航天等离子点火系统成功投入应用
等离子点火技术应用及经济性分析
等离子点火技术的应用及经济性分析1 前言我公司2x135mw+3x410t/h机组采用钢球磨中储式制粉系统，锅炉采用直流低氮燃烧器，机组较低负荷运行，由于冷却水压力不稳定、拉弧不稳定，使得保护频繁动作，等离子不能正常起弧无法正常使用，每次锅炉启炉或低负荷运行时均使用柴油燃烧。
锅炉在启炉或低负荷稳燃时耗费了大量的柴油，为了降低发电成本，减少燃油，组织对锅炉配套的等离子点火装置进行调试投运，减少燃油费用近3000万元。
2 等离子点火装置简介2.1等离子点火机理等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.01～0.03mpa的条件下接触引弧，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 ＞50000k、温度梯度极大的局部高温区，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，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，这样就大大地减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
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（o2-、h2-、oh-、o-、h+）和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。
2.2等离子发生器的组成由线圈、阴极、阳极等组成。
其中阴、阳极材料均采用具有高导电率、高导热、耐氧化的金属材料制成。
阴、阳极均采用水冷方式冷却，以承受电弧高温冲击。
线圈在高温250℃情况下具有抗2000v的直流电压击穿能力，电源采用全波整流并具有恒流性能。
2.3等离子发生器的工作原理等离子发生器的点火原理为：在冷却水及压缩空气满足条件后，首先设定电源的工作输出电流(300～400a)，在一定输出电流条件下，当阴极在直线电机的推动下，与阳极接触后，电源按设定的工作电流矢能工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机推动阴极向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电，生成等离子体。
等离子点火系统
06
等离子点火系统应用前景与挑战
在不同领域的应用前景
航空航天领域
用于火箭发动机和航空发动机的点火系统， 提高发动机的可靠性和性能。
能源领域
应用于燃气轮机、锅炉等设备的点火系统， 提高能源利用效率和环保性能。
交通运输领域
用于汽车、船舶等交通工具的点火系统，提 高燃烧效率和动力性能。
工业领域
应用于工业燃烧设备的点火系统，如冶金、 化工、陶瓷等行业的燃烧器。
维护成本低
经济效益显著
通过提高燃烧效率、降低污染物排放 和减少能耗等措施，等离子点火系统 可为企业带来显著的经济效益和环境 效益。
系统结构简单，维护方便，可降低维 护成本和停机时间。
04
等离子点火系统设计及优化
设计原则与方法
安全性原则
确保系统在各种工作条件下都 能安全稳定运行，防止意外点
火或爆炸等危险情况发生。
通过改进电源设计、优化控制算法等方式，提高系统的可靠性和稳定 性。
推动等离子点火系统的应用拓展
积极推广等离子点火系统在各个领域的应用，促进相关产业的发展和 进步。
THANKS
感谢观看
典型案例分析
案例一
某型火箭发动机等离子点火实验 。通过对比实验，验证了等离子 点火系统相较于传统点火方式的 优越性，如点火可靠性、燃烧效
率等。
案例二
航空煤油等离子点火燃烧特性研 究。针对不同燃油类型，探究等 离子点火系统的适应性及燃烧特
性变化规律。
案例三
等离子点火系统在燃气轮机中的 应用。将等离子点火技术应用于 燃气轮机中，提高了燃烧室点火 性能和燃烧效率，降低了污染物
等离子点火系统
汇报人：XX
• 等离子点火系统概述 • 等离子点火系统组成及工作原理 • 等离子点火系统性能评价 • 等离子点火系统设计及优化 • 等离子点火系统实验研究与案例分析 • 等离子点火系统应用前景与挑战
等离子点火技术在200MW机组上的应用
圈 １ 等 离子发生器布置示 意围
３ 等 离子 点火 燃 烧器 系统 及 其对 安 装调 试 的要求
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 、 一二次风系统
等组成 ； 辅助系统 由载体 风系统、 却水 系统、 冷 图像 火检系统 、 一次风在线监测系统等组成。
的成功应用经验 ， 出了等 离子 点火装 置在 ２ ０ Ｗ 机 组上 提 ０Ｍ
烧器 ， 组织浓度燃烧井采用多个喷 口， 每角燃烧器沿
