等离子体点火煤粉燃烧器工作原理
等离子体点火助燃技术
等离子体点火助燃技术
等离子体点火助燃技术是一种新型的燃烧增效方法。
其工作原理是在燃烧室中形成等离子体，通过等离子体中的高能粒子与燃料分子碰撞产生的自由基反应加速燃料的氧化反应，从而提高燃烧效率和能量释放率。
该技术可用于各种燃料，包括液体燃料、天然气和生物质燃料等。
目前已有多项研究表明，等离子体点火助燃技术可以显著降低燃料消耗和污染物排放，并提高动力输出和经济性。
因此，该技术在航空、汽车、工业燃烧等领域具有广泛的应用前景。
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等离子点火器工作原理
等离子点火器工作原理
等离子点火器是一种常用于点燃燃料的装置，它利用高压电场产生的等离子体来点燃燃料混合物。
其工作原理主要包括等离子体产生、传输和点火三个步骤。
首先，等离子点火器通过高压放电产生等离子体。
当高压电场加在两个电极之间时，电场强度超过气体击穿电压，气体中的自由电子被加速，与气体原子或分子碰撞，将其电离形成等离子体。
这种等离子体具有高能量和高温度，可以用来点燃燃料混合物。
其次，等离子体被传输到燃料混合物中。
等离子体产生后，需要将其传输到燃料混合物中，以点燃燃料。
传输等离子体的方法通常有两种，一种是通过电极直接将等离子体引入燃料混合物中，另一种是利用等离子体的电磁辐射来点燃燃料。
最后，等离子体点燃燃料混合物。
一旦等离子体传输到燃料混合物中，它会引发燃料的燃烧反应。
燃料混合物中的燃料和氧气在高温和高能量的作用下发生燃烧，释放出大量的热能和光能。
这样就完成了等离子点火器的工作，燃料开始燃烧，驱动发动机或其他设备运转。
总的来说，等离子点火器是一种利用高压电场产生等离子体来点燃燃料混合物的装置。
它通过产生、传输和点火三个步骤来完成点火过程。
等离子点火器在内燃机、火花塞点火系统等领域有着广泛的应用，是现代化工、交通运输等领域不可或缺的关键设备。
燃煤锅炉等离子煤粉点火技术
燃煤锅炉等离子煤粉点火技术
一、所属行业：电力行业
二、技术名称：燃煤锅炉等离子煤粉点火技术
三、适用范围：适用于干燥无灰基挥发分含量高于18％的贫煤、烟煤和褐煤等煤种的锅炉点火系统
四、技术内容：
1.技术原理
在直流强磁下产生高温空气等离子气体，用来局部点燃煤粉。
2.关键技术
等离子发生器。
3.工艺流程
等离子发生器利用空气做等离子载体，用直流接触引弧放电方法，制造功率达150kW 的高温等离子体，热一次风携带煤粉通过等离子高温区域被点燃，形成稳定的二级煤粉的点火源，保证煤粉稳定燃烧。
五、主要技术指标：
1.与该节能技术相关生产环节的能耗现状
无等离子点火系统时，锅炉每次冷态点火到正常运行需耗油60吨左右，等离子系统投运时，耗油仅10吨左右。
2.主要技术指标
（1）额定电压：0.38/0.36kV
（2）工作电流：290～320A
（3）额定功率：200kVA
六、技术应用情况：
该技术已先后应用50～600MW各等级机组锅炉200余台，总容量已突破70000MW。
七、典型用户及投资效益：
岱海电厂2×600MW机组锅炉节能技改投资额1000万元。
机组投入生产后，采用等离子点火装置一次冷态启动可节省燃油98吨，2台机组每年可节省燃油980吨。
年节能经济效益达500万元，投资回收期2年。
八、推广前景和节能潜力：
采用等离子点火装置，可以节约机组的燃料成本，特别是调峰机组，节油效果也十10
分显著。
此外，该技术还可克服投油点火不能投电除尘器的环保问题，因而具有明显节能潜力。
11。
等离子点火燃烧器讲义
一次风
I
等离子燃烧器 风箱
等 离 子 发
等离子弧
• 图3.1 等离子燃烧器示意图
