如何提高EPBS型等离子点火系统的运行可靠性

彭杰

【摘 要】等离子点火装置是火力发电厂锅炉点火升炉、机组低负荷稳燃的重要系统，在未配置油点火系统的情况下，等离子点火装置的运行可靠性将直接影响火力发电厂机组能否及时并网，能否在低负荷条件下稳定运行。

【关键词】等离子点火装置；起弧成功率；运行可靠性

我公司锅炉点火系统采用东方电气深圳东方锅炉控制有限公司生产的EPBS型等离子体点火装置，共配置A、B两层，每层各4台点火装置。该系统主要由等离子体煤粉燃烧器、等离子体发生器、载体风系统（氮气系统和压缩空气系统）、冷却水系统、仪表及控制系统、等离子体电源系统组成。设备投运初期，整个等离子点火系统拉弧成功率偏低，两台炉共计16台等离子点火装置，一次拉弧成功率在50%左右，情况最差时只有3台等离子点火装置可以成功拉弧。同时，拉弧成功后，在升功率过程中经常出现断弧现象，严重影响了锅炉燃烧的稳定性。

1.影响拉弧成功及断弧的主要因素

经过几个月的试验及观察，发现影响EPBS型等离子体点火装置拉弧成功及拉弧后断弧的主要缺陷存在于燃烧器、载体风系统、仪表控制系统及电源系统，具体缺陷分类如下：

1.1燃烧器

燃烧器的缺陷主要有阴极头烧坏、冷却水回路漏水。

（1）阴极头烧坏。

导致阴极头烧坏的原因主要是保护氮气不足、冷却水流量不够，不能对阴极头形成有效的冷却保护，长时间拉弧运行后导致阴极头变形烧坏。阴极头损坏后主要表现为等离子拉弧成功后、在电流逐步上升时或稳定运行时会发生断弧现象，再次拉弧也能成功，但是会进一步损坏阴极头，最终损坏整个枪体。

（2）冷却水回路漏水一方面是枪体内冷却水管采用胶管直接连接，一段时间后胶管容易发生开裂现象漏水，进而导致枪体内绝缘下降，达不到设备要求的0.2MΩ绝缘要求，此时若强行拉弧，容易导致电气设备元件烧坏，如拉弧限流电阻R9烧坏，转弧接触器KM3触点烧坏等；另一方面是燃烧器安装不够精密，燃烧器内部漏水致使等离子体发生器隔热石棉潮湿，发生器各极间绝缘为0，此时基本不能有效起弧，或起弧后容易断弧。

1.2 载体风系统

载体风系统主要缺陷是等离子空压机及冷干机，其中冷干机缺陷是导致拉弧不成功的主要缺陷。

1.2.1等离子空压机

等离子空压机产生的压缩空气是等离子体发生器的电弧介质，等离子体电弧形成后，利用一定流速的压缩空气将其吹出阳极，形成可利用的电弧。同时，压缩空气也是提高等离子体发生器绝缘，维持拉弧成功后设备运行电压的保证。压缩空气流量不足，将影响拉弧后电流对载体风的跟踪控制，影响运行电压的维持。导致空压机流量不足的原因主要是滤网堵塞。

1.2.2冷干机

冷干机是对等离子空压机产生的压缩空气进行干燥，干燥程度直接决定压缩空气和氮气的含水量，如果压缩空气或者氮气含水量高，将导致等离子体发生器潮湿，使得发生器绝缘降低，影响起弧或电弧的稳定运行。导致冷干机能力降低的原因主要是冷干机本身疏水不畅，冷干机除湿产生的水积累在储气罐中，影响了冷干机的除湿能力，使得经过冷干机的压缩空气不能得到有效的除湿。

1.3仪表控制系统

仪表控制中的流量计、比例阀主要是控制压缩空气、保护氮气的流量，保证压缩空气及氮气有效的参与到等离子拉弧过程中来。特别是压缩空气，将关系到起弧后发生器的绝缘强度，影响电压维持能力。压缩空气流量过低容易造成电压较低而电流升高后，等离子电源系统过载跳闸。另一方面运行电压过低，设备不能达到要求的点火功率（我公司设计煤种要求70-100kW点火功率），影响锅炉顺利点火。

