600 MW超臨界機組等離子點火裝置常見故障分析與處理

徐　春

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司 設(shè)備部，浙江 寧波 315722)

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600 MW超臨界機組等離子點火裝置常見故障分析與處理

徐春

(浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司 設(shè)備部，浙江 寧波 315722)

摘要：為了節(jié)省燃煤機組的啟動費用，減少電廠鍋爐的油量消耗，實現(xiàn)“節(jié)能增效”，某電廠600 MW超臨界機組鍋爐采用等離子無油點火裝置。通過分析，針對等離子點火裝置在實際生產(chǎn)過程中常出現(xiàn)的故障，提出了切實可行的處理方法，使其在現(xiàn)場實踐中得到了良好的應(yīng)用，并為其他電廠同類型設(shè)備的缺陷判斷與處理提供了有益的參考價值。

關(guān)鍵詞：等離子；超臨界；鍋爐；點火裝置

1設(shè)備概述

某電廠選用哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司與三井巴布科克(MB)公司合作設(shè)計、制造的超臨界本生(Benson)直流鍋爐，型號為HG-1890/25.4-YM4。該鍋爐采用一次中間再熱、滑壓運行方式，配內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)，固態(tài)排渣、單爐膛、平衡通風(fēng)、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置。

鍋爐燃燒器為25只低NOx軸向旋流燃燒器(LNASB)和5只煙臺龍源生產(chǎn)的DLZ-200型等離子點火煤粉燃燒器，采用前后墻布置、對沖燃燒方式。

2等離子點火裝置工作原理

電磁穩(wěn)弧、空氣載體等離子體發(fā)生器主要由電磁線圈、陰極、陽極等部件組成。陰陽極由具有高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率和抗氧化特性的金屬材料制成，采用水冷方式以承受電弧高溫沖擊，如圖1所示。

2.1等離子體發(fā)生器點火機理

利用280~350 A直流電在介質(zhì)氣壓為0.01~0.03 MPa的條件下接觸引弧，并在強磁場下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體。該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成溫度梯度極大(5 000 K)的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子火焰核心區(qū)時受到高溫影響，在0.001 s內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒[1-3]。

2.2拉弧原理

首先設(shè)定輸出電流，當(dāng)陰極前行與陽極接觸后，整個系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變。然后，當(dāng)陰極緩緩離開陽極時，電弧在線圈磁力的作用下被電離為高溫等離子體，從而點燃輸粉管中的煤粉。

圖1　等離子點火裝置原理

3等離子點火裝置的組成部分

等離子體點火系統(tǒng)包括等離子體發(fā)生器、等離子體燃燒器、載體工質(zhì)系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、暖風(fēng)加熱系統(tǒng)、一次風(fēng)速在線監(jiān)測系統(tǒng)、等離子體壁溫監(jiān)測系統(tǒng)、圖像火焰監(jiān)測系統(tǒng)、等離子體控制系統(tǒng)、等離子體電源系統(tǒng)等，如圖2所示。

圖2　等離子點火系統(tǒng)的組成

4典型缺陷及處理方案

4.1等離子發(fā)生體的故障及處理方案

4.1.1發(fā)生體陽極壽命短

陽極壽命短有2種情況：一是陽極沒有達到規(guī)定使用壽命就燒漏；二是陽極沒有到燒漏就頻繁斷弧。

針對第一種情況，可采用如下處理方案：

1)陽極沒有到規(guī)定壽命就燒漏，要看看燒漏的位置。如果是在陽極噴口的位置被燒漏，則說明載體風(fēng)的設(shè)定值偏小，需加大載體風(fēng)。

2)如果陽極長期在不帶輸送弧的發(fā)生器上使用，則電弧打火對噴口損傷嚴重，需更換新陽極。

3)冷卻水壓力低，提高冷卻水壓力。若采用閉路循環(huán)水冷卻時，需將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排出。

針對第二種情況，可采用如下處理方案：

1)陽極太臟，清理陽極。

2)陰極頭到壽命或太臟，更換或清理陰極頭。

3)載體風(fēng)沒有在最佳參數(shù)，調(diào)整載體風(fēng)壓力為最佳值(檢查風(fēng)壓表好壞)。

4)拉弧間隙設(shè)定的不合理，重新設(shè)定拉弧間隙。

4.1.2發(fā)生體陰極壽命短

發(fā)生體陰極壽命短的原因及處理方案：

1)冷卻水壓力低、不通暢、溫度高，需提高冷卻水壓力至0.5~0.6 MPa，清理冷卻水濾網(wǎng)，檢查冷卻水軟管是否卡死，向水箱內(nèi)加水降溫。

2)拉弧電流設(shè)定值過高，需降低了拉弧電流至300 A。

3)如果風(fēng)壓過高、過低或拉弧間隙設(shè)定不合理而造成陰極頭燒損的形狀不好，則應(yīng)調(diào)整拉弧間隙及風(fēng)壓到最佳值；長發(fā)生器陽極支架里的陰極桿托快脫落也是造成陰極頭燒偏的原因[4-6]。