如图3.1所示，等离子发生器产生稳定功率的直流空气等 离子体，该等离子体在燃烧器的中心筒中形成T＞5000K 的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，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，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E（E等=1/6E油）。除此 之外，等离子体有再造挥发份的效应，这对于点燃贫煤强 化燃烧有特别的意义。 根据有限的点火功率不可能直接点燃无限的煤粉量的问题， 等离子燃烧器采用了多级燃烧结构，如图3.1所示，煤粉 首先在中心筒中点燃，进入中心筒的粉量根据燃烧器的不 同在500 ～ 800kg/h之间，这部分煤粉在中心筒中稳定燃 烧，并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉的点火源， 并以次逐级放大，最大可点燃12T/H的粉量。
2.3 燃烧机理
III
II
I
• 等离子燃烧器燃烧机理图
根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速 相匹配的原则设计了多级燃烧器。它的意义在于应用多级 放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分 有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、 燃烧过程。实验证明运用这一原理及设计方法使单个燃烧 器的出力可以从2T/H扩达到10T/H。在建立一级点火燃烧 过程中我们采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬 中心区，10000℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴 随的物理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80%，其 点火延迟时间不大于1秒。 点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成败，在设计 上该燃烧器出力约为500 ～ 800kg/h，其喷口温度不低于 1200℃。另外我们加设了第一级气膜冷却技术避免了煤粉 的贴壁流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。该 区称为第一区。
等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用分析
等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用分析随着人们对环保和能源效率要求的不断提高，电站煤粉锅炉作为传统的燃煤锅炉，在运行过程中存在着许多问题，如烟气排放量大、煤粉燃烧不充分、燃烧效率低等。
传统的火焰点火方式往往会产生较多的氮氧化物和硫氧化物等有害气体，对环境产生危害。
为了提高燃烧效率，减少排放，降低对环境的影响，燃煤电厂需要采用先进的点火技术，其中等离子点火技术就是一种比较有效的选择。
一、等离子点火技术原理等离子点火技术是利用放电等离子体的高温、高压、高速等特性，在燃气燃烧时可以加速燃料和空气的混合，增强点火效率和火焰传播速度，从而提高燃烧效率，减少有害气体排放。
具体来说，等离子点火技术是通过产生等离子体，使其释放出的高能量电子碰撞气体分子，从而在燃气混合物中极大地增加了游离电子和活性分子的浓度，加速了化学反应，提高了燃气的燃烧速度和燃烧效率。
1.提高燃烧效率传统的煤粉锅炉容易产生煤粉堆积和煤粉不完全燃烧的问题，导致燃烧效率低下，同时排放出大量的烟尘和有害气体。
而采用等离子点火技术可以在点火时直接对煤粉及煤气进行充分混合，使得煤粉在燃烧时更加均匀，燃烧速度更快，燃烧效率得到提高，减少了煤粉堆积和不完全燃烧的问题，从而降低了烟尘和有害气体的排放。
2.改善煤粉点火情况煤粉锅炉点火时往往会遇到煤粉的点火率低、点火时间长的问题，甚至会发生点火失败的情况。
采用等离子点火技术可以在点火时产生高能电子，促进煤粉的点火和燃烧，加速火焰传播速度，改善了煤粉点火的情况。
等离子点火技术可以使火焰形成更加稳定，降低了煤粉锅炉运行中的不稳定因素，保证了锅炉的安全稳定运行。
3.减少对环境的影响采用等离子点火技术可以使燃烧效率得到提高，减少了煤粉锅炉的燃料消耗，同时降低了烟尘、二氧化硫和氮氧化物等有害气体的排放量，保护了环境和人民的健康。
