电厂等离子体点火系统介绍
火电厂等离子点火系统简介及其电气设备的运行
火电厂等离子点火系统简介及其电气设备的运行作者：田增魁来源：《电子技术与软件工程》2018年第22期摘要大型火电厂锅炉的点火和稳燃大多都是采用燃烧重油来实现的。
随着油价的不断升高，火力发电燃油成本也越来越高。
为了减少油耗，引进等离子点火技术，利用直流电将以压缩空气为介质的气体电离，产生功率稳定、定向流动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局部高温区，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧。
本文着重介绍等离子点火系统的构成和工作原理，以及电气设备的运行与维护。
【关键词】等离子点火器等离子燃烧器变压器控制柜电弧大型火电厂锅炉的点火和稳燃大多都是采用燃烧重油来实现的。
近年来，原油价格不断上涨，火力发电燃油成本也越来越高。
电厂为了更好地保证自身竞争力，必须要设法减少燃油损耗，降低运营成本。
而等离子点火技术则有效地解决了这一问题。
河北华电石家庄鹿华热电有限公司（以下简称“鹿华热电”）采用了武汉天和技術股份有限公司生产的THPI-300/600-01型等离子点火装置，利用仪用压缩空气等离子体作为热源，实现助燃，达到节油降本目的。
1 等离子点火系统主要构成等离子点火系统由等离子点火设备及其辅助系统组成。
等离子点火设备由等离子发生器、等离子点火燃烧器组成，辅助系统主要由压缩空气系统、冷却水系统、供配电系统（含隔离变压器、等离子电源柜、电抗器等）、图像火检系统、监控系统、控制系统、冷炉制粉系统等组成。
2 等离子点火技术介绍2.1 点火机理等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子、原子团、离子、电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。
除此之外，等离子体还有再造挥发份的效应，可使煤粉挥发份析出量比通常情况下提高20%～80%，这对于点燃低挥发份煤粉、强化燃烧有特别的意义。
THPI-300/600-01型装置利用直流电将以压缩空气为介质的气体电离，产生功率稳定、定向流动的直流空气等离子体，该等离子体在燃烧器的一级燃烧筒中形成温度大于4000K、梯度极大的局部高温区，煤粉颗粒通过该等离子体“火核”受到高温作用，能在10-3秒内迅速释放出大量挥发份，同时也使煤粉颗粒破裂粉碎。
锅炉｜电厂锅炉应用等离子点火的技术
锅炉｜电厂锅炉应用等离子点火的技术电力百科第 67 期：点火系统1. 等离子点火系统及原理1.等离子点火系统及原理1.1 等离子点火系统在等离子点火系统当中，主要由等离子发生器、直流电源、点火燃烧器、控制系统等部分组成。
其中，等离子发生器能够对50kW~150kW电功率的空气等离子体进行产生，直流电源能够将三相380V的交流电源整合成直流电源，向发生器供电。
点火燃烧器配合等离子发生器使用，对煤粉进行点燃。
控制系统采用了数据总线、通信接口、CRT、PLC等部分构成，能够实现全数字化自动控制。
系统具有50kW~150kW的输出功率，且连续可调。
压缩空气压力在0.12MPa~0.4MPa，流量在150m3/h以上，且能够保持洁净无油。
冷却水压力在0.3MPa以上，流量在10t/h 以上，t在40℃以下。
1.2 等离子点火原理在等离子点火装置当中，对直流电源进行利用，基于相应的介质气压条件接触引弧，在强磁场控制下，对稳定功率定向流动空气等离子体进行获取，采用磁压缩、机械等方法，向需要点火的位置送入等离子体射流，在点火燃烧器当中，能够达到4000K以上具有极大梯度的局部高温火核，当等离子火核与煤粉颗粒相接触，煤粉颗粒会对挥发物进行迅速释放，劈裂粉碎再造挥发充分，从而被快速点燃。
在等离子发生器当中，采用了阳极、阴极、线圈等部分，在发火原理上，基于相应的输出电流条件，中心阴极和阳极进行接触，系统达到短路的状态，阴极和阳极缓慢分开的过程中，会有电弧产生，在线圈磁场的作用下，将电弧拉出喷管外部。
在电弧的作用下，压缩空气受到电离，产生高温等离子体，从而使煤粉产生了被点燃的可能性。
在设计过程中，采用进退执行机构控制点火装置的阴极，同时控制电弧电功率。