1.3.1流量计

由于冷干机除湿效果差，载体风（氮气和压缩空气）本身较潮湿，使得流量计多次发生积水，最后导致流量计烧坏的现象，影响等离子体点火装置对载体风的监视与控制。

1.3.2比例阀

同样是由于积水使得比例阀烧坏，载体风（氮气和压缩空气）不能随电流增加有效的跟踪增加，影响起弧后载体风对电流、电压的跟踪。

1.4电源系统

电源系统主要缺陷为拉弧限流电阻R9、转弧接触器KM3烧坏，这些元件的损坏基本上是因为设备绝缘达不到要求，特殊条件下强行起弧时，瞬间产生的大电流烧坏所致。

1.4.1起弧限流电阻R9

R9电阻为二阳级限流电阻，但是由于设备在低绝缘拉弧后产生的大电流容易造成电阻烧断，所以在绝缘不合格情况下，非紧急情况，不建议强行拉弧。

1.4.2转弧接触器KM3

同样是由于设备绝缘低拉弧后产生的大电流，在转弧时KM3接触器接通瞬间容易造成烧触点现象，影响转弧成功率，最终影响等离子体点火装置的拉弧成功率。

2.处理及预防措施

为了提高等离子体点火系统的拉弧成功率，保证等离子体点火系统的稳定、有效运行，必须加强日常检查与维护。针对以上缺陷类型，各专业做了以下安排：

（1）电气专业每周定期检查测量电源柜内各控制回路、R9电阻、KM3接触器、发生器的阴极、一阳极、二阳极、三阳极的绝缘电阻，保证等离子发生器在通水情况下各绝缘大于0.2MΩ，R9电阻值应为3Ω，电阻本体无发热、烧黑痕迹。日常试验时，不应在绝缘低情况下起弧，避免起弧限流电阻R9和转弧接触器KM3烧坏。

（2）锅炉专业每周对等离子发生器、燃烧器、空压机、冷干机进行定期检查，清理空压机各滤网，检查冷干机自动疏水情况，对不能拉弧的等离子发生器检查是否有漏水现象，必要时拆出发生器进行检查。

（3）热控专业每周定期检查载体风（氮气和压缩空气）回路中的相关流量计、比例阀，确保载体风系统状态良好。

3.系统优化措施

（1）针对压缩空气在等离子点火系统中的重要作用，将原来拉弧前维持流量在9～12m3/h，提高到15-20m3/h。程控拉弧后应观察载体风与电流、电压的跟踪关系，电流上升到设定的280A时，载体风流量应在25m3/h左右，以保证电压在300V以上，必要时可使用手动适当调整。

（2）更换冷却水系统的管路材料，提高冷却水管的使用寿命，减少了因冷却水漏水而导致的发生器绝缘降低。

（3）更换了新型的一体式等离子体发生器，消除了因安装不到位引起的极间绝缘不合格及冷却水内漏。

（4）完善等离子配电室空调设施，保证配电室的有效制冷，防止IGBT设备因温度过高而烧坏。

4.优化后效果对比

经过我公司各专业的努力，现等离子点火系统运行已相当可靠，近两次机组临停时，等离子点火系统拉弧成功率达到100%，只发生运行中断弧1次。各运行参数，如电流、电压、载体风系统指标优良，有效地保证了锅炉设备的安全稳定运行，下图为等离子点火装置优化前后对比图。

图中上方曲线为优化后的等离子点火装置参数，下方为未优化的。可以看出，通过提高载体风流量，不仅提高了运行电压，保证了运行电流的有效提高，更主要的是得到了较高的点火功率，有利于入炉煤的有效点燃。

【参考文献】

[1]古建全，钱锋，钟春林.等离子点火燃烧器及控制系统总的部分.东方电气深圳东方锅炉控制有限公司，2011.9.