特别是近年来国家对燃煤电厂的环保要求不断提高，采用等离子点火技术可以帮助燃煤电厂更好地满足环保标准，减少对环境的污染。
等离子点火系统及燃烧器课件10.21
我公司燃烧器为前后墙布置，采用对冲燃烧、旋流式燃烧器系统，风、粉气流从投运的煤
3
粉燃烧器、燃烬风喷进炉膛后，各只燃烧器在炉膛内形成一个独立的火焰。前、后墙分别布置 3 层东方锅炉厂第三代低 NOx 旋流燃烧器—HT－NR3 燃烧器，每层 6 只；同时在前、后墙各布 置一层燃烬风喷口，其中每层 2 只侧燃烬风（SAP）喷口，6 只燃烬风（AAP）喷口。前、后 墙最下面一层燃烧器布置等离子高能点火器。等离子点火装置具有锅炉启动点火及锅炉低负荷 稳燃两种功能，在锅炉达到最低稳燃负荷后，等离子装置可以退出运行，等离子燃烧器作为主 燃烧器使用。
中层：前、后 下层：前、后
工况
50%THA
40%THA
30%BMCR
HPO
磨煤机投运台数
3
3
2
5
燃烧器投运次序
中层：前、后 下层：后
中层：前、后 下层：后
中层：前、后
上层：后 中层：前、后 下层：前、后
思考题：1、商洛电厂燃烧器是什么型式、怎样布置的？画出布置简图。 2、每层燃烧器和磨煤机是如何对应的？ 3、燃烧器主要有哪几部分组成？ 4、大风量的作用是什么？ 5、二次风是通过什么手段调节的？燃烬风是通过什么手段调节的？
第三代低 NOx 旋流燃烧器 前后墙对冲布置
mm
待定
15
燃烧器数量（每排只数×层数)
6×6
16
最上排燃烧器中心到屏下端的距离
m
17 最上排燃烧器中心到烟窗中心的距离
m
18 最下排燃烧器中心到灰斗上沿的距离
m
19
锅炉下联箱中心线标高
m
20
冷灰斗的排渣口标高
m
21
等离子点火燃烧器系统及原理简介
等离子点火燃烧器系统及原理简介56?热机技术第2期2006年6月等离子点火燃烧器系统及原理简介内蒙古电力勘测设计院周军[内容提要]该文对等离子点火装置核心部件等离子点火燃烧器的点火原理,主要结构组成和辅助系统作出了详细论述,对了解等离子点火装置的应用有一定的参考价值.[关键词]等离子点火燃烧器阴极阳极线圈系统1前言大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等燃料来实现的,近年来,随着世界性的能源紧张,原油价格不断上涨,火力发电燃油愈来愈受到限制.因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核,为了有效减少重油或其它稀有燃料的耗量,必须采用与传统上完全不同的全新工艺.等离子煤粉点火燃烧器,采用直流空气等离子体作为点火源,可点燃挥发份较低的(1O)贫煤,实现锅炉的冷态启动而不用一滴油,是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备.本文结合烟台龙源电力技术有限公司的等离子点火煤粉燃烧器为例作以下论述,希望为大家提供参考.2点火机理等离子点火燃烧器是借助等离子点火发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器,与以往的煤粉燃烧器相比,等离子燃烧器在煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃,并将火焰在燃烧器内逐级放大,属于内燃型燃烧器,可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉,从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃.等离子点火发生器产生稳定功率的直流空气等离子体,该等离子体在燃烧器的中心筒中形成T~5000K的梯度极大的局部高温区,煤粉颗粒通过等离子"火核"受到高温作用,并在1O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,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E(E 等离子点火=1/6E燃油).