交流等离子的原理与运行

1、交流等离子的原理与运行,2009年06月08日中国首台首套交流等离子点火系统在北京京能集团京能热电2号炉成功点火成功并网发电。(石景山、乌海),目 录,一、交流等离子燃烧器工作原理 二、等离子发生器的组成 三、交流等离子枪工作原理 四、交流等离子燃烧器燃烧机理 五、交流等离子点火及稳燃系统组成 六、交流等离子优点 七、交流等离子与直流等离子比较 八、运行参数 九、运行调整,一、交流等离子燃烧器工作原理,1、等离子发生器工作原理： 交流等离子枪利用交流电流在介质气压0.25-0.50Mpa的条件下非接触引弧，并获得稳定功率的交流空气等离子体，该交流等离子枪出口离子火焰中心温度T6000K的梯度极

2、大的局部高温区（见图1），煤粉颗粒通过该等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。由于反应是在气相中进行，使混合物组分的粒级发生了变化。由于交流等离子燃烧器采用三支点火枪对煤粉进行三次高温加热因而使煤粉的加热时间增加了3倍有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。,二、等离子发生器的组成 交流等离子枪由电极、高频引弧器、水冷系统及压缩空气系统等组成。其中电极采用高导电率的金属材料制成。它们均采用水冷方式，以承受电弧高温冲击。其拉弧过程为：首先合高频引弧器电源，工作正常即可投入等离子枪电源。高温等离子体能量密度高达

3、118 119W/cm2，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。 等离子发生器结构原理图,三、交流等离子枪工作原理 交流三相380V空载电压加于前、后电极间，压缩空气从极间进气环切向孔进入前、后电极内，并形成高强度旋气流；高压高频击穿极间间隙产生短路火花，主电路在间隙内形成电弧，由于间隙内有强旋风气流高速通过，该电弧无法稳定在间隙内，弧根被强烈吹入前后电极内并高速旋转，拉长弧柱，稳定于弧室通道中心线附近低压区，这样一根气旋弧柱就建立起来；与此同时，高强旋气流缠绕着电弧向前流动，被加热离解成交流等离子气体从喷嘴喷出，作为高温纯净点火热源在煤粉燃烧器中点燃煤粉。,四、交流等离子燃烧器燃烧机理 交流等离

4、子燃烧器采用分级燃烧，逐级放大的原理工作，整个燃烧过程分成三个区。 第一区称为点燃区：在一级点火燃烧过程中，经过浓缩的煤粉被垂直送入等离子火炬中心区，10000的高温等离子体同浓煤粉汇合并点燃；为避免煤粉贴壁流动及结焦设计了第一级淡对浓对流气膜冷却技术。 第二区为混合燃烧区，在该区内采用“浓点浓”原则，利用环形浓淡燃烧器，当煤粉经过节流环时，通过撞击作用在离心力的作用下质量大的煤粉颗粒进入中心火焰区，极少部分细粉帖壁流入下一级，这样做既利于混合段的点火，又冷却了混合段的壁面。 第三区为强化燃烧区，在该区高温火焰与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的全部燃烧。采用的周界冷却二次,风技术即能及

5、时补充燃烧所用氧量又避免了高温火焰烧坏喷燃器和壁面结焦的问题。 交流等离子煤粉燃烧器,五、交流等离子点火及稳燃系统组成 系统包含：1、交流等离子枪2、交流等离子燃烧系统3、交流等离子冷却水系统4、交流等离子压缩空气系统5、交流等离子保护风系统6、 交流等离子电气系统7、 交流等离子监测及控制系统,5保护风系统作用是用于交流等离子火检，图像、交流等离子枪内吹扫、等离子枪外体吹扫及冷却。 4压缩空气是等离子体的载体，等离子电弧形成后，需要压缩空气以一定的流速吹出电极才能形成可利用的离子体。,六、交流等离子优点 1、优点：一次性投资低、回报周期短、系统简单、检修维护量小等， 2、前国内直流等离子枪采

6、用热阴极电子发射枪，这种枪功率难以做大，热阴极材料易被烧蚀，因此，在功率稍大时寿命就很短。光耀环境研发的交流等离子技术选用冷电极电子发射枪，它的功率可以做得很大，寿命可以在百小时以上。等离子枪由管状前电极、深杯型后电极、进气室、旋气环、绝缘体组成。前、后电极及进气室均为水冷夹层结构。 冷阴极等离子枪,七、交流等离子与直流等离子比较,等离子功率、磨煤机出口风温、煤粉浓度、压缩空气压力、给煤量、燃烧器壁温 北京光耀环境工程有限公司,八、运行参数 1、电压380V，功率100300kW 2、压缩空气压力0.35 0.6MPa， 3、冷却水正常压力：0.5MPa，除盐水，温度40， 4、一次风风速18

7、m/s-28m/s， 5、气膜冷却风风速：4560m/s 6、燃烧器壁温2500Pa 8、前电极寿命：设计工况下不低于1000h 9、后电极寿命：设计工况下不低于300h 10、一次风温60-70 11、煤粉量3-12t/h 12、煤粉浓度0.3-0.53kg/kg 13、喷口风速40-50m/s,九、运行调整 1、锅炉具备点火启动条件，相应的等离子燃烧器一次风速保持在2530m/s，气膜或周界冷却风少开或不开； 2、交流等离子发生器引弧稳定后，电流稳定在400450A； 3、对于直吹式制粉系统，磨煤机对应的所有煤粉输送管道，应进行冷态输粉风（一次风）调平，煤粉分配器进行初步调整。 4、投入等离子燃烧器后，为防止可燃气体沉积在未投燃烧器的邻角，产生爆燃，应适当开启邻角下二次风，使可燃气体及时排出炉膛。 5、调整等离子燃烧器燃烧的原则为：既要保证着火稳定，减少不完全燃烧损失，提高燃尽率，又要随炉温和风温的升高尽可能开大气膜或周界冷却风，提高一次风速，控制燃烧器壁温测点不超温，燃烧器不结焦，在满足升温、升压曲线的前题下，应尽早投入其他等离子燃烧器，尽快提高炉膛温度，有利于提