王康 李扬

摘要：以皖能马鞍山发电有限公司两台660 MW机组为例，讲解等离子点火装置工作原理及设备组成，对运行中存在的故障如控制系统故障、点火装置故障等产生的原因进行分析，并提出相应的整改措施。

关键词：等离子;工作原理;运行中跳闸;复杂故障判断

0    引言

等离子点火装置可以实现锅炉的无油启动，也可以根据需要用于锅炉的低负荷稳燃。但等离子点火装置故障情况多、种类复杂，做好等离子故障的判断分析工作，而不是盲目解体等离子点火装置，有助于保障机组安全稳定运行，减少检修维护人员工作量。

1    设备概述

皖能马鞍山发电有限公司#1、#2锅炉为超临界参数变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛平衡通风、露天布置、固态排渣、四角切圆燃烧，全钢结构、全悬吊结构π型锅炉。设计煤种：淮南烟煤;校核煤种：淮北煤。型号：SG-2101/25.4。

该公司燃烧器在锅炉的A、B层（最下方两层）每个角各布置一台PI-100型等离子点火装置。每层4台，分别对应着磨煤机A和B。每个点火装置搭配一套等离子燃烧器，形成8组点火子系统，每组子系统配备电源一套，点火额定功率100 kW，最大功率输出120 kW。额定等离子体电压：550 V;额定等离子体电流：180 A。

2    等离子点火装置原理及构成

该等离子点火装置型号是PICS-I-100，利用直流电流在一定气压的压缩空气下接触引弧，并在空气流场控制下获得稳定功率的定向流动等离子体，等离子体内含有大量化学活性的粒子，在燃烧器中形成T>4 000 K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子火核时，在极短时间内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧[1]。

PICS-I-100型等离子点火系统由等离子点火装置、燃烧器、等离子电源控制系统、工质气体系统、冷却水系统组成。工质气体采用压缩空气，标准工况下压力8～10 kPa;冷却水采用闭式水，压力保持在0.4 MPa;等离子点火装置由阴极、阳极、引弧装置组成，引弧装置由电磁铁、传动机构和引弧头构成，由PLC控制引弧[2]。

3    等离子运行中故障分析

笔者统计了皖能马鞍山发电有限公司2019年等离子运行中出现的异常情况及解决方法，如表1所示。共发生18例，其中控制系统故障2例，冷却水系统故障4例，点火装置故障12例。

3.1    控制系统故障

该故障指的是等离子电源控制系统的硬件故障导致故障保护信号作用，使得等离子跳闸或无法启动的情况，如图1所示。

（1）流量开关异常，流量低时流量开关不起作用;

（2）电流传感器、电压传感器损坏，SIS上显示电流、电压与实际电流、电压不一样，造成故障保护信号作用，等离子跳闸;

（3）等离子可控硅相电子控制器控制导致的电流无法达到设定值，报“欠电流”故障。

3.2    等离子点火装置故障

3.2.1    等离子运行中跳闸故障

发生该类故障多是因为阴极烧损过大，导致阴极头产生漏点，使得弧压变高，电压难以调控（超过620 V），导致跳闸。要注意在阴极接近使用寿命时对阴极进行检查，对烧蚀量较深的阴极进行更换，防止因漏水导致等离子无法正常运行。同时，日常维护时要检查阴极是否存在烧损不均匀的现象，烧损严重的地方要透光检查是否存在漏点，如图2所示。从实际运行结果来看，阴极头累计使用达到450 h，应重视其运行状况，关注SIS上电压、电流的变化，防止因阴极头的寿命问题导致突然断弧，造成锅炉燃烧不稳定[3]。

3.2.2    等离子无法启弧故障

该类故障多数由引弧装置故障引发，主要原因是电磁铁与传动装置安装配合不好。工作人员要注意检修工艺，调整好电磁铁与传动装置，在安装完成后手动推动电磁铁，确保无卡涩现象发生。

3.3    多类故障同时发生的复杂情况

多种故障同时发生，检修人员应认真分析故障原因，找准问题所在。例如，2019年2月发生的等离子故障详情如下：

2月5日，A磨煤机封门检查时发现磨盘上有水，随后进行处理，共抽取大约100 kg水量，煤粉管上方还在滴水。检查#1炉A层等离子，发现A4阳极内部烧偏，阳极O型圈、密封垫失去弹性，无法起到密封作用，导致漏水，更換阳极及阳极O型圈、密封垫（事后判断密封垫使用错误）。

2月6日，A4风粉关断门上方煤粉管割孔检查，割孔后发现煤粉管里有大量积水，随后进行抽取，共抽取大约150 kg水量，煤粉管里能看到的地方基本无水。

2月11日00：10，运行联系试运行A、B层等离子，试拉正常。但等离子冷却水并压发现A4等离子冷却水压力维持不住，A4压力下降快，判断A4枪体内部漏水。开票处理，A4阳极处漏水，原因是密封垫使用错误，更换阳极O型圈为密封垫后正常。此时试拉A4等离子正常。

2月11日03：22，运行告：A4等离子运行不正常，故障信号显示欠电流、过电压（非同时出现）。检修人员至现场后，发现电磁铁未退回（即点火环粘在稳火筒处未退回），联系运行将A4断电，活动A4电磁铁正常。后将A4等离子送电，再次试拉仍失败，检查发现A4等离子冷却水进、回水阀为关闭状态，恢复后试拉仍失败，解体检查发现A4等离子阴极及阴极杆已烧坏，更换处理正常。

通过事故过程可知，2月5日解体检查A4等离子后发现阳极密封垫使用错误，在恢复闭式水后，等离子冷却水系统中存在压力，导致阳极处持续漏水，故2月11日点火过程中发现A磨磨盘上有大量积水。2月11日更换阳极密封垫后，A4等离子冷却水进、回水阀未恢复，应报等离子冷却水流量不足跳闸信号，无法投用等离子，但此时未有报警信号，可以成功试拉，造成检修人员对故障情况误判。等离子在失去冷却水冷却的前提下，频繁拉弧，导致阴极及内部组件烧损。

4    等离子运行过程中注意事项

（1）要定期并压检查等离子冷却水是否泄漏。当发现进、回水管泄漏时要尽快处理，防止因泄漏导致等离子阴、阳流量不足。同时要注意阳极处漏水的情况发生，阳极漏水量较大，严重时会导致煤粉在等离子燃烧器喷口结块。

（2）等离子运行中要观察一次风速及等离子前后壁温变化情况，风速降低、壁温变化明显时要考虑喷口结块的情况发生，如图3、图4所示。

（3）等离子投用前，要检查等离子点火系统的各阀门位置符合要求，不迷信保护报警信号。

5    结语

等离子点火系统中需要日常维护的主要是冷却水系统、等离子点火装置等设备，其中需要重点维护的设备为等离子点火装置，它是整个系统的关键部件，其能否稳定运行直接影响锅炉点火质量。所以，应对点火装置进行精心维护，熟知点火装置的构造与原理，遇到问题不要盲目拆卸，应认真分析原因，准确找到问题，才能保证系统的安全可靠运行。

[参考文献]

[1] 雷宁波，李振国.等离子点火技术在火电厂的实践应用[J].机电信息，2010（12）：85-86.

[2] 王海洋.660 MW机组等离子点火装置概述[J].科学技术创新，2019（36）：30-31.

[3] 庄伟其.1 000 MW机组锅炉等离子点火燃烧器运行分析[J].机电信息，2016（12）：45-46.

收稿日期：2020-02-28

作者简介：王康（1992—），男，安徽枞阳人，助理工程师，研究方向：热能与动力。