除此之外,等离子体有再造挥发份的效应,这对于点燃贫煤强化燃烧有特别的意义.为解决有限的点火功率不可能直接点燃无限的煤粉量的问题,等离子点火燃烧器采用了多级燃烧结构,煤粉首先在中心筒中点燃,进人中心筒的粉量根据燃烧器的不同在5oo~8OOKg/h 之间,这部分煤粉在中心筒中稳定燃烧,并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉的点火源,并依次逐级放大,最大可点燃12T/H的粉量.由于等离子点火燃烧器采用内燃方式,燃烧器壁面要承受高温,因此加入了气膜冷却风,避免了火焰和壁面的直接接触,同时也避免了煤粉的贴壁流动及挂焦.为了减小燃烧器的尺寸,也可采取用一次风直接冷却的办法但须在燃烧器壁面上增加壁温测点,以防止燃烧器因超温而被烧蚀.燃烧器的长期壁温应控制在600度以内, 如果超温,可采取提高一次风速和降低一次风浓度的手段进行降温.等离子燃烧器的高温部分采用耐热铸钢,其余和煤粉接触部位采用高耐磨铸钢.3等离子点火燃烧器分类等离子点火燃烧器按功能可分为两类:a.仅作为点火燃烧器使用,这种等离子点火燃烧器用于代替原油燃烧器,起到启动锅炉和在第2期2006年6月热机技术?57?低负荷助燃的作用,采用该种燃烧器需为其附加给粉系统,包括一次风管路及给粉机;b.既作为点火燃烧器又作为主燃烧器使用,这种等离子燃烧器具有和a所述同样的功能,在锅炉正常运行时又可作为主燃烧器投入.采用此种方式不需要单独铺设给粉系统.等离子燃烧器和一次风管路的连接方式做成和原燃烧器相同,改造工作量小.4等离子燃烧器结构等离子燃烧器的核心原件是等离子点火发生器,通过它产生高温等离子电弧,主要有阳极组件,阴极组件,线圈组件三大部分组成,还有支撑托架配合现场安装.等离子发生器设计寿命为5～8年.阳极组件与阴极组件包括用来形成电弧的两个金属阳极与阴极,在两电极间加稳定的大电流,将电极间的空气电离形成具有高温导电特性等离子体,其中带正电的离子流向电源负极形成电弧的阴极,带负电的离子及电子流向电源的正极形成电弧的阳极.线圈通电产生强磁场,将等离子体压缩,并由压缩空气吹出阳极,形成可以利用的高温电弧.a.阳极组件阳极组件由阳极,冷却水道,压缩空气通道及壳体等组成.阳极导电面为具有高导电性的金属材料铸成,采用水冷的方式冷却,连续工作时间大于500小时.为确保电弧能够尽可能多的拉出阳极以外,在阳极上加装压弧套.b.阴极组件阴极组件由阴极头,外套管,内套管,驱动机构,进出水口,导电接头等构成,阴极为旋转结构的等离子发生器还需加装一套旋转驱动机构. 阴极头导电面为具有高导电性的金属材料铸成, 采用水冷的方式冷却,连续工作时间大于50小时.C.线圈组件线圈组件由导电管绕成的线圈,绝缘材料,进出水接头,导电接头,壳体等构成.寿命为5 年.5辅助系统5.1风粉系统5.1.1给粉机为满足等离子燃烧器对于煤粉浓度和均匀性的要求并能做主燃烧器使用,与等离子燃烧器相匹配的给粉机选择,应满足做主燃烧器使用时燃烧器的最大出力,100MW及以下等级的锅炉, 与等离子燃烧器匹配的给粉机额定出力2--~6t/h 为宜.对1O0MW及以上容量的锅炉,一般选用给粉机的额定出力在3--~9t/h为宜.5.1.2磨煤机对于新建机组,选定的点火用磨煤机,最低出力应能满足最低投入功率的要求,MPS中速磨宜采用可变加载型.根据磨煤机的型式,调整其出力和细度至最佳状态,例如:适当调整回粉门的开度,调整分离器开度,适当减小一次风量(但风量的调整应满足一次风管的最低流速,中速磨最低风量应保证容许的风环风速),对于MPS中速磨煤机还应适当调整碾磨压力.5.1.3暖风器主要应包括暖风器进出口风道的连接方式,支吊架的位置,整体重量,入口蒸汽管道尺寸及连接方式,出口疏水管道尺寸及连接方式,投运前是否需要对蒸汽管道进行吹扫等.5.1.4一次风系统a.应根据锅炉燃用煤种,炉型和容量,制粉燃烧系统各自的特点,进行系统配置,结构和参数选择.中储式制粉系统100MW及以下机组宜选择另设等离子燃烧器的系统.直吹式制粉系统宜采用主燃烧器兼有等离子点火功能的系统.b.采用直吹式制粉系统的锅炉,宜采用本炉冷炉制粉的方式.制粉用热风的来源,在有条件时宜采用邻炉热风,在邻炉来热风有困难时,宜在磨煤机人口热风道上或专设旁路风道上加装空气加热装置,将磨煤机入口风温加热至允许启磨温度.