淺談等離子點火

摘 要:通過對等離子點火的研究了解，等離子點火煤粉燃燒器的工作原理:首先設定輸出電流，當陰極3前進同陽極2接觸后，整個系統具有抗短路的能力且電流恒定不變，當陰極緩緩離開陽極時，電弧在線圈磁力的作用下拉出噴管外部，一定壓力的空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體。等離子點火系統的組成及壓縮空氣系統、冷卻水系統、一次風系統的調試。采用等離子點火，點火和穩燃與傳統的燃油相比有經濟、環保、高效、簡單、安全，幾大優點。

關鍵詞:等離子 點火 原理 組成 調試 優點

1.等離子點火煤粉燃燒器的工作原理

1.1點火機理

等離子點火是利用直流電流(280~350A)在介質氣壓0.01~0.03Mpa的條件下接觸引弧，并在強磁場下獲得穩定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T>5000K的梯度極大的局部高溫區，煤粉顆粒通過該等離子“火核”受到高溫作用，并在10~3秒內迅速釋放出揮發物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E(E等=1/6E油)。除此之外，等離子體對于煤粉的作用，可比通常情況下提高20%~80%的揮發份，即等離子體有再造揮發份的效應，這對于點燃低揮發份煤粉強化燃燒有特別的意義。

1.2等離子發生器工作原理

等離子發生器為磁穩空氣載體等離子發生器，它由線圈、陰極、陽極組成。其中陰極材料采用高導電率的金屬材料或非金屬材料制成。陽極由高導電率、高導熱率及抗氧化的金屬材料制成，它們均采用水冷方式，以承受電弧高溫沖擊。線圈在高溫250℃情況下具有抗2000V的直流電壓擊穿能力，電源采用全波整流并具有恒流性能。其拉弧原理為:首先設定輸出電流，當陰極3前進同陽極2接觸后，整個系統具有抗短路的能力且電流恒定不變，當陰極緩緩離開陽極時，電弧在線圈磁力的作用下拉出噴管外部。一定壓力的空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體。

2.等離子點火燃燒系統的組成

等離子燃燒器是借助等離子發生器的電弧來點燃煤粉的煤粉燃燒器，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內逐級放大，屬內燃型燃燒器，可在爐膛內無火焰狀態下直接點燃煤粉，從而實現鍋爐的無油啟動和無油低負荷穩燃。

為了擴大燃燒器對一次風速的適應范圍，等離子燃燒器的最后一級煤粉可不在燃燒室內燃燒而直接進入爐膛，因為煤粉燃燒后的熱量使得空氣體積迅速膨脹，受燃燒器內空間的限制，燃燒室內的風速會成倍提高，造成火焰擴散的速度小于煤粉的傳播速度而使燃燒不穩，當采取前面所述措施后，有利于減小燃燒室內的風速，使燃燒穩定。

3.等離子點火系統的調試

3.1壓縮空氣系統的調試

(1)檢查壓縮空氣系統安裝的完整性:對壓縮空氣系統設備、管道、閥門、壓力表等進行外觀檢查，確認連接正確，沒有安裝缺陷。(2)如果供有空壓機，按操作規程啟動空壓機(最好是空壓機廠家調試人員在場的情況下)。(3)先不用軟管連接等離子發生器，打開壓縮空氣系統母管進氣手動閥，離子點火器手動球閥和電動球閥全開，對各角管路進行吹掃。(4)吹掃完畢后連接上等離子發生器，打開壓縮空氣系統母管進氣手動閥，檢查系統內各壓力表指示的正確性，檢查各閥門連接處有無泄漏現象。(5)壓縮空氣壓力調整至0.02Mpa，將等離子發生器的電子發射槍手搖至中間位置后，再調整壓力至0.015Mpa，用萬用表檢查壓力開關是否閉合，減小系統內壓縮空氣壓力，檢查壓力開關的斷開情況。

3.2冷卻水系統的調試

(1)檢查并確認冷卻水箱內干凈、無雜物。(2)檢查冷卻水系統安裝的完整性:對冷卻水箱、水泵、換熱器、管道閥門、壓力表、水位表等進行外觀檢查，確認連接無誤，沒有安裝缺陷。同時確定各閥門的開關是否正確。(3)打開冷卻水補水管上的閥門，給冷卻水箱補化學水至半箱水位。(4)給冷卻水泵控制箱送電，在就地啟動一臺冷卻水泵進行試轉，檢查管路中各閥門、儀表接口處有無滲漏現象，檢查系統中各壓力表指示是否正確，檢查水泵就地控制箱中事故按鈕的動作情況，同時應注意水泵不能長時間憋壓運行。(5)短接等離子發生器進、回水軟管，水泵啟動后，沖洗冷卻水管路。(6)管道沖洗完后，停止水泵。將水箱內的存水全部放掉，重新給水箱上水至滿水位。(7)正確連接等離子發生器與進、回水軟管，按順序逐一打開等離子發生器的進、回水閥，證明所有回水管均有水流出。

3.3一次風系統的調試

3.3.1另設等離子點火燃燒器的一次風系統的調試:檢查風粉管道、風門及控制、變頻給粉裝置及控制、煤粉混合裝置、管道補償裝置、支吊架及風速監測系統等。

3.3.2中儲式等離子點火燃燒器的一次風系統的調試:(1)檢查一次風系統安裝的完整性:對一次風管道、等離子燃燒器，等進行外觀檢查，確認沒有安裝缺陷。(2)在一次風系統具備通風條件后，檢查一次風在線測量裝置指示是否正確。

3.3.3直吹式等離子點火燃燒器的一次風系統的調試:(1)一次風系統的冷態調試可安排在鍋爐冷態通風試驗過程中進行，也可安排在鍋爐吹管前的試點火過程中進行。(2)檢查一次風系統安裝的完整性:對暖風器前后風道、暖風器、來汽及疏水管路、閥門、等離子燃燒器及風箱等進行外觀檢查，確認沒有安裝缺陷。(3)檢查暖風器吊架安裝情況，將彈簧吊架調整至適當位置。

4.等離子點火的優點

為了減少重油(天然氣)的耗量，傳統的做法是提高煤粉的磨細度，提高風粉混合物和二次風的預熱溫度，采用預燃室燃燒器，選用小油槍點火等等，但是，這些方法已到了盡頭，若要進一步減少燃油到最終不用油，必須采用與傳統上完全不同的全新工藝，這種工藝既可保證提高燃燒過程的經濟性，又可以改善火電廠的生態條件——DLZ-200型等離子煤粉點火燃燒器，采用直流空氣等離子體作為點火源，可點燃揮發份較低的(10%)貧煤，實現鍋爐的冷態啟動而不用一滴油，是未來火力發電廠點火和穩燃的首選設備，采用等離子點火燃燒器，點火和穩燃與傳統的燃油相比有經濟、環保、高效、簡單、安全幾大優點，等離子點火是燃煤鍋爐的首選設備，是目前燃油系統改造的最佳替代產品。