粘在穩火筒處未退回），聯系運行將A4斷電，活動A4電磁鐵正常。后將A4等離子送電，再次試拉仍失敗，檢查發現A4等離子冷卻水進、回水閥為關閉狀態，恢復后試拉仍失敗，解體檢查發現A4等離子陰極及陰極桿已燒壞，更換處理正常。

通過事故過程可知，2月5日解體檢查A4等離子后發現陽極密封墊使用錯誤，在恢復閉式水后，等離子冷卻水系統中存在壓力，導致陽極處持續漏水，故2月11日點火過程中發現A磨磨盤上有大量積水。2月11日更換陽極密封墊后，A4等離子冷卻水進、回水閥未恢復，應報等離子冷卻水流量不足跳閘信號，無法投用等離子，但此時未有報警信號，可以成功試拉，造成檢修人員對故障情況誤判。等離子在失去冷卻水冷卻的前提下，頻繁拉弧，導致陰極及內部組件燒損。

4? ? 等離子運行過程中注意事項

（1）要定期并壓檢查等離子冷卻水是否泄漏。當發現進、回水管泄漏時要盡快處理，防止因泄漏導致等離子陰、陽流量不足。同時要注意陽極處漏水的情況發生，陽極漏水量較大，嚴重時會導致煤粉在等離子燃燒器噴口結塊。

（2）等離子運行中要觀察一次風速及等離子前后壁溫變化情況，風速降低、壁溫變化明顯時要考慮噴口結塊的情況發生，如圖3、圖4所示。

（3）等離子投用前，要檢查等離子點火系統的各閥門位置符合要求，不迷信保護報警信號。

5? ? 結語

等離子點火系統中需要日常維護的主要是冷卻水系統、等離子點火裝置等設備，其中需要重點維護的設備為等離子點火裝置，它是整個系統的關鍵部件，其能否穩定運行直接影響鍋爐點火質量。所以，應對點火裝置進行精心維護，熟知點火裝置的構造與原理，遇到問題不要盲目拆卸，應認真分析原因，準確找到問題，才能保證系統的安全可靠運行。

[參考文獻]

[1] 雷寧波，李振國.等離子點火技術在火電廠的實踐應用[J].機電信息，2010（12）：85-86.

[2] 王海洋.660 MW機組等離子點火裝置概述[J].科學技術創新，2019（36）：30-31.

[3] 莊偉其.1 000 MW機組鍋爐等離子點火燃燒器運行分析[J].機電信息，2016（12）：45-46.

收稿日期：2020-02-28

作者簡介：王康（1992—），男，安徽樅陽人，助理工程師，研究方向：熱能與動力。