加热装置宜采用蒸汽加热器.如热风58热机技术第2期2006年6月温度要求教高时,可采取串联安装风道燃烧器等方式.C.磨煤机对应的所有煤粉输送管道,应设有进行冷态,热态输粉风(一次风)调平衡的阀门, 宜加装煤粉分配器等措施,以尽可能保持各输送管道内风速一致,煤粉浓度?致,煤粉细度一致. d等离子燃烧器在锅炉点火初期,燃烧的煤粉浓度较好的适用范围在0.36--~0.52kg/kg,最低不得低于0.3kg/kg.锅炉冷态启动初期,等离子燃烧器的一次风速保持在19m/s--~22m/s为宜.热态或低负荷稳燃时,一次风速保持24～28m/s为宜.5.1.5气膜风系统等离子燃烧器属于内燃式燃烧器,运行时燃烧器内壁热负荷较高,为了保护燃烧器,同时提高燃尽度,需设置等离子燃烧器气膜冷却风.气膜冷却风可以从原二次风箱取,也可从送风机引取.通过燃烧器气膜风人口引入燃烧器.气膜冷却风控制,冷态一般在等离子燃烧器投入O～30min,开度尽量小,以提高初期燃烧效率,随着炉温升高,逐渐开大风门,防止烧损燃烧器,原则是以燃烧器壁温控制在500--~600摄氏度为宜.5.1.6二次风系统对于单独设置等离子点火一次风管路(等离子燃烧器作为点火用燃烧器)的系统,除设置等离子燃烧器气膜风系统外,原则上还应设置二次风系统,其设计原则与电站锅炉常规燃烧器设计方案相同.5.2等离子空气系统压缩空气是等离子电弧的介质,等离子电弧形成后,通过线圈形成的强磁场的作用压缩成为压缩电弧,需要压缩空气以一定的流速吹出阳极才可能形成可利用的电弧.因此,等离子点火系统需要配备压缩空气系统,压缩空气的要求是洁净的而且是压力稳定的.压缩空气有空压机经过滤装置储气罐出口母管的管道分别送到等离子点火燃烧器,压缩空气压力要求在0.02Mpa左右,每台燃烧器压缩空气流量约为1.0NMs/min --1.5NM./rain.压缩空气系统同时设计有备用吹扫空气管路,吹扫空气取自图象火检探头冷却风机出口母管,用于保证在高负荷运行,等离子点火器停用时点火器不受煤粉污染.5.3等离子冷却水系统等离子电弧形成后,弧柱温度一般在5000K一10000K范围内,因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极,阳极必须通过水冷方式来进行冷却,否则会很快被烧毁.通过厂家实验总结出为保证好的冷却效果,需要冷却水以高的流速冲刷阳极和阴极,因此需要保证冷却水不低于0.3Mpa的压力.另外冷却水温度不能高于3O度, 否则冷却效果差.为减少冷却水对阴极和阳极的腐蚀,通常采用电厂除盐水作为冷却水源. 5.4其它相关系统除了以上系统外,等离子点火燃烧器正常运行还配备有以下电气,控制,监测系统:a.电气系统:主要是用来维持等离子电弧稳定的直流电源装置.其基本原理是通过三相整流电路将三相交流电源变为稳定的直流电源,由隔离变压器和电源柜两大部分组成,电源柜内主要由三相全控整流桥,大功率直流调速器,直流电抗器,交流接触器,控制PLC等组成.b.监控系统:包括监控燃烧器壁面温度的热电偶壁温测量系统,监测和控制一次风速的一次风测量系统.c.图像火焰监视探头用的探头冷却风系统.6结论通过对等离子燃烧器结构,系统和原理的了解可以看出,采用等离子点火燃烧器,点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点:经济:采用等离子燃烧器点火,可取消或减少炉前燃油系统,节约投资;环保:由于点火时不燃用油品,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;高效:等离子体内含有大量化学活性的粒子,可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧;第2期2006年6月热机技术?59?因此,等离子点火燃烧器具有经济,环保,高效,技术先进,操作运行维护简单的特性,是目前火力发电厂燃油点火系统改造的最佳设备.参考文献[1]烟台龙源电力技术有限公司等离子点火装置技术交流资料[23周军.