的安装 、 调试和运行要 求 以及 存 在 的问题 ， 结合 实际运行论 述 了中间储仓式制粉 系统应 用等 离子点 火装置的技术 特点 ，
高度分为上、 下两组 ， 口从上至下依次为 ３— ２ 喷 ３—
在 ２号炉试运初期 ， 为确保安全 、 稳定地点燃 ， 不发生炉膛爆燃、 不发生二次燃烧 、 不发生燃烧器结
２ 机组设备及系统 简介
郑州新力电力有限公司三期工程设计 的 １２号 、 锅炉（ Ｇ ６０ １ ． — ７ 为超高压、 Ｗ Ｚ７／ ３７ １ ） 自然循环、 单汽 包、 直流燃烧器四角切圆燃烧、 平衡通风、 固态排渣、
流（ 大于 ２０ ） ０Ａ 在介质气压大于 ０ ０ Ｍ ａ的条件下 ．１ Ｐ
出力方面及燃烧工况与原来保持一致 。根据原主燃 烧器的结构 ， 等离子发生器采用轴 向插入方式， 如图 １ 所示。其余相应 四角布置了泡沫雾化油枪。
通过阴极和 阳极接触引弧 ， 并在强磁场下 获得稳定
功率的直流空气等离子体 。其连续可调功率范围为 ５ １０ Ｗ， Ｏ一 ５ｋ 中心温度可达 ６０ ℃。一次风粉送人 ００ 等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后 ， 浓相煤粉 使 进入等离子火炬 中心 区并迅速着火 ， 为淡相煤粉 并 提供高温热源， 使淡相煤粉也迅速着火 ， 最终形成稳 定 的燃烧火炬， 而代替燃油起 到锅 炉点火启动及 从 低负荷稳燃的效果。
等离子点火技术的应用一例
法：
低 负荷 稳燃 用 油每年 约 为 （ ０ ～ ６０ ０ ｔ 因此 拟 使 ５０ ０ ０ ） ， 用 等 离子点 火技 术 实 现 无 油 或少 油点 火 ， 提高 机 组 经
济性 。
（ ） 离子 点 火 燃烧 器 由等 离 子 发 生器 和煤 粉 燃 １等 烧器 构 成 。等离 子发 生 器 的 电功 率 为 （ ０ ５ ） Ｗ 。 ５ ～１ ０ ｋ 根据 锅炉 实际情 况 ， 确定 将 Ａ 层 ４支 主燃 烧 器 改装 为
护套 管 。 Байду номын сангаас
（ 容积 １ ｎ ） ２ｒ。 和冷 却器 （ 安装 于 冷 却水 箱 回水 人 口， 换
热面 积约 １ ） ２台配冷 却水 泵 （ 程 ５ ｌ流 量 ８ ０ｍ ， 扬 ０ｒ， ｌ ０ ｔｈ ， 为备用 。冷却 水 为除盐 水 ， 自主厂 房 固定 端 ／ ）互 取
锅炉 除盐水 补水母 管 ， 力保 持 在 （ ． ～０ ４ ＭＰ 压 ０ ２ ． ） ａ之
３ ）美 国 Ａ＆Ｍ 公 司（ 阀体 材料 做不 到 ＷＢ ６铜材 ３ 料， 只能 采用 ｗＣ Ｂ碳 钢材 料 ） 。
世界 上著 名 的专 业 生 产 厂有 ： ｔ 的 Ｂ ｉ Ｅ本 ａｌ 司 ； 国 ｙ公 美 Ｃ １ 下 的索 尔索公 司 。 Ｃ名 （ ） 表 阀 中国 不 少 的仪 表 阀 门厂 均 可 以生 产 并 ９仪 且具 有相 当运 行业 绩 ， 适应 参数 已达到 温度 ６ ０℃ ， 其 ０ 压力 为 ３ ａ 温度 ６ ０℃相 对应 的压 力为 ２ ａ ３ＭＰ ， ５ １ＭＰ ，
（ 下转 第 ８ ４页 ）
（） 离子载体 （ 气） 求压 力稳定 、 净 （ ４等 空 要 洁 无
等离子点火技术在火电厂的实践应用
圃 圆 怿
耗 ， 唐洛 阳热 电发 电有 限 责任 公 司对 现有 点 火 系统 进行 改 造 ， 采 用 水冷方 式 ， 大 以 以承受 电弧 高 温冲 击 。 圈在 高温 ２０℃情 况下 具 线 ５ 实现 无油 或少 油 点火 。 有 抗 ２００ 的 直流 电压 击 穿能 力 ， ０ Ｖ 电源 采用 全波 整 流并 具有 恒 流 性 能 。其 拉 弧原 理 为 ： 先 设定 输 出 电流 ， 阴极 ３ 进 同 阳极 ２ 首 当 前
匡 习 大唐 洛 阳热 电厂 装 机容 量 ２ ０ Ｍｗ 供 热机 组 ， 为 豫西 电 ２２ 等 离子 发 生器 工 作原 理 ×３ ０ 作 ． 本 发生 器 为磁 稳 空 气 载 体等 离 子 发 生器 ， 由线 圈 、 极 、 它 阴 阳
数 为 ｌ ， 均 启动 油 耗 和低 负荷 助 燃 用 油达 ２ １ １ ， ５次 平 ４ 由此 造 成 极 组 成 。其 中阴 极材 料 采用 高 导 电率 的金 属 材料 或 非金 属材 料 制 ｔ 一 风一 直接 平均 燃料 成本 １ ３ 万元 ／年 。 节约 机组 启停 过程 中燃 油消 成 。阳极 由高 导 电率 、 导 热率 及 抗氧 化 的金 属 材料 制 成 ， 们 均 ３ ２ 为 高 它
Ｊｕｎ！ ｌ ｔ 堡 ｓＴａ ｈａ。
等 离子 点火技术在 火 电厂 的实践 应用
雷宁波 李振 国
（ 安建筑科技大 学， 西 西安 ７０５） 西 陕 １０ ５
摘
要： 通过对等 离子点火系统工作 原理的介绍 ， 以及 该技术在大唐洛 阳热 电厂 ２ ０ ×３ ０Ｍｗ 供热燃煤机 组锅炉上 实际应用效 果分析 ， 证实
