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非接触式等离子点火起弧及稳弧特性差分析 摘要：文章介绍了某1000MW超超临界锅炉采用非接触式起弧等离子点火系统的设备特点，对该系统起弧成功率低、稳弧特性差、阴阳极寿命短等问题进行了分析，指出高频点火脉冲损耗过大、压缩空气含氧化铝粉末和部件的设计安装缺陷是导致该型等离子发生器可靠性差的主要原因，进行相应的改造及处理后，等离子点火装置运行可靠性和经济性显著提高，对投用同类型等离子点火系统具有参考和借鉴。 下载 关键词：等离子点火；非接触式；超临界锅炉；起弧；稳弧；阴阳极 中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）17-0059-02 1 概述 某1000MW超临界机组锅炉为东方锅炉集团制造，型号为DG3033/26.15-1、一次中间再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构锅炉，配置6台HP1163中速磨煤机正压直吹式制粉系统，燃烧器前后墙各布置3层，最下层（B、F层）采用等离子燃烧器。 锅炉煤粉点火及稳燃装置采用武汉天和技术股份公司的THP-1000-1型等离子点火设备，结构如图1所示，与烟台龙源等离子点火装置相比，其主要特点如下： （1）采用高频非接触引弧，在电极电路和直流电源之间串联连接高频引弧器，运行时阴阳极间距保持不变，不需要直线步进电机。 （2）采用同轴双气室结构，前进气室进来的压缩空气将等离子体压缩，并由后进气室进来的压缩空气将等离子体吹出阳极筒体，形成连续稳定的高温等离子体流。 图1 THP-1000-1型等离子点火装置 （4）阴极为空心圆柱体，阴极腔电弧游动变化，避免电极固定灼烧，可烧蚀面积大，设计功率运行时寿命大于170小时。 2 存在的问题 2.1 起弧成功率低 等离子起弧成功后，立即停用重新拉弧或者停用一段时间后拉弧，大部分等离子装置均出现无法正常起弧，甚至将阴阳极同时更换也会出现起弧不成功，等离子发生器存在随机性起弧不成功的现象。 2.2 稳弧特性差 等离子起弧成功后的稳燃过程，可靠性比燃用相同煤质的烟台龙源DLZ-200型号差，断弧主要以短路跳闸为主。 2.3 阴阳极寿命低 运行过程发现，等离子燃烧器阴阳极使用不到50h就出现端面和腔内局部烧蚀严重，通过对运行方式和参数设置进行优化，阴阳极使用寿命有所提高，但距离厂家预期的寿命仍有较大差距。 2.4 阴阳极装配要求高 该型等离子起弧方式为非接触式，因此阴阳极之间的间隙对拉弧成功与否非常重要，装配间隙要求在1mm左右，现场检修时该间隙不易控制，特别是阴阳极经过拉弧后端面出现烧蚀锉刀修平后平面之间间隙偏差更大，而且装配完成后无法对间隙进行测量，间隙大于1.5mm容易出现“有电压无电流”现象无法起弧，间隙小于0.8mm容易出现“短路”现象无法起弧。 3 起弧及稳弧性能差原因分析 3.1 起弧性能差分析 经过等离子点火系统各部件的排查及试验，发现起弧成功率低主要是高频点火脉冲的损耗大引起。非接触式高频起弧脉冲并联在等离子 3.2 稳弧性能差分析 等离子点火装置断弧后，检查发现阴阳极端面出现较多蚀坑和黑色熔合物，由于阴阳极的间隙较小，杂质随载体风通过高温等离子弧时熔合附着在端面导致阴阳极间隙变小引起短路断弧。 （1）黑色熔合物为粉末状，来源于仪用压缩空气系统携带杂质，由于仪用压缩空气后处理设备采用冷冻式/再生吸附式组合式干燥机，吸附式干燥器由于疏水不畅、氧化铝质量差、再生气量不足、吸附塔内波动摩擦等产生氧化铝粉末，大量存在仪用气管路。如图2所示，每台等离子发生器入口压缩空气过滤器和比例阀均存在大量氧化铝粉，比例阀堵塞后阴阳极载体风风量减少，加剧阴阳极的烧蚀及氧化。 （2）对仪用压缩空气系统后处理设备进行局部改造，并更换品质高的氧化铝和优化装塔方式，从源头解决压缩空气含粉问题。同时对压缩空气管路进行分段割管吹扫，清理压缩空气管路残余氧化铝粉末。 （3）制作阴阳极间隙专用测量小工具，在装配完成后可进行检验，避免间隙控制不合格需要重复实施隔离措施。 （4）更换等离子点火装置压缩空气各支路管及法兰，满足等离子压缩空气流量要求；同时对阳极重新优化设计，长度加长90mm，提高阳极工作寿命和稳定性。 图2 等离子支路压缩空气过滤器积粉 3.3 阴阳极寿命低分析 对等离子点火部件全面检查发现，各支路载体风管与法兰焊接处焊瘤未清理，如图3所示，导致管子通径堵塞近1/3，载体风量减少。由于非接触式起弧等离子采用移动风技术，布置轴向和径向载体风两路，风量周期性波动，等离子电弧的起弧点在阴阳极内壁游动，风量减小导致电弧在单点或小区域运行造成阴阳极的单点或小区域烧穿，寿命急剧下降。 图3 等离子载体风管焊瘤堵塞 该等离子装置阳极比DLZ-200阳极短近2/5，冷却水带走等离子体向阳极的传热量较小使阳极烧蚀和氧化速度加快，影响阳极的使用寿命。 4 应对措施 针对非接触式等离子点火装置起弧及稳弧特性差，从其影响因素提出以下应对措施：将等离子点火箱位置移至距离等离子发生器最近的地方，减小点火电缆长度至6m，从而减小高频点火脉冲的损耗，提高起弧成 功率。 5 结语 通过上述改造及处理，等离子点火装置长期可靠运行，未出现随机性起弧不成功的现象，阴阳极的使用寿命显著的提高，解决了近两年困扰机组点火和稳燃可靠性差的难题。采用非接触式起弧等离子点火系统在技术上是可行的。根据某1000MW机组的设备状况，对等离子点火系统进行必要的改进，是成功投用的前提；机组运行中等离子点火系统存在的问题和相应的解决措施，对投用同类型等离子点火燃烧系统具有参考和借鉴。 参考文献 等离子点火及稳燃装置说明书Z.武汉天和技术 股份有限公司，2010. 殷立