等离子点火装置应用时的常见问题分析

等离子点火装置应用时的常见问题分析

王发庆  ,田桂萍  ,刘浪  ,聂冰涛  ,戴松柏

华能荆门热电有限责任公司   448000

摘要：等离子点火装置有着广泛的应用，其技术也越来越成熟，但是等离子点火在锅炉等方面进行实际应用时依然暴露出很多问题，严重影响到其顺利使用。本文主要针对等离子点火装置在设计应用时的常见问题进行探究，从而提出相应的改进措施。

关键词：等离子；点火装置；锅炉；煤粉

等离子点火技术有着经济、环保、运行方便等诸多优势，因此在很多领域都有着广泛而深入的应用。但是等离子点火装置在实际应用时仍然存在着很多问题，例如点火初期煤粉燃尽率低、等离子点火断弧、等离子点火装置阴极使用寿命短等，对于这些问题进行探究并提出改善措施有着极其深远的意义[1]。

一、等离子点火装置在点火初期煤粉燃尽率低

等离子点火技术能够在燃烧器当中形成局部的高温环境，从而让煤粉当中的挥发分快速点燃，然而由于燃烧器内部的热强度不够，不能为煤粉后续燃烧提供出所需的热量，而且因为在点火初期炉壁的温度也比较低，煤粉当中的固定碳燃尽率不高。电厂锅炉在首次使用等离子点火技术启动以后，锅炉飞灰当中的含碳量很高。

1.等离子点火装置在点火初期煤粉燃尽率低的原因分析

1）对于特定的煤种而言，等离子点火能够快速点燃煤粉当中的挥发物从而再点燃部分煤粉，但是煤粉当中的固定碳燃烧速度是由燃烧温度所决定的。所以，提升燃烧温度可以有效提高燃烧强度，让更多的固定碳燃烧起来。但是在等离子点火时，由于燃烧器内壁的温度很低，煤粉往往无法全部燃烧。

2）在等离子点火时，煤粉浓度要比等离子技术所要求的最低浓度还低，所以，在等离子点火之初大部分燃烧谈的着火点都无法达到设计需求。为了避免由于锅炉的飞灰含碳量太高而导致锅炉烟道内出现二次燃烧或是出现除灰设备燃烧等安全事故，所以一定要采取相应的措施，尽可能提升等离子点火之初的煤粉燃尽率。

2.提升煤粉燃尽率的相关措施介绍

一是适当增加煤粉的细度。提升煤粉细度值能够提高煤粉的比表面积，从而让煤粉可以接触到更多空气，有利于增强煤粉的燃尽率。通过研究发现，煤粉燃尽时间和煤粉颗粒大小的平方成正比关系，如果锅炉使用的煤质一定，那么适当增加煤粉的细度可以让煤气流在着火以后更加稳定；

二是尽量降低一次风速。控制一次风速会在很大程度上影响到煤粉的着火以及燃尽，特别是在等离子点火之初。在试运行阶段，将一次风速控制在20-22m/s之间时，着火不太稳定，锅炉内的负压波动也大。然后将一次风速降低到16-18m/s，等点燃以后再提高一次风速。通过这样的调整，点火过程比较稳定，火焰的颜色也比较明亮，而且锅炉的负压波动范围也大大缩小。当锅炉内壁温度升高时，增加给煤量，燃烧过程也更加稳定。但是在操作中不能把一次风速降低太多，防止煤粉在一次风管当中进行沉积，从而堵塞一次风管，严重时会造成燃烧系统爆炸。在操作中要密切关注制粉系统的风量以及风压参数变化情况，防止出现安全事故；

三是尽快提高炉壁的温度。炉壁温度会对提升煤粉燃尽率、控制飞灰含量起到非常关键的作用。所以，在冷启动时要先对炉壁进行加热，确保点火过程中炉壁温度能够快速升高[2]。

二、等离子点火断弧问题

  在等离子点火过程中通常会遇到断弧的现象，这样会对等离子点火器的广泛运用产生严重的制约。

1.等离子点火断弧危害性介绍

一是会对机组运行带来安全问题。等离子点火装置一般会安装在锅炉的两个对角或者四角，其作用在于让锅炉能够稳定燃烧或者实现冷态启动，假如某个角的等离子出现断弧，那么会严重影响到燃烧效果，而假如另外角的等离子也断弧，就会出现连锁反应，影响到其他设备的联动性，威胁到生产安全；

二是会对经济效益产生影响。等离子点火装置的阴阳极费用、点火费用以及启动费用都不便宜，假如等离子点火装置无法稳定运行，那么会对经济效益产生非常大的负面影响。

2.等离子点火断弧的原因分析

一是膛内拉弧，主要是锅炉内的压缩空气会导致电弧的拉弧点出现变化，从而致使阴极和膛体拉弧导致设备烧毁；

二是电源波动，主要是等离子点火煤粉燃烧器相关的功率组件以及直流控制器所产生的电源有着非常突出的恒流能力，因此对于输入电源的电压值要求很高，假如电压波动较大就会出现拉弧现象；

三是风压大小也会对等离子点火时的电弧长短产生影响。水压主要是在等离子点火时对于阴阳极、线圈等部件进行了冷却，防止高温电弧把相关部件烧损，所以水压只要确保大于一定值就可以了。

3.针对等离子点火断弧问题采取的措施

 一是对设备进行改造，通过在阳极起弧位置处增加绝缘套，让膛内被保护区域和大地之间绝缘，防止因意外而导致膛内拉弧、断弧等情况发生；二是制定出严格的管理制度，明确操作人员、检修人员各自的工作职责，定期对点火器进行维护检修。

三、等离子点火装置阴极使用寿命较短的问题分析

  当前，严重影响到等离子点火装置广泛运用的一个极其关键因素就是阴极使用寿命较短，通常小于50小时。然而在调试当中，这一使用寿命远远不足，更为致命的是阴极使用寿命与等离子点火装置各项运行参数紧密关联，例如电流、电压、风压等。假如在使用过程中这些参数调节有误，那么会更加缩短阴极的使用寿命。尤其是电流、电压参数，在运行当中要经常调节，尽可能使其趋于稳定状态。

当煤粉没点着火以后，等离子电流就能适当降低一些，通常认为在280Ma左右即可，电压要在使用过程中不断增大，所以就需要经常调节，但是每次调节的幅度也要尽量小，最好是多次微调，而非一步到位，不然就容易出现断弧现象[3]。

结论

总之，电力行业在经历着蓬勃发展期，而高效节能也是电力行业未来的整体发展趋势，所以等离子点火装置在火力发电厂锅炉中有着广泛的应用。通过对于等离子点火装置在应用时的常见问题进行分析，研究其产生的原因，进而提出相应的解决措施，这样能够让等离子点火装置应用的更加稳定可靠，从而降低等离子点火装置出现事故的概率，同时也能为火力发电厂此类设备的问题分析与处理提供出参考借鉴。

参考文献：

[1]冯文会,王天龙.330MW低挥发分贫煤机组大功率等离子点火装置应用[J].河北电力技术,2020,39(05):34-36+46.

[2]徐春.600MW超临界机组等离子点火装置常见故障分析与处理[J].沈阳工程学院学报(自然科学版),2015,11(01):44-46.DOI:10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.01.010.

[3]黄炽煌,陈敏生,廖晓春.等离子点火装置起弧及稳弧特性差的原因分析[J].电力安全技术,2014,16(07):48-50.