4.2等離子點火裝置拉弧故障的原因及處理方案

4.2.1拉弧困難、電弧不穩(wěn)、易掉弧

1)陰、陽極頭部太臟，需清理陰極、陽極。

2)風(fēng)壓及拉弧間隙調(diào)整不當(dāng)，需調(diào)整風(fēng)壓及拉弧間隙至最佳值。

3)陰、陽極頭部漏水，需更換陰、陽極。

4)電源柜沒有做自適應(yīng)，需對電源柜做優(yōu)化。

5)如果陰、陽極都沒問題，風(fēng)壓、拉弧間隙都在最佳值，但電弧還不穩(wěn)定，則需檢查就地電源線是否有接地的地方，特別是電源過渡箱的進出線部分、電源柜的風(fēng)扇、拉弧電機、就地線路破損、及控制變壓器部位。

4.2.2拉弧條件都滿足，但啟弧時電流、電壓無變化

1)拉弧電機損壞，需更換拉弧電機。

2)陰極導(dǎo)桿卡死，需修復(fù)陰極導(dǎo)桿。

3)陰、陽極接觸不上，需把拉弧電機的限位拿掉。

4)電源柜里的輔助觸點太臟，需清理輔助觸點。

5)載體風(fēng)調(diào)的過高，適當(dāng)調(diào)整閥門的開度。

4.2.3啟動后電壓無變化，畫面顯示正在啟動，之后發(fā)出斷弧信號

1)陰、陽極污染，接觸后不導(dǎo)通。需抽出陰極，用砂紙磨掉陰極表面污染物及氧化物，同時用廠家提供的鋼刷清掃陽極。

2)陰極行程不夠，陰陽極接觸不上。需調(diào)整電機行程，松開電機支架與陽極支架之間的固定螺絲，將電機固定支架向前移動，再重新固定。

4.2.4拉弧條件滿足設(shè)定電流，但沒到設(shè)定值就斷弧

1)拉弧電機行程不夠而造成陰陽極是接非接，需調(diào)整電機位置。

2)拉弧電機損壞，需更換拉弧電機。

3)陰、陽極損壞嚴重，需更換陰陽極。

4)陽極支架有污染，需清理陽極支架。

5)現(xiàn)場電源電纜有接地的地方，需檢查電纜。

6)電抗器損壞，需更換電抗器。

7)直流調(diào)速裝置故障，整流硅不穩(wěn)定或損壞，需更換整流硅。

4.2.5拉弧成功后，電流和電壓的波動導(dǎo)致斷弧

1)陰、陽極太臟，需清理陰、陽極。

2)陰、陽極的壽命到期，需更換陰、陽極。

3)前支撐環(huán)太臟而導(dǎo)致漩流口堵塞，需清理。

4)前支撐環(huán)損壞，需改換為陶瓷風(fēng)環(huán)。

5)載體風(fēng)壓力不在最佳值，需檢查風(fēng)壓表好壞并調(diào)整載體風(fēng)壓力。

6)拉弧間隙設(shè)定不當(dāng)，需重新設(shè)定拉弧間隙，電機后退30 mm為最佳值。

7)等離子輸送弧燒穿，需更換等離子輸送弧。

4.2.6陰極檢查未發(fā)現(xiàn)漏水，但頻繁斷弧

1)陽極太臟，需清理陽極。

2)陽極到達壽命極限，需更換陽極。

3)載體風(fēng)壓力太高或太低，需調(diào)整載體風(fēng)壓力。

4)載體風(fēng)含油、水較多，需安裝油水分離裝置。

5)前漩流環(huán)(前支撐環(huán))損壞，需更換前支撐環(huán)。

6)拉弧間隙設(shè)定不合理，需重新設(shè)定。

5日常運行中的注意事項

1)等離子點火裝置拉弧成功后，需觀察電流和電壓的變化及功率曲線的波動。如果波動過大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整風(fēng)壓及拉弧間隙，保證其為最佳值，以保持等離子發(fā)生器的穩(wěn)定性。

2)運行中注意觀察鍋爐熱脹冷縮對系統(tǒng)的影響，特別關(guān)注載體風(fēng)、冷卻水管路、電源線及控制線的出線部分，防止由于鍋爐熱脹冷縮造成的破壞。如果發(fā)現(xiàn)燃燒器壁溫升高過快，需馬上采取措施，如提高一次和二次風(fēng)量、降低給煤量及磨煤機出口溫度等。

6結(jié)語

隨著電力行業(yè)的發(fā)展，“高效節(jié)能”成為未來發(fā)展的趨勢，因此等離子點火裝置在超臨界機組鍋爐中得到了廣泛應(yīng)用。通過對等離子點火裝置存在的缺陷進行準確判斷，并及時采取處理方案，使操作人員在等離子點火裝置運行時能夠發(fā)現(xiàn)故障隱患并做出正確處理，從而減少等離子設(shè)備發(fā)生故障的可能性，提高等離子裝置的穩(wěn)定性，并為其他電廠同類型設(shè)備的缺陷判斷與處理提供了有益的參考價值。

參考文獻

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[2]羅繼鋒.等離子點火系統(tǒng)在1000 MW機組上的應(yīng)用[J].陜西電力，2007(4)：69-71.

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[6]唐峻，王洪海，馬曉偉，等.鍋爐等離子點火燃燒器的應(yīng)用及維護[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2007(2)：50-52.

(責(zé)任編輯張凱校對佟金鍇)

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

作者簡介：艾沖(1983-)，男，遼寧康平人，助理工程師。

收稿日期：2014-11-04

中圖分類號：TM 621.2

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-1603(2015)01-0044-03