《临河热电厂2x3OOMW供热机组工程初步设计等离子点火装置专题报告》地面上的植物"石油''科技日报2006—5—23众所周知,巴西在生物能领域颇有建树,80以上的车辆使用乙醇汽油,在巴西的大街小巷,奔驰着许多喝"酒"上路的乙醇/汽油混合燃料汽车.制造这种车用乙醇的原料有甘蔗,玉米等.其实,除了甘蔗,玉米,地球上还有许多植物可以为我们提供大量绿色生物能的能源.种树产"油"比如"柴油树"和"石油树".这些树有的能直接利用其树干流出的油来发动汽车,有些稍加提炼,就可作为燃料油.麻疯树:果实的含油率高达50--80,通过改造麻疯树基因中的"碳链",可生产出各类不同黏性的工业用油.一般每亩可提炼500公斤柴油.印度政府已划定4000万公顷土地用来种植麻疯树,希望能在5年内,以麻疯树油取代20的柴油消耗量.英国石油公司正耗资940万美元在印度研究麻疯树油.英国D1石油公司也在印度,印尼和菲律宾投资2000万美元研究替代能源,其中大部分款项用作研究麻疯树.我国西南地区也种植了大约10万亩,计划至2010年发展到1000万亩.,桉叶油:世界上现有600多种桉树,含油率高的约有50种.7份桉叶油,3份汽油的混合燃料可使普通小汽车的时速达到4O公里.我国自1980年开始引进桉树,至现已发展到170万公顷,植树15亿株,仅次于巴西跃居世界第二位.椰子油:椰油比其它燃油较黏稠和含有杂质及水分较高,需在发动机上装预热器和过滤器,使椰油进入发动机前降低油的黏性和杂质.菲律宾已经与美国合作开发出一种以椰子油为主要成分的"生物柴油".南太平洋岛国瓦努阿图也将椰油和柴油混合作燃油使用.油楠:树高30余米,心材部分能形成棕黄色的油状液体,颇似柴油.一般长到12至15米高就能产"油".一棵大树每采集一次,能得到"柴油"3公斤至4公斤.烧"柴"发电传统的火力发电厂使用煤炭或石油作燃料.现在,火力发电厂的燃料成员不断增多,其中就有人类司空见惯的植物,改烧煤燃油为烧"柴"燃草了.草——是欧洲和北美大陆生长的象草.这种多年生草本植物正在成为生物燃料发电的一支生力军.象草高约4米,植株上的银色叶子可燃性很强,其干草经过简单加工即可制成燃料用于发电,1公顷象草燃料产生的能量能替代36桶石油."柴"——则多种多样.在西班牙,用来火力发电的燃料从橄榄核,杏仁皮到葡萄核,应有尽有.现在,在西班牙首都马德里,有300多幢建筑物使用的火电都来自橄榄核.西班牙是世界最大的橄榄产地,故而因地制宜,打起了利用以往被废弃的橄榄核的主意,很有可能因此成为世界第一大橄榄核燃料产地.。
等离子体煤粉点火系统
等离子体煤粉点火系统（Plasma Ignition Pulverized Coal System, 缩写PICS）的核心装置由等离子体点火器(Plasma Ignitor,
缩写 PI)和等离子体燃烧器(Plasma Combustor, 缩写PC)组成。
等离子体点火器是等离子体的发生装置，又被称为等离子体
发生器，通常采用直流电弧放电的方式产生温度高达数千度的等离子
体，高速射入等离子体燃烧器，使得燃烧器内的煤粉迅速点燃。
等离子体燃烧器是将等离子体点燃的煤粉火焰放大并形成稳
定燃烧的装置。
来自等离子体点火器产生的高温、高焓等离子体进入
燃烧器的中心燃烧室，其高温使煤粉颗粒快速升温并产生爆裂，释放
大量煤粉挥发份后被迅速点燃，火焰经多级燃烧放大喷入锅炉炉膛。
一般情况下，等离子体燃烧器是在锅炉的喷燃器基础上设计而成。
停
止点火期间，不影响其正常使用，满足锅炉燃烧器的设计出力要求，
不影响锅炉的使用效率。
等离子体点火原理示意如图所示。
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等离子体点火煤粉燃烧器工作原理
一、点火机理
本装置利用直流电流（280---350A）在介质气压 0.01-
0.03Mpa 的条件下接触引弧，并在强磁场下获得稳定功
率的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一次燃烧筒
中形成 T＞ 5000K 的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，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，使混合物组成的粒级发生了变化，因而使
