等离子体法发生器.docx

南京万和测控仪表有限公司与洛阳博耐特工程技术有限公司及西安天立能源环保工程技术有限公司精诚合作，是一个强强联合的实体，在研发和制造上属国内领先地位。用户的需求就是我们努力前方向，我们以优质的产品和近在咫尺的服务，迎接用户的选择。 一、等离子体燃烧器1 、 等离子体发生器燃煤原理：随着等离子体电子源在不同工业领域应用和扩展，对它们的物理研究具有特殊意义。 它们尤其在电子束燃煤技术中广泛应用 。在等离子发生器里，利用直流电流将压缩气体电离形成等离子体，在电磁场的作用下该等离子体会稳定定向流动，内含有大量化学活性粒子，如原子、原子团、粒子和电子等，这些粒子正负电荷数值相等，对内为良导体，对外呈中性，其内部有着上万度的高温，用眼睛就可以看见明亮的火炬。实验室等离子体状态等离子发生器由线圈、阴极、阳极等组成，等离子载体为压缩空气，阴极材料采用具有高导电率、高导热率、耐氧化的金属材料制成，阳极亦由高导电率、高导热率及抗氧化的金属材料制成，它们均采用水冷冷却方式，以承受电弧的高温冲击等离子发生器原理图2、等离子煤粉燃烧器配置：(1) 等离子发生器：产生电功率80300 Kw的空气等离子体；(2) 直流电源(含整流变压器)：将三相380 VAC或厂变6000VAC电源整流成直流电，用于产生等离子体。WHDLZ-250型等离子发生器采用直流电源供电，并且该电源经常工作在低电压、大电流输出状态。因此该电源设计上充分考虑了多种使用工况，具有较大的抗冲击负荷的能力。 (3) 燃烧器：等离子发生器配套使用将点燃煤粉喷进炉膛即一次风管；(4) 控制系统：由PLC、CRT、通信接口和数据总线构成，实现装置的全数字自动控制。(5) 压缩空气系统：压缩空气是等离子的载体，由空气压缩机、分流器、空气过滤器和电磁阀组成。(6) 水冷却系统：给等离子发生器、燃烧器冷却，由水箱水磅等组成。(7) 火焰检测图像探头：用于检测等离子燃烧器工作状态，由摄像机、石英光学传输系统、画面分割器组成。(8) 风速测量系统：用于检测一次风速帮助运行人员控制燃烧，由风速测量探头、变送器、PLC自动吹扫系统组成。控制屏 控制系统 3等离子点火煤粉燃烧器等离子点火煤粉燃烧器与一般的煤粉燃烧器有所区别，它除了要有一般煤粉燃烧器的功能外，还要求它能使通过燃烧器的煤粉充分地与等离子电弧混合。这样才能使煤粉深度裂解，完成再造挥发份的过程。由于受到高温作用，煤粉在1 ms内迅速释放出挥发物，并被破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相中进行，使混合物组份的发生立即变化，因而使煤粉的燃烧速度加快，这样就大大地减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量E(E等=1/6E油)。同时，等离子体内的化学活性物质可加速热化学转换，促进燃料的完全燃烧。等离子发生器是利用空气作等离子的载体，用引弧放电的方法制造功率80-250 kW的等离子体，同时采用磁压缩及等离子体输送至需要进行点火的部位，完成持续长时间的点火和稳燃。 等离子煤粉燃烧器的示意图等离子火焰和煤粉同时燃烧4等离子点火煤粉燃烧器该型等离子点火燃烧器可在常温下直接点燃贫煤煤粉气流。 一次风速：1822 m/s； 二次风速：4050 m/s；粉量：1.54 t/h；风温：常温；点火煤粉浓度：0.30.5 kg/m3。（3）等离子煤粉燃烧器技术参数： 输出功率：80250 kW，连续可调；电流调节范围：200650 A，2%；电压调节范围：250400 V，5%；空气压力：0.120.2 MPa；空气耗量：100 /m3/h；冷却水：除盐水，p0.2MPa，qm8 t/h，t35。二、火焰图像监视系统 火焰图像检测系统是现代计算机技术、 DSP 数字图像处理技术与燃烧学等相结合的产物，采用光学和数字图像处理技术等新技术，是新一代的火焰检测装置 。