托電公司等離子點火系統常見故障分析及處理方法

【摘要】本文針對托電公司等離子點火裝置存在的煤粉燃盡率低、點火經常性斷弧等故障進行分析，并針對該故障提出了相應的解決措施。

【關鍵詞】等離子點火裝置；斷弧；措施

1、等離子點火系統

等離子點火系統主要有點火系統和輔助系統組成，點火系統由等離子點火器、等離子燃燒器、電源控制柜、隔離變壓器、控制系統組成，輔助系統由載體風、冷卻水系統、圖像火檢成像系統組成，而等離子點火器主要由：陰極、陽極穩弧線圈、等離子推進裝置。等離子燃燒器是借助等離子發生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內逐級放大，屬內燃型燃燒器，可在爐膛內無火焰狀態下直接點燃煤粉，從而實現鍋爐的無油啟動和無油低負荷穩燃。

2、點火初期的煤粉燃盡率低

等離子點火技術可以在燃燒器內部形成局部高溫， 迅速點燃煤中的揮發分，但是熱強度不足，無法提供煤粉后期固定碳燃燒所需的熱量，同時，由于在點火初期爐膛溫度較低，煤粉中固定碳的燃盡率很低。電廠鍋爐在第一次使用等離子冷態無油點火技術啟動后，鍋爐飛灰含碳量很大。

2.1 點火初期煤粉燃盡率低的原因

2.1.1 對于一定的煤種來說，等離子點火可以迅速點燃煤中的揮發分并進一步點燃部分煤粉， 而煤中固定碳的燃燒速度主要取決于燃燒的溫度。此時，提高燃燒、強化燃燒過程的最有效、最直接的方法就是提高燃燒溫度。而在等離子冷態點火初期，爐內溫度較低，煤粉不能完全燃燒。

2.1.2 在等離子點火初期，煤粉濃度低于等離子技術要求的最低濃度范圍。因此，等離子點火初期著火情況達不到設計要求。為了防止因為飛灰含碳量高而造成鍋爐尾部煙道再燃燒或者空預器、除灰設備燃燒的重大事故，須采取必要措施，盡量提高等離子點火初期的煤粉燃盡率。

2.2 提高煤粉燃盡率的措施

2.2.1 適當提高煤粉細度。提高煤粉細度可以增加單位質量煤粉的表面積，有利于穩定燃燒和燃盡。

2.2.2 合理降低一次風速。合理的一次風速對于煤粉的著火和燃盡尤為重要，尤其是在等離子點火初期。在試運行初期，磨煤機出口一次風速調整不合理會造成著火不穩定，爐膛負壓擺動也較大。

2.2.3 提高磨煤機出口溫度。磨煤機出口溫度對于等離子燃燒器冷態點火的著火特性影響很大。一次風溫度高，可以縮短煤粉預熱至揮發分著火所用的時間，使得煤粉的著火提前，從而加快煤粉的燃燒和燃盡。因此，在點火初期應該盡量提高磨煤機出口的一次風溫。

2.2.4 盡快提高爐膛溫度。爐膛溫度對于提高煤粉燃盡率有顯著效果。因此，在冷態啟動過程中應提前做好各種準備工作，在滿足鍋爐升溫、升壓曲線的前提下，盡快提高爐膛溫度，可通過油槍噴油進行爐膛預熱至“開爐”狀態，然后進行等離子點火。

3、等離子點火斷弧

等離子點火技術出現對機組穩定燃燒起著至關重要的作用，但是在各項參數調節不合理或是部分設備處于亞健康狀態時，經常會出現等離子點火斷弧現象。對機組穩定燃燒造成很大影響。

3.1 等離子點火斷弧的原因

1.陽極頭故障，具體有陽極污染或陽極漏水，導致陽極不導電，從而陰極與陽極接觸后，無法形成回路，從而表現為起弧困難，經常斷弧。

2. 陰極頭（電子發射頭）故障，具體為陰極頭被污染或是陰極漏水。陰、陽極作為導電元件，如果被污染影響導電從而表現出起弧困難，經常斷弧。

3. 風壓、水壓影響。風壓較高時會造成等離子點火系統燃燒不穩定，甚至出現斷弧，而水壓則直接影響到等離子陰、陽極及線圈的冷卻效果，如果水壓不滿足，會造成斷弧現象，嚴重時造成設備損壞。

4.等離子推進電機不工作，推進電機作為動力組件，如果電機故障會造成陰極無法被推進，陰陽極無法接觸，無法進行交流合閘，從而造成起弧失敗，或者電機發生在退出時故障，造成陰極頭在起弧后無法被拉出，從而無法建立起拉弧電壓。造成等離子斷弧現象。