煤粉的燃烧速度加快，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E（ E 等 =1/6E 油）。
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，除此之外，等离子体对于煤粉的作用，可比通常情况下
提高 20% ～ 80%的挥发份，即等离子体有再造挥发份的效
应，这对于点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特别的意义。
二、等离子发生器工作原理
本发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴
极、阳极组成。
其中阴极材料采用高导电率的金属材料或非
金属材料制成。
阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金属
材料制成，它们均采用水冷方式，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。
其拉弧原理为：首先设
定输出电流，当阴极 3 前进同阳极 2 接触后，整个系统具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离开阳极时，电
弧在线圈磁力的作用下拉出喷管外部。
一定压力的空气在电
弧的作用下，被电离为高温等离子体，其能量密度高达
105～ 106W/cm2 ，为点燃不同的煤种创造了良好的条件。
、线圈 2 、阳极 3 、阴极 4 、电源
图 5-2-1等离子发生器原理图
三、燃烧机理
根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及
风速相匹配的原则设计了多级燃烧器。
它的意义在于应用多
级放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分
有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃
烧过程。
实验证明运用这一原理及设计方法使单个燃烧器的
出力可以从2T/H 扩达到10T/H 。
在建立一级点火燃烧过程中我们采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心
区， 10000℃的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物
理化学过程使煤粉原挥发份的含量提高了80%，其点火延迟时间不大于 1 秒。
点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成败，在设
计上该燃烧器出力约为500 ～ 800kg/h ，其喷口温度不低于1200℃。
另外加设了第一级气膜冷却技术避免了煤粉的贴壁
流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题，该区称为第
一区。
第二区为混合燃烧区，在该区内一般采用“浓点浓”的
原则，环形浓淡燃烧器的应用将淡粉流贴壁而浓粉掺入主点
火燃烧器燃烧。
这样做的结果既利于混合段的点火，又冷却
了混合段的壁面。
如果在特大流量条件还可采用多级点火。
第三区为强化燃烧区，在一、二区内挥发分基本燃烬，
为提高疏松炭的燃烬率采用提前补氧强化燃烧措施，提前补
氧的原因在于提高该区的热焓进而提高喷管的初速达到加大
火焰长度提高燃尽度的目的，所采用的气膜冷却技术亦达到
了避免结焦的目的。
第四区为燃烬区，疏松碳的燃烬率，决定于火焰的长度，
随烟气的温升燃烬率逐渐加大。
图 5-2-2 燃烧机理图
四、等离子点火燃烧系统组成
等离子燃烧器是借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉的煤粉燃烧器，与以往的煤粉燃烧器相比，等离子燃烧器在
煤粉进入燃烧器的初始阶段就用等离子弧将煤粉点燃，并将
周界风
