等离子点火技术应用探究

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1、等离子点火技术应用探究　　【摘要】目前等离子点火技术已在国内两百多台燃煤发电机组上得到应用，在应用过程中不同程度地存在本研究项目中存在的问题，通过研究不仅使等离子点火技术在锦界电厂的应用更加稳定可靠，同时对其它应用等离子点火技术的电厂具有很大的借鉴作用，应用前景十分广阔。【关键词】等离子点火装置；阴极头；输弧器陕西国华锦界能源有限责任公司#1-#4机组锅炉SG—2093/17.5—M910是亚临界参数∏型汽包炉，采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、紧身封闭布置的燃煤锅炉。2006年7月28日，#1炉等离子点火器首次进行拉

2、弧试验成功，至2006年9月30日，完成168小时时运投入商业运行，整个基建过程实现无燃油投入，经济效益显著。目前，由于等离子设备接近使用寿命，等离子燃烧器、护套组件、弯头导流板等磨损严重，影响到等离子点火效果，在2013年5月1日至6月22日其间，陕西国华锦界能源有限责任公司设备一部锅炉专业完成了#1炉点火装置的升级，由原DLZ-200型升级为Ⅳ型（L=1200mm）。1等离子点火煤粉燃烧器工作原理5等离子点火装置是利用直流电流在介质气压条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的直流空气等离子体，该等离子体在专门设计的燃烧器的中心燃烧筒中形成温度T>5000K的，温度梯度极大的局部高

3、温区，煤粉颗粒通过等离子“火核”受到高温作用，并在10-3秒内迅速释放出挥发物，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。因而使煤粉的燃烧速度加快，也有助于加速煤粉的燃烧，这样就大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。系统核心设备--等离子发生器、燃烧器分别介绍如下：（1）等离子发生器：等离子发生器为磁稳，空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。其中阴极材料采用具有高导电率、高导热、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，它们均采用水冷方式冷却，能承受电弧高温冲击。线圈在高温250℃情况下具有抗2000V的

4、直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。等离子点火器本体部分工作原理（见下图）。5（2）燃烧器壁面采用气膜冷却技术，可冷却燃烧器壁面，防烧损、防结渣，用除盐水对电极及线圈进行冷却。等离子燃烧系统由点火系统和辅助系统两大部分组成。点火系统由等离子燃烧器、等离子发生器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成；辅助系统由压缩空气系统、冷却水系统、图像火检系统、一次风在线测速系统等组成。等离子燃烧器由等离子发生器、中心筒一级燃烧室、内套筒二级燃烧室，方形外套筒等部分组成。中心筒一级燃烧室：引入浓缩后的含粉气流，等离子电弧与煤粉在此发生强烈的电化学反应，煤粉裂解，产生大量挥发份并被点燃；内

5、套筒二级燃烧室：挥发份及煤粉继续燃烧，并将后续引入的煤粉点燃，实现分级燃烧；外套筒：利用高速含粉气流冷却二级燃烧室，同时将部分煤粉推入炉膛燃烧；2等离子设备实际运行过程中出现的问题2.1阴极头使用寿命较短问题等离子设备的阴极头使用时间较短。为保证其工作时的稳定性，日常的维护量比较大。一般情况下，仅是依据使用时间来确定检查周期。影响阴极和阳极的寿命的因素还是比较多的，比如载体风压、一次风风压、安装角度的细微偏差、工作电压、电流细微调整、环境温度、阴极、阳极本身质量原因等多方面因素，都有可能缩短阴极、阳极的使用寿命，从而发生断弧现象。阴极、阳极的使用寿命提高，是等离子技术进一步发展需要进一步突

6、破的“瓶颈”。在目前技术条件下，生产使用时，对于等离子燃烧参数调整是有利于提高使用时间的，另一方面要通过加大维护力度来保证使用过程中的稳定性问题。5另外，在使用烟台龙源厂家的阴极头过程中发现，在阴极头选型上很重要，最好选用B、D型，尤其D型使用时间较长。对于A、C型阴极头，使用的寿命则较短。2.2输弧器、煤粉弯头及燃烧器三级放大筒磨损问题输弧器磨损（影响到等离子体发生器的稳定运行，直接影响点火）、煤粉管弯头磨损（影响一次风粉的浓淡分离、分布）、燃烧器三级放大筒磨损（严重影响一次风、煤粉的分布，直接影响锅炉点火效果）输送弧组件使用于轴向插入等离子体点火系统中，其功能：（1）保护等离子发生器不

7、受煤粉冲刷。（2）输弧器作用是把等离子体发生器产生的高温等离子体输送到等离子体燃烧器的指定位置而点燃煤粉。输送弧组件输弧器的缺点：（1）对等离子体电弧磁场产生干扰，致使阴极头烧偏，寿命减短。（2）输弧器对电弧衰减比较厉害，影响到点火时燃尽率。（3）输弧器易烧损、磨损使点火提前，烧毁燃烧器。随着等离子点火技术不断发展，目前可以把输弧器去掉，使电弧直接点燃煤粉大大提高了煤粉燃尽率。5（1）护套组件具有寿命长、提高等离子电弧强