此外，还利用相同的计算机控制系统，监视冷却水、冷却风等。
2. 等离子点火技术的实际应用2.1 技术改造在电厂锅炉对等离子点火技术的应用中，对老机进行技术改造是一项重要的内容。
等离子点火系统
三 、等离子点火系统的投入
1 等离子系统冷却水泵的启动、运行及停止
启动
（1）检修工作已结束，工作票已终结； （2）冷却水系统已投入运行； （3）冷却水泵手动盘车灵活，冷却水泵注水； （4）检查有关温度表及压力表完好，开启压力表和压力开关一次门； （5）测等离子冷却水泵电机绝缘合格后送电； （6）将等离子冷却水泵控制开关置“远控”位； （7）启动一台等离子冷却水泵； （8）检查水泵及电机运行正常，冷却水系统管道无泄露，冷却水母管压力 0.5Mpa左右； （9）投入另一台泵“联锁”； （10）检查开启各角等离子点火装置冷却水进、回水门； （11）检查各角等离子冷却水压力正常，无泄漏现象。
3）高效：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；
4）简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了 运行方式；
5）安全：取消炉前燃油系统，也自然避免了经常由于燃 油系统造成的各种事故
(1)阳极 (4)可更换阴极头 (3)线圈 (5)直线电机 (2)阴极
等离子体 电弧 放电腔
(8)进水口
(9)出水口 (7)压缩空气进口
(6)电源
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。
等离子点火系统
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。
火电厂等离子点火系统说明书
2×600MW级机组工程等离子点火系统说明书V 1.02010年05月-3-目录安全说明 (5)1 前言 (6)2 等离子点火系统主要构成部分 (7)3 等离子点火系统设备 (7)3. 1 等离子发生器 (7)3.2 等离子燃烧器 (9)3.7 冷炉制粉暖风系统 (14)3.8 图像火检冷却风系统 (15)图像火检冷却风取自锅炉煤火检冷却风系统。
(15)3.9 监控系统 (15)4 等离子点火系统的安装 (16)4.1 设备到货及现场保管 (16)4.2 等离子点火系统设备的安装 (17)5 等离子点火系统的调试 (21)5.1 启动前辅助系统和控制系统的调试 (21)5.2 等离子点火功能的燃烧器及其系统点火试运 (26)5.3 等离子燃烧器的整套启动试运 (27)6 等离子点火系统的操作 (28)6.1 远方控制： (28)6.2 运行操作要点： (29)6.3 运行操作中注意问题： (29)6.4 THP-600-2型等离子装置运行保护定值及技术参数 (30)7 等离子点火系统的维护 (31)7.1 等离子发生器的日常维护 (32)7.2 等离子发生器检修与维护前的准备 (32)7.3 等离子发生器检修 (32)7.4 发生器的进回水管的维护 (37)7.5 等离子发生器常见故障及排除。
(37)7.6 辅助系统的日常维护 (37)安全说明声明：本说明书列出了锅炉等离子点火及稳燃装置系统（以下简称；等离子点火系统）安全和可靠运行所需的最基本的措施，在对等离子点火系统设备检修维护时使用了未经厂家认可的零件，或是由不具备资格的人员进行不正确的操作将会增加出现危险的可能，这将导致事故的发生及设备损坏。
本手册所有安全提示请严格遵守。
请仔细阅读本说明书所提供的安全信息。
本说明书的解释和修改权归武汉天和技术股份有限公司。
警告!1 前言我国煤炭资源相对丰富，而石油资源相对短缺；以煤代油是我国一项非常重要的能源政策，研究开发推广以煤代油的技术和产品是我国正在执行的长期能源战略的一部分。
电厂等离子体点火系统介绍
• 提高煤粉燃尽率：提高风压、提高电压、提高
电流、提高功率
2.等离子燃烧器调整
2.1调整原则：
• 在保证燃烧器结焦的前提下，尽量提高燃尽率
2.2标准等离子火焰：
• 燃烧器壁温在100℃-300 ℃之间 • 图像火检为粉包火状态 • 燃尽率较高、燃烧稳定
2.3实际中的调整：
• 冷炉启动或燃烧不好时：降低一次风量、提高
8 14 J3
