等离子体点火

1、等离子体点火等离子体点火一、发展历程二、点火原理三、系统组成四、应用要点苏联三大院合作开发等离子点火苏联三大院合作开发等离子点火 （1986199019861990）西屋公司某电力研究所合作开发等离子点火（西屋公司某电力研究所合作开发等离子点火（19861986年）年）我国清华大学、华中工学院、哈尔滨锅炉厂、北京中试所、山东中试所我国清华大学、华中工学院、哈尔滨锅炉厂、北京中试所、山东中试所、安徽中试所、武汉锅炉厂均作了可行性试验（、安徽中试所、武汉锅炉厂均作了可行性试验（1983198619831986）哈萨克斯坦在宝鸡电厂（哈萨克斯坦在宝鸡电厂（19951995年年1212月）、新西伯利亚

2、在韶关电厂进行月）、新西伯利亚在韶关电厂进行了等离子点火试验（了等离子点火试验（1998200019982000年）年）美国美国C-EC-E、B.WB.W公司开发等离子点火装置公司开发等离子点火装置 世界能源世界能源、1982198319821983澳大利亚太平洋公司研制了功率为澳大利亚太平洋公司研制了功率为50KW50KW、采用、采用N2N2为载体的等离子点火为载体的等离子点火装置（装置（19941994至今）至今） 一、发展历程2000 2000 年年 12 12 月，等离子点火技术在佳木斯发电厂月，等离子点火技术在佳木斯发电厂100MW 100MW 中储式制粉系中储式制粉系统燃用烟煤的锅

3、炉中统燃用烟煤的锅炉中，是，是我国等离子点火技术在工程上的首次应用。我国等离子点火技术在工程上的首次应用。2003 2003 年，等离子点火技术实现首台褐煤年，等离子点火技术实现首台褐煤 600MW 600MW机组的点火，拓展了等机组的点火，拓展了等离子点火技术煤种适应范围离子点火技术煤种适应范围。20062006年，等离子点火技术成功应用于玉环电年，等离子点火技术成功应用于玉环电1000MW 1000MW 机组，是目前机组，是目前我国最大火电机组应用此技术的典范我国最大火电机组应用此技术的典范。一、发展历程 等离子点火系统的工作原理为：直流电流在一定介质气压的条件下引弧，可在强磁场控制下获得

4、稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过等离子火核时，在极短时间内使煤粉中的挥发份迅速解析，煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气固两相混合物中进行，高温等离子体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，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。等离子体中含有大量化学活性粒子，如原子(C、H、O)、原子团(OH、H2、O2)、离子(O2-、H2-、OH-、O-、H+)和电子等,它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。由于高温等离子体对于煤粉具有挥发份再造作用，使挥发份可比通常情况

5、提高20% 80%。等离子发生器是等离子点火系统的核心部件之一，它的作用是维持给定功率的电弧,并使之稳定可靠。它由以下三个部件组成:稳弧线圈、阴极、阳级。在一定输出电流条件下,当阴极前进同阳极接触后，系统处于短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部，压缩空气在电弧作用下,被电离为高温等离子体，进入燃烧器点燃煤粉。二、点火原理二、点火原理 由于高温等离子体有限的能量不可能直接点燃无限的煤粉量，且风速也很难相匹配！如何组织燃烧？二、点火原理燃烧器采用逐级点火、放大燃烧结构 首先使得煤粉在中心筒中稳定着火燃烧，然后在中心筒出口形成稳定的二级煤粉点火源，逐级放大燃烧

6、，从而完成一个持续、稳定的点燃和燃烧过程。第一区 由于燃烧器属于内燃型燃烧器，壁面要承受巨大的高温，故采用气膜冷却技术。一方面避免了火焰直接接触壁面，起到冷却和保护壁面的作用；另一方面也避免了煤粉的贴壁流动和挂焦第二区 混合燃烧区，一般采用“浓点浓”的燃烧原则，将淡粉流贴墙而浓粉引入主点火燃烧器燃烧。这样，一方面冷却了混合段的壁面温度，另一方面又有利于混合段的点火第三区 强化燃烧区，在第 1、2 区挥发分基本燃尽，在该区采用提前补氧的强化燃烧方法用以提高疏松碳的燃尽率第四区 燃尽区，火焰的长度决定了疏松碳的燃尽率。燃尽率随着烟温的升高而增大。二、点火原理 基于等离子点火燃烧器的燃烧特性和运行性

