等离子点火装置在电厂中的应用及维护

摘 要：介绍了等离子点火器的工作原理及系统组成，结合在黄岛电厂5、6号机组的应用，分别从系统设备、策略控制、检修维护等方面进行了分析，对等离子点火的应用有推广借鉴作用。

关键词：等离子；燃烧器；控制；维护

黄岛电厂三期工程5、6号锅炉为660MW超临界参数，单炉膛，露天布置，固态排渣锅炉，设计煤种为兖州烟煤，制粉系统型式采用中速磨正压冷一次风机直吹式制粉系统。在锅炉安装阶段，将最下面的一层燃烧器（A层）改装为等离子点火装置。在其汽轮机冲转、机组并网、电气试验和机组稳燃等许多阶段锅炉燃烧以等离子燃烧器为主，油枪作为备用，为公司节省大量的燃油，取得不错的经济效益。并且在点火期间能够尽早的将电除尘投运其中，从而达到明显的环保效益。

1 等离子点火装置的运行原理

等离子体发生器中由线圈、阴极和阳极组成了磁稳空气载体等离子体发生器。其中阴极采用的是高导电率的金属材料；阳极采用的是高导电和高导热以及强抗氧化的金属材料，在制作方面二者均采用的是水冷方式，以此来提高电弧高温冲击的承受力。线圈在达到250℃高温的情况下，其抗击穿能力可达抗2000V的直流电压，电源是采用具有恒流性能的全波整流电。

拉弧原理：设定输出的电流量，在阴极3向前行进到与阳极2接触之后，系统在整体上具有很强的抗短路能力，且电流恒定。在阴极离开阳极时，二者之间产生电弧，载体工质（空气）被电弧电离为高温等离子体，从阳极喷口喷出，其温度达到3000K以上，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。

2 系统、设备布置

黄岛电厂的5、6号锅炉燃烧为四角切圆，布置6层煤燃烧器。制粉系统为6台MPS190HP-Ⅱ中速磨煤机，每台磨煤机在将煤制粉后将其分4个煤粉管送至一层中不同的4个煤粉燃烧器。其中A磨煤机是第一层燃烧器。在安装阶段，将锅炉A磨煤机对应的4台燃烧器（浓、淡燃烧器）拆卸后，在浓喷嘴位置安装等离子点火煤粉燃烧器，浓侧风室风箱隔板下移158mm，淡煤粉喷嘴拆卸后用堵件将风箱出口堵住，其他不做改动。改造后的燃烧器后端弯头处设置安装等离子发生器，锅炉点火启动时，其产生的电弧将其通过的煤粉直接点燃；锅炉运行时，该燃烧器也可作为主燃烧器使用，并且对其锅炉的性能方面不会造成任何影响。

2.1 机务设备

（1）等离子点火器4台。

（2）等离子燃烧器4台。

（3）AC 380V 7.5KW高压离心冷却风机2台。

（4）AC 380V 7.5KW离心式冷却水泵2台。

（5）蒸汽加热器（暖风器）1套。

2.2 电气部分设备

（2）整流柜4个。（每个柜内装PLC、直流调速器各一台）

设有专用的等离子PC段为4台隔离变压器提供一次电源。整流柜内PLC与主PLC采用通讯连接。

2.3 热控部分设备

（1）主PLC（S7-300）控制柜1套。

（2）图像火检探头4套。

（3）风速测量装置4套。

（4）壁温监测装置4套。

控制主PLC与DCS间采用通讯方式连接，利用DCS的操作员站实现等离子点火系统的监控及操作。为保证系统的可靠性，如启动、停止、起弧成功、MFT、磨煤机跳闸等重要信号采用硬接线的连接方式与DCS连接。

图像火检探头视频信号送至4画面分割器，经处理后合成一路，送到主控室全厂闭路电视系统，监视设备在启动电火和正常运行过程中的火焰燃烧情况。

3 等离子点火装置的控制系统

3.1 等离子点火器的控制

等离子点火器的控制主要是对阴极及整流器电流的调节，由整流柜内PLC（S7-200）控制。整流柜分本控和遥控两种控制方式，当处于本控时可由整流柜上的按钮进行阴极进退、电流增减调节；处于遥控时，所有操作全部由主PLC（S7-300）和DCS操作界面完成。整流柜PLC中设有等离子点火器的保护逻辑及启动允许逻辑。

（1）当电源柜风扇正常、整流正常、通讯正常、等离子冷却水压满足、等离子载体风压满足并且无MFT、无磨煤机跳闸信号时，允许启动相对应的等离子点火器。

（2）当电源风扇故障、整流故障、通讯故障、等离子冷却水压不足，等离子载体风压不足、MFT或磨煤机跳闸中有任一条件发生时，则发出相对应角等离子点火器断弧信号，终止点火。

3.2 DCS保护逻辑

（1）在FSSS中将A磨粉机设置为“正常运营”和“等离子运行”两种模式，在运行过程中二者进行相互切换，从而实现磨煤机的FSSS逻辑切换。其中，当“正常运行”模式处于运行状态时，其磨煤机保持原有的FSSS逻辑。

（2）等离子控制柜将4个无源接点信号发送至FSSS系统，代表其等离子电火设备正常运行。在“等离子运行”模式处于正常运行状态时，其磨粉机的FSSS系统中会增加4台等离子点火器的运行条件。

（3）主控室增设“等离子点火装置故障”信号，当系统运行时，其中任意一个电火设备发生异常或是故障，其主控DCS会将信号发送至主控室，发出警报。当A磨煤机处于“等离子运行”模式时，其中任意一角的电火设置出现异常或故障时，其DCS将关闭相应的磨煤机出口。

（4）当A磨煤机处于“等离子运行”模式时，其中任意两个装置出现故障，其联锁装置装置将A磨煤机停机；当A磨煤机在运行过程中出现跳闸故障，其联锁点火装置同时跳闸。

（5）当锅炉发生MFT故障时，等离子点火器将全部跳闸，并禁止启动。

（6）当A磨煤机处于正常运行状态，其A层的燃烧器火焰保护仍采用原有装置，且炉膛内的灭火保护逻辑也不变。