第 在该 区 内一般 采用 介 质气 压 ０ １ ． ａ的条 件 下接 触 引弧 ，并在 强磁 场 下 获得 以及 燃烧 器 的烧蚀 问题 。 二 区为 混合 燃烧 区 ， ． ｔ００ ＭＰ ０ ３ 浓 的 将浓 粉 掺入 主点 火燃 烧 器燃烧 。 三 区为 强化燃 第 稳 定功 率 的直 流空 气等 离 子体 ，该等 离 子体 在燃 烧 器 的一 次燃 烧 “ 点浓 ” 原则 ，
等离子点火系统在600MW超临界直流锅炉上的应用
图 ｌ 等离子发生器 等 离 子 点 火 装 置 的 阴极 进 退 执 行 机 构 的 控 制 及
电 弧 电功 率 的控 制 ， 却 风 、 却 水 的 监 视 均 由 同 一 冷 冷
台计 算 机 控 制 系 统 完 成 。
１３ 系统 及设备 布置 ．
国 电常 州 发 电 有 限 公 司 一 期 工 程 （ Ｏ ２Ｘ６ Ｏ Ｍｗ ）
维普资讯
２０ ０ ７年 １月
电
力
设
备
Ｊ ｎ ２ｏ ７ ａ． ０
第８ 第 １ 卷 期
Ｅｅ ｔｃ ｌ ｑ ｉｍｅ ｔ ｌ ｒ ａ Ｅ ｕｐ ｎ ｃｉ
ＶＯＩ８ ＮＯ． ． １
等离子点火系统在６０Ｍ ０ Ｗ超临界直流 锅炉上的应用
顾 山 ， 孙 建， 刘二雄
１ 一线圈 ；一阳极；一 阴极 ２ ３
１ 等离子煤粉点火及稳燃技术的基本原理
１ １ 等离子煤粉点火机理 ．
等 离 子 点 火 装 置 利 用 直 流 电 流 在 一 定 介 质 气 压 的 条 件 下 接 触 引 弧 ， 在 强 磁 场 控 制 下 获 得 稳 定 功 率 并 的定 向流 动 空 气 等 离 子 体 ， 等 离 子 体 在 点 火 燃 烧 器 该 中形 成 温 度 大 于 ４０ ０ Ｋ 的梯度 极 大 的局 部 高 温 火 核 ， ０
释放 出挥 发 物 ， 造 挥 发 分 ， 使 煤 粉 颗 粒 破 裂 粉 碎 ， 再 并 从 而 迅 速 燃 烧 。 由 于 反 应 是 在 气 固两 相 流 中进 行 ， 高
温等离子体使混合 物发 生 了一 系列物 理化学 变化 ， 从
而使 煤 粉 的燃 烧 速 度 加 快 ， 到 点 火 并 加 速 煤 粉 燃 烧 达
浅谈等离子点火系统在火电厂应用
浅谈等离子点火系统在火电厂应用摘要：在低碳环保的社会理念指导下，对某电厂等离子点火、常规点火、微油点火在试运行投资和投资总费用等方面进行分析，等离子点火方案给电厂带来了显著的社会效益和经济效益。
关键词：等离子点火；常规点火；微油点火1引言长期以来，火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃消耗大量的燃料油。
电站锅炉的启停及低负荷稳燃一直是燃料油消耗的大户，也大大增加了电厂的生产成本。
2等离子煤粉点火机理等离子点火装置利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧，并在强磁场控制下获得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温度大于4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子体火核时，在千分之一秒内迅速释放出挥发物，再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
由于反映是在气固两相流中进行，使煤粉的燃烧速度加快，大大的减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。
3等离子点火在电厂应用对于新建机组，由于在试运期间要经过锅炉吹管、整定安全阀、汽机冲转、机组并网、各项分步试验、试运行、消缺等许多阶段，此期间由于锅炉无法完全断油运行，因此要耗费大量的燃油，如果在机组试运初期投入等离子点火系统，将可以大大降低试运期间的燃油消耗，产生巨大的经济效益。
以下计算某电厂以标煤795元/t、油价7000元/t、成本电价0.23元/KWh、年运行5500小时计算。
①常规点火方案常规点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：运行费用：(4000+2000)×7000=4200万元总费用4200=4200万元②微油点火方案微油点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：燃油费用为：(4000+2000)×(1-90%)×7000 =420万元标煤消耗: (4000+2000)×90%× 41800/29271=7711吨标煤费用为：7711×795 =613万元制粉单耗：20 kWh/t；电价格为0.23元/kWh耗电费用：7711×20×0.23 = 3.55万元总费用：420+613+3.55=1036.55万元③等离子点火方案等离子点火方案在基建及试运期间所需费用分列如下：标煤消耗: (4000+2000)× 