5.電極檢測信號故障，具體有K11電極檢測繼電器故障，整流接觸器的輔助觸點送控制回路的兩個閉點故障，或者陰、陽極受污染無法導電，或者是電源柜整流元件V11損壞。造成回路無法形成通路，從而K11繼電器無法帶電。當PLC無法接受到該檢測信號時，PLC就無法進行執行下一步程序。造成等離子斷弧。

6.通訊故障。整流柜與PLC，PLC與上位機分別采用RS485和RS232通訊方式進行數據傳輸。通訊卡件，通訊電纜，適配器，程序設置，任何部分出現問題會引發通訊故障。

7. 電流設定值設置不合理，陰陽間隙設置不合理。間隙設定不合理會造成拉弧電壓變化較大，從而影響燃燒的穩定性，電流也同理。

3.2 等離子點火斷弧的解決措施

1.陰、陽極頭故障檢查，陽極是主要的導電元件，工作環境比較惡劣，易污染，在拉弧過程中，陰極、陽極處在短路狀態，陽極喉口處易燒損，陽極是不同材料焊接而成，焊縫處，因不同材料的膨脹系數不同，易開焊漏水。陽極的污染和損壞將影響電弧的穩定，因此在每次更換陰極頭時應進行維護和檢修。一般的辦法是拿下陰極，用廠家提供的銅絲刷從陽極支架中心筒內對陽機進行清理，用壓縮空氣吹干凈，如壓縮空氣帶水嚴重，應在鋼刷上纏上布進行擦拭，直到見本身顏色，同時檢查陽極喉口處的燒損情況，以及是否漏水，如燒損嚴重，漏水，則表現為起弧困難，經常斷弧，陰極頭燒損處不光滑，陰極頭壽命和陰極壽命大大降低，檢查的方法是：接上陰極的進、回水管，打開冷卻水閥至規定壓力，用手電從陰極支架中心筒內觀察喉口的燒損情況和是否有漏水的地方。如果喉口燒損嚴重，有漏水的地方應對陽極進行更換，更換的方法是關閉冷卻水，壓縮空氣閥，把點火器從燃燒器中搖出或拉出，用扳手松開固定陽極6個螺絲，取下陽極，新陽極上裝之前，應把陽極支架與陽極的接觸處用砂紙打磨干凈，六個螺絲要對角上，陽極安裝完后一定要檢查接口處是否漏水。確定沒有漏水的地方，把點火器推動或搖到原位。

2. 風壓、水壓影響。數次試驗證明，風壓在等離子點火過程中的作用， 是提供被電離等離子體的介質和等離子體的助推氣體。風壓的大小將直接影響電弧的長短，溫度的高低和能量大小，同時其對陽極還有極強的識別能力，即使陽極發生很小的變化，對應的風壓也必須隨之變化。因此風壓不能過大，過大會造成燃燒不穩定，過小同時會造成風壓不滿足無法滿足起弧條件；水壓在等離子點火過程中起到的是冷卻陽極、陰極和線圈的作用，避免高溫電弧將陽極、陰極與線圈燒損，因此水壓只要保持在0.25Mpa以上就可以。

3.等離子推進電機不工作，首先檢查電機是否燒損，可測量電機線圈電阻來判斷，如正常，則檢查電機進退指令回路是否正常，可將控制柜切到本控，然后手動操作進、退按鈕，觀察進、退繼電器帶電是否正常，指令回路接線是否正常。其次檢查PLC工作是否正常，進、退DO是否燈亮，指令是否已發出。

4.電極檢測信號故障，該信號是用來判斷陰、陽極是否接觸，當二者接觸后檢測回路導通，從而K11繼電器帶電正常，K11所帶開點閉合，從而檢測到陰、 陽極接觸信號，然后進行交流合閘。如果信號故障，請檢查整流接觸器輔助觸點的兩對閉點是否正常，電源柜整流元件V11是否正常，陰陽極是否受污染。

5.通訊故障時會造成等離子無法起弧，等離子燃燒狀態無法被監視等，可檢查通訊電纜插頭是否松動，通訊電纜是否有干擾，一般可通過重新插拔插頭或控制器斷電來解決，也可檢查該角通訊模塊處是否設置為被屏蔽等。

6.冷態點火時，可將電流設定至280A或高些，視燃燒情況而定；點燃后逐漸降低設定電流，維持在250～265A左右運行。新換陰極可將電流維持在250～265A左右運行，當運行時間>=30小時后，可適當增大電流設定值，一般維持在265～280A左右。間隙調整如果較大時，會造成拉弧電壓較大，造成燃燒不穩定，間隙調整只在拉弧前進行設置才有效，起弧后設置是無效的，如果起弧后發現電壓超過310V，則可通過進按鈕將陰極槍前進一段距離，降低運行電壓，增大運行穩定性。

參考文獻：

[1]等離子點火操作指南.煙臺： 煙臺龍源電力技術有限公司.