它利用耐温石英光学材料和 CCD 摄像机作为一次传感元件，经图像采集卡把火焰图像采集到计算机进行实时显示并设定检测条件，然后将判断条件传送到 DSP 处理器， DSP 根据一定的算法对采集到的图像数据分析处理，根据处理结果输出火焰状态信号至相应的控制系统（如 FSSS 等），从而克服了传统火焰检测系统的缺陷，有效的预防了事故的发生，提高了机组运行效率。并能根据拍摄到的图像调控锅炉的燃烧，从而实现对大型火电机组燃烧系统的火焰检测、燃烧控制优化、开关量输出、燃烧状况记录、历史追溯等功能。系统构成：本图像火焰检测装置由光学子系统、 CCD 摄像仪、火焰监测器、模 / 数转换器件、计算机处理子系统和辅助子系统 ( 包括记录用的硬盘录像机、画面合成器等 ) 等组成。系统特性： 采用传像光纤和 CCD 摄像机直接观测炉膛及燃烧器的火焰，大大提高了火焰检测灵敏度、准确性； 利用 DSP 数字处理系统对火焰数据进行处理，得到有火信号，提高火焰的单角鉴别能力。运行人员可以直观、清晰地在中央控制室的大屏幕 CRT 上观察每个燃烧器及全炉膛的燃烧状态，并能直观显示炉膛各部分的温度场及辐射能量，及时进行燃烧调整，提高燃烧效率。系统特性： 采用传像光纤和 CCD 摄像机直接观测炉膛及燃烧器的火焰，大大提高了火焰检测灵敏度、准确性； 利用 DSP 数字处理系统对火焰数据进行处理，得到有火信号，提高火焰的单角鉴别能力。运行人员可以直观、清晰地在中央控制室的大屏幕 CRT 上观察每个燃烧器及全炉膛的燃烧状态，并能直观显示炉膛各部分的温度场及辐射能量，及时进行燃烧调整，提高燃烧效率。采用计算机图像处理技术，可向运行人员提供丰富生动的火焰燃烧信息。运行人员可以有选择地观察单个燃烧器的火焰图像，或同一层四个角的火焰图像。准确可靠地输出每个燃烧器火焰燃烧状况并输出开关量信号，可以方便地与锅炉炉膛安全监控系统相连。能够自动记录 24 小时的火焰图像并且可以按要求回放。有助于事故追忆且用于分析燃烧燃烧工况，提高运行水平；使用本图像火焰检测系统并配合我公司的等离子点火系统，锅炉可以直接点燃煤粉并进行监控，现场不需要留人与主控室联系，减少了运行人员配置，防止了运行人员因现场观察点火而造成人身安全的事故隐患。 通过监视画面，可以调节燃烧器运行，使燃烧器参数优化，达到最佳的燃烧效果；能节省燃料，提高了锅炉效率，而且减少了烟气中有害物质排放量，减少对大气污染。检测原理：采用 DSP 对采集到的信号进行判断，在煤粉燃烧时，火焰分为未燃区，着火区和亮区，在亮区和未燃区分别设定火焰的亮区和暗区，用 DSP 对设定的亮暗区域的亮度进行比较，如果同时满足亮暗条件，则认为本角煤粉投入。 单火嘴探头三、风速测量系统在等离子点火运行中一次风速控制至关重要，风速对等离子体点燃煤粉有很大的影响。利用差压测量风速风量是一个最基本的方法，该系统采用耐磨型风速测量探头配PLC自动吹灰系统能够在多粉尘环境下正常工作。风速公式：式中 输送气体的密度,Kg/m3k 流速修正系数 风速，m/sK=0.72 在DCS运算中代入流速修正系数。将标定过的风速测量探头安装在一次风管道上，测量一次风动压，由PLC控制开闭电磁阀完成吹灰过程也可在集控室控制吹扫。PLC自动吹扫系统 WHFC型测速系统带有防堵装置，在运行中不会出现堵塞现象。为了保证测速管不会被堵死，风速测量系统采用自动反吹扫设备，在此系统中配置了PLC自动吹扫系统。PLC采用西门公司S7-300系列产品该系列产品工作可靠性能稳定，广泛用于自动化控制，在本系统中要是控制电磁阀的定时吹扫。电磁阀选用进口产品，每路测量系统由两组常开和两组常闭电磁阀组成，四、超小油枪直接点燃煤粉燃烧器 超小油枪直接点燃煤粉燃烧器是油枪火焰直接点燃一次风煤粉中的气流，是小油枪技术和浓淡燃烧技术的结合。其核心是组织浓淡分离，实现分级燃烧，使燃烧能量逐级放大，煤粉燃烧所产生的热量满足锅炉启停及低负荷稳燃。超小油枪的工作原理是在一开始时将液体燃料直接雾化进行燃烧,极短时间内用燃烧产生的热量对燃料进行气化，使在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化后的火焰刚性强、呈完全透明状,根部为蓝色高温火焰，中间及尾部为透明红色火焰。火焰温度1500-2000，可作为高温火核在燃烧器内进行直接点燃煤粉燃烧,从而实现电站锅炉启动、停止以及低负荷稳燃。