火焰在燃烧器内逐级放大，属内燃型燃烧器，可在炉膛内无火焰状态下直接点燃煤粉，从而实现锅炉的无油启动和无油低负荷稳燃。
III II
中心筒撞击式浓淡块
一次风I
风箱
等离
等离子弧
子发
生器
图 5-2-3等离子燃烧器示意图
如图 5-2-3所示，等离子发生器产生稳定功率的直流空
气等离子体，该等离子体在燃烧器的中心筒中形成T ＞5000K 的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 3-10 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，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 E（E 等 =1/6E 油）。
煤粉首先在中心筒中点燃，进入中心筒的粉量根据燃烧器的不同在 500 ～ 800kg/h 之间，这部分煤粉在中心筒中稳定燃烧，并在中心筒的出口处形成稳定的二级煤粉的点火
源，并以次逐级放大，最大可点燃12t/h 的粉量。
为了扩大燃烧器对一次风速的适应范围，等离子燃烧器
的最后一级煤粉可不在燃烧室内燃烧而直接进入炉膛，因为
煤粉燃烧后的热量使得空气体积迅速膨胀，受燃烧器内空间
的限制，燃烧室内的风速会成倍提高，造成火焰扩散的速度
小于煤粉的传播速度而使燃烧不稳，当采取前面所述措施后，
有利于减小燃烧室内的风速，使燃烧稳定。
实际的运行实践
证明：采用最后一级煤粉进入炉膛内燃烧的结构，燃烧
的稳定度大大提高，对风速的要求降低了 30%，煤粉的燃烬度也大大提高。
煤粉的浓度影响煤粉的着火温度，在点火区适当提高煤粉浓度有利于点火。
等离子燃烧器内通过采用撞击式浓缩块获得点火区的相对较高浓度。
对于现场燃烧器前有弯头的锅
热电偶无弯板时的高
浓度煤粉位置
中心筒点火区
最后一级煤粉
有弯板时的高
浓度煤粉位置
一次风
炉，因弯头的离心浓淡作用及现场安装位置的限制，有可能会造成中心筒点火区的浓度降低，为了解决这个问题同时减小改造工作量，可在弯头内加入弯板或扭转板，改变进入点火区的浓度分布（如图 5-2-4 所示）。
图 5-2-4 扭转板示意图
由于等离子燃烧器采用内燃方式，燃烧器的壁面要承受高温，因此加入了气膜冷却风，避免了火焰和壁面的直接接触，同时也避免了煤粉的贴壁流动及挂焦。
为了减小燃烧器的尺寸，也可采取用一次风直接冷却的办法但须在燃烧器
壁面上增加壁温测点，以防止燃烧器因超温而被烧蚀。
对温
度的测量采用 K 分度凯装热电偶，热电偶的外径 3mm，具有很好的挠性，可直接伸到炉外热电偶导管插入到测点，再用螺母固定到导管上，具有良好的可更换性。
热电偶的测温
范围为 0～ 800℃,燃烧器的长期壁温应控制在 600℃以内，如果超温，可采取提高一次风速和降低一次风浓度的手段进行降温。
等离子燃烧器的高温部分采用高温耐热铸钢，其余和煤
粉接触部位采用高耐磨铸钢。
和现场管路连接时须正确选用
焊条型号。
等离子燃烧器按功能可分为两类：1、仅作为点火燃烧
器使用，这种等离子燃烧器用于代替原油燃烧器，起到启动
锅炉和在低负荷助燃的作用。
采用该种燃烧器需为其附加给
粉系统，包括一次风管路及给粉机；2、既作为点火燃烧器又作为主燃烧器使用，这种等离子燃烧器具有和1 所述同样的功能，在锅炉正常运行时又可作为主燃烧器投入。
五、磨煤机二期工程锅炉安装的是烟台龙源公司研制生产的等离
子煤粉点火燃烧器，选定 A 、 B 磨煤机作为点火用磨煤机。
点火前，应调整其出力和细度至最佳状态，适当调整回粉门
的开度、调整分离器开度，适当减小一次风量。
风量的调整
应满足一次风管的最低流速和允许的风环风速，还应适当调
整碾磨压力。
等离子燃烧器在锅炉点火启动初期，燃烧的煤
粉浓度较好的适用范围在0.36～ 0.52kg/kg ，最低不得低于0.3kg/kg 。
锅炉冷态启动初期，等离子燃烧器的一次风速保
持在 19m/s～ 22m/s 为宜。
热态或低负荷稳燃时，一次风速保
持 24～28m/s 为宜。
六、暖风器
暖风器作为制粉用热风的来源，在一次风机出口安装暖
风器的基础上在 A 侧冷风母管道上加装空气加热装置，将磨煤机入口风温加热至允许启磨温度。
加热装置采用蒸汽加热
器。