7、能决定了整个锅炉燃烧器运行的成败与否，在原始增设了一级应用空气气膜来冷却燃烧器喷口的冷却技术，这样可以避免风粉混合气流对炉膛的贴壁流动和挂焦效应。同时又有效解决了燃烧器的烧蚀和破损问题“燃烧理论上称该区为第一区”“之后的第二区叫做混合燃烧区。现代等离子燃烧技术在该区域内一般采用所谓的”浓点浓”原则。也就是说环形浓淡燃烧器的应用将淡粉气流贴墙而浓粉气流掺入主燃烧器用以燃烧，这样做的结果既可有利于风粉混合段的点火和燃烧。同时又冷却了混合区域的壁面，降低了壁面温度在超大流量条件下还以可采用多级点火的方式来实现。第三区被叫做强化燃烧区域，在第一区和第二区内挥发分的燃尽率已经接近于零，为了提高疏松炭燃料

8、的燃尽率和锅炉的燃烧效率。还需要采用提前补充氧气的强化燃烧措施，这样做的原因是通过提高该区域的热焓及热效应系数，进而可以有效的提高一次风喷出喷嘴的初始气流速度以利于达到加大火焰长度提高燃烧效率和燃料燃尽率的目的。空气气膜冷却技术亦可达到避免燃烧器结焦和锅炉炉膛挂焦的目的最后一个区域第四区称为燃尽区，煤粉颗粒的疏松碳燃尽率如何,很大程度上决定于煤粉气流被点燃形成的火焰长度和传播速度随着烟气温度逐渐升高，煤粉颗粒的燃尽率和燃烧效率定会逐渐扩大。二、点火原理三、系统组成 产生输出电功率大约为0.050.15MW 的空气等离子流束1、等离子发生装置 用于将三相 0.38KV 交流电整流成直流电,用于引

9、发等离子电弧；2.直流电源控制柜 由 PLC，CRT 显示器以及数据通讯接口和总线组成3、控制系统 与发生器共同使用,目的在于点燃煤粉、燃烧风粉混合物4、点火器由空气供给系统、等离子冷却水系统组成5、辅助系统锅炉采用中速磨煤机直吹式制粉系统,在安装等离子点火系统时所需要考虑的是当锅炉冷态启动点火时,制粉系统是否具备启动的条件,是否能够磨制出煤粉细度合格的煤粉颗粒6、冷炉制粉系统了能够有效监控等离子点火系统的运行状况和燃烧的火焰分布情况以及其它系统的状况,以方便运行工作人员调整燃料!风等工质的参数7、图像火检系统三、系统组成(1)确保点火过程安全可靠。其系统设计在启动过程中必须确保启动过程的安全

10、可靠，即稳定安全地着火，不二次燃烧、不爆燃，投入功率需满足点火启动曲线的需求；在正常运行过程中不影响主燃烧器的主要性能，不影响整体燃烧组织结构、不结渣、不超温，需满足检修周期的要求；(2)满足机组滑停及低负荷稳燃的要求；(3)在满足等离子点火的条件下，从设计的角度确保各项改造对锅炉的性能影响达到最小的原则；(4)在满足等离子点火的条件下，各部分系统的设计，应最大限度地采用电厂机组的原有资源，尽可能减少对原配套系统及其设备的改变，以减少投资、简化系统、运行维护方便为宗旨，减少对原设计的影响；(5)应充分考虑系统在试运行时调试的方便；(6)应充分考虑其系统运行时可能出现危及机组安全可靠运行的突发情况，做好事故预测，并采取对应的防范措施；(7)便于调整试运，便于运行操作、调整和监视；(8)系统设计需做到热备用。四、应用要点（1）经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的 15%20%，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用；（2)环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境；（3)高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子