超小油枪直接点燃煤粉燃烧技术能形成梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过气化燃烧火核时，使煤粉颗粒破裂粉碎，并迅速燃烧。由于反应是在气固两相混合物中进行，气化燃烧高温火核使混合物发生了一系列物理和化学反应，进而使煤粉的燃烧速度加快，达到点火并加速使煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧器所需引燃能量。1、超小油枪直接点燃煤粉燃烧器特点： 以煤代油，煤油混烧，燃烧器热负荷满足点火及稳燃要求 油枪容量15-80公斤/小时，节油效果显著 油枪采用气化燃烧技术，燃烧强度高 采用分级燃烧方式，NOX排量低 投资少，回报周期短超小油枪直接点燃煤粉燃烧热态试验台五、气泡雾化节能小油枪（一）传统的雾化机理传统的雾化机理是依靠高压使液体预先成膜，然后在表面张力作用下完成液膜的破碎；或者是在气动力的作用下，液膜被撕裂成丝线后破碎。因此其雾化质量受液体粘度和表面张力的影响比较大，液雾颗粒的分布特性比较差，颗粒大小不均，直接造成燃烧恶化。（二）WH-DL350型燃烧器的雾化原理WHDL350型燃烧器则是通过适当的方式使气体和液体预先形成泡状流动，并于出口下游由于气泡内外压力差的变化，促使气泡急剧膨胀、破裂，同时将包裹在周围的液膜破碎，形成均匀的液雾分布；并且本燃烧器的雾化质量对于液体粘度的并不敏感。因此本燃烧器的燃烧效果极佳，火焰明亮，污染物排放低；并可实现低氧燃烧，过量空气系数1.03时仍可取得良好燃烧效果。为使液体燃料搭燃烧室中有效燃烧，必须先将其破碎成微小的液滴，即通常低于其燃料的自燃温度，所以燃烧实际上是在汽相中发生的。液体燃料蒸发的越快。燃烧就越好。而单位质量液体燃料具有的表面积越大，其蒸发速度就越快。液体燃料雾化的目的，就是通过雾化，形成颗粒直径非常小，尺寸非常均匀的液雾，以增加液体燃料与空气的接触面积，提高蒸发速度，取得更好的燃烧效果。（三）、气泡雾化技术气泡雾化技术是一种全新的雾化技术，其雾化机理是利用流体力学两相流理论，将低压雾化介质（蒸汽或压缩空气）注入到低压油里面，在一混合腔内混合，形成油包气的特定流态气泡流，利用气泡的产生、运动、变形，直至在枪头出口处形成气泡内外压力差，通过其压差使气泡涨裂来雾化的，破坏的是燃油的表面张力，所以其能耗小，雾化颗粒度细（一般可达50m左右），而且尺寸分布均匀，分布指数N2。因此，燃烧充分，不冒黑烟；再加上其结构特性，油孔、气孔均较大，而且孔数多，所以不易出现结焦、堵塞，冷炉点火冒黑烟现象。另外，根据油滴燃烧直径平方-直线定律 1、 &2=&02-kt式中：2、 &0油滴的初始直径；mm3、 &经燃烧t秒后的油滴直径；mm4、 t燃烧时间；s5、 k燃烧速度常数；mm2/s k由实验确定； 6、 当?=0时，即油滴烧完，此时可得到直径为?0的油滴燃烧所需的时间为t=?02/k7、 由上可知，油滴初始直径平方与燃尽时间成正比。因此，等量的燃油，油滴雾化直径越小，燃尽时间越短，燃烧热效率越高。因为气泡雾化的颗粒直径比机械压力雾化的颗粒直径小得多，所以等量的液体燃料燃烧释放全部能量的时间，前者比后者小的多，从而使气泡雾化燃烧温度比压力雾化高300?C以上。在此种情况下，就可以相对较早投入煤粉，早撤油枪，节约燃油。8、 我国火力发电厂的锅炉油枪大多数是机械压力式雾化喷嘴或“Y”型蒸汽雾化油枪。这些油枪一般都有雾化效果不稳定，容易发生堵塞和调节性能不理想的缺点，而气泡雾化油枪以其优良的性能，在火电厂煤粉炉和油炉上的应用达到良好效果。9、 气泡雾化技术油枪的主要特点：10、 雾化颗粒度细，SMD50m，尺寸分布均匀，分布指数N2；11、 雾化效果好，燃烧充分，火焰明亮，冷炉点火期间不存在冒黑烟现象；1、 油枪无甩油、滴油、漏油现象，易点火，不易波熄；2、 油枪不易出现结焦、堵塞现象，操作维护量少；3、 燃烧温度要比其它类型油枪（同一出力情况下）温度高300左右；4、 火焰长度和火焰形状可以根据锅炉燃烧实际所需进行设计；四、机械压力式雾化油枪与新型气泡