41800/29271=8568.2吨标煤费用为：8568.2×795 =681.2万元制粉单耗：20 kWh/t；等离子燃烧器耗电：20 kWh/t；电价格为0.23元/kWh耗电费用：8568.2×(20+20)×0.23 = 7.88万元总费用：681.2+7.88=689.08万元等离子点火和微油点火与常规点火方案在基建及试运期间总费用如下：各种方案总费用表投产后的经济性分析：①常规点火油系统运行及维护费用常规350MW冷态启动一次约需6小时(含清洗时间)，耗油约50吨，根据目前国内两台350MW级机组年平均起停次数为5次，则燃油耗费：50×5×7000=175万元供油泵耗电增加：90kW供油泵耗电增加费用：90×6×5×0.23＝0.0621万元一年的总费用：175+0.0621=175.0621万元②微油点火系统运行及维护费用a) 气化小油枪点火运行费用每小时耗油费用：单只气化小油枪出力为100 Kg/h数量：4台耗油费用：0.1×4×7000=2800元气化小油枪每小时运行总计费用：2600元按两台机组气化小油枪每年工作100小时计算, 气化小油枪运行费用为26万元/年(因气化微油点火的压缩空气、油系统由厂用压缩空气和炉前油系统接出，这一部分的运行费用忽略不计)。
等离子点火与微油点火的应用
等离子点火与微油点火的应用一、等离子点火与微油点火的工作原理1、等离子的点火原理是：利用直流电流在等离子载体空气中接触引弧，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温区，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，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和成分发生变化，有助于加速煤粉的燃烧，大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。
这样就可以用很低的能量点燃部分煤粉。
然后，以内燃，逐级放大的方式，将整个燃烧器点燃，实现用等离子弧直接点火的目的。
2、气化微油点火燃烧器的工作原理是：先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪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。
气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达1500～2000℃。
微油气化油枪燃烧形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，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。
满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。
二、等离子点火与微油点火的系统组成1、等离子点火系统主要有：等离子体点火燃烧器、等离子体发生器、等离子体电源及控制系统、冷炉制粉系统、风粉在线检测系统、压缩空气系统、循环冷却水系统以及火焰检测等系统构成。
等离子燃烧器改造一般布置在下层原主燃烧器位置，将该下层燃烧器一部或全部改造为等离子燃烧器，600MW以下的锅炉，一般每台炉设2～6台等离子燃烧器，800MW以上锅炉一般设8台等离子燃烧器。
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航天等离子点火系统成功投入应用
近日，由中国航天科技集团公司下属航天神洁（北京）环保科技有限公司（简称航天神洁）设计研制的大功率可调节等离子点火系统，在神华国能宁夏煤电公司鸳鸯湖电厂燃煤锅炉一号机组成功点火并投入应用，标志着中国航天研发的具有全部自主知识产权的新一代等离子点火系统正式进入燃煤锅炉点火工程化应用阶段。
这是航天等离子技术首次在燃煤发电领域实现转化应用，将助力燃煤发电行业的节能环保工作。
现有等离子点火技术无需使用或只需使用少量重油助燃，相比于传统的重油点火方式具有节能环保、经济高效的特点和优势，在国内燃煤发电领域已经有广泛应用，但现有传统的等离子点火技术对煤品种类和煤粉浓度的要求较高，对于复杂点火环境的适应性较差。
航天神洁的技术团队充分发挥航天几十年来在飞行器地面
环境模拟试验中积累的等离子技术研究经验，与宁夏煤电公司密切配合，结合燃煤发电领域具体实际，联合开展技术试验攻关，成功实现此次大功率可调节等离子点火系统在燃煤发电领域的应用。
该点火系统可实现锅炉在无油情况下点火和低负荷稳燃工作，不仅能够为电厂节省燃油系统的建设投资、助力节能减排，
而且可以实现不同煤品种类和煤粉浓度条件下的顺利高效点火，为发电企业降低燃煤发电成本、实行更加严格的排放标准提供了技术解决方案，具有广阔的市场前景。