12 13
A-19
14
8
J4
13 12
设定电流
A-20
A-22
实际电压
V1
+-
A-45
A-36
A-43
A-39 A-40
分流器
电抗器
- A1 + 1C1 1D1
K1
61 62 71 72
工程名称
文件名称
设计 校对 审核
贾锦 李本伟 李本伟
等离子电源柜S400J-Y
版本标记
V1.0
原理接线图1
• 系统的压力表、压力开关的定期校验
电源柜、隔离变的维护 ：
• 对电源柜、隔离变所处环境制冷、通风装置进
行检查，确保制冷效果
• 对各柜子内进行线路检查 • 对各柜内进行除尘
风机水泵的维护
• 按厂家说明书对风机及水泵进行维护 • 对风机水泵出口的压力表、压力开关进行校验 • 定期清理风机入口滤网
所谈感受 仅为抛砖引玉
1.2电压调整原则：
• 电压与拉弧间隙、电弧长度成正比 • 运行中进阴极维持最佳电压300V、新阴极除外 • 电压调整范围250V-360V
1.3载体风调整原则：
• 风压要大小适中，每台发生器的风压有差别 • 风压在一定范围内与电弧稳定度成反比 • 风压在一定范围内与电弧长度正比 • 参考值11kpa、最佳值要根据实际工况摸索
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
等离子点火系统介绍
等离子点火系统介绍等离子点火系统的核心是等离子体发生器。
这个发生器由一个高压线圈和一个磁芯组成。
当系统供电后，高压线圈通过放电产生高能量的电磁场，进而在线圈上产生高频交流电流。
这个高频电流会通过点火线圈的端子传输到火花塞上。
火花塞是等离子点火系统的另一个重要组成部分。
它包含一个中心电极和一个接地电极。
当高频电流通过火花塞时，会在电极间产生一个高能量的电弧，形成一个强大的火花。
这个火花能够点燃燃料混合物，引发爆燃，从而使发动机正常工作。
相较于传统的点火系统，等离子点火系统具有几个重要的优点。
首先，它可以产生更强的火花。
高能量的火花能够更快速地点燃燃料混合物，提高燃烧效率，减少能源的浪费。
其次，等离子点火系统的点火能力更加可靠。
它能够在各种温度和湿度条件下始终提供稳定的点火性能，保证发动机的正常启动和工作。
此外，等离子点火系统还具有更长的寿命。
它的内部电路设计精密，使用寿命更长，维修和更换成本更低。
除了以上优点，等离子点火系统还具有更多的创新特点。
首先，它具有适应性强的特点。
它可以适应不同类型的发动机和燃料，如汽油、柴油和液化石油气等。
其次，等离子点火系统可以实现分段点火。
通过控制点火时间和火花强度，可以根据发动机工作状态和负载情况，实现最佳的点火效果和燃烧效率。
此外，等离子点火系统还可以与其他控制系统集成，如燃油喷射系统和排放控制系统，以提高整体发动机的性能和燃烧效率。
总结来说，等离子点火系统是一种领先的点火技术，采用高能量的等离子体点火，提高了燃料燃烧效率和发动机性能。
它的优点包括强大的点火能力、可靠性高和寿命长等。
未来随着技术的进一步发展和应用的推广，等离子点火系统将在汽车等内燃机领域发挥越来越重要的作用。
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M
M
水泵A 水泵B
风粉控制柜 总气阀
#1+清扫阀 #1-清扫阀 #2+清扫阀 #2-清扫阀 #3+清扫阀 #3-清扫阀 #4+清扫阀 #4-清扫阀
电厂低压变电、配电柜
#1 隔离变
电源控制柜
PROFIBUS
#2 隔离变
#3 隔离变
PROFIBUS
电源控制柜
电源控制柜
#1角 点火器 接线盒
#1角 点火器
等离子燃烧器点火原理
二次风
二次风
一次风
等离子发生器
热电偶
无弯板时的高浓度煤粉位置
最后 一级煤
中心筒点火区 有弯板时的高浓度煤粉位置
一次风
3.电源及控制系统 • 工作原理：三相全桥整流恒流源
• 特点：回路串联电抗器可短路工作
• 工作参数：设定电流、设定间隙
• 电源组成：直流调速器、PLC、电抗器、
图号 DYG-01-01
工艺 标准化 批准
郑丽丰
共3张
第1张
烟台龙源电力技术有限公司
D4
进发生器阴极 A-09 I2.4 退发生器阴极 A-11 I2.5 增发生器间隙 A-13 I2.6 减发生器间隙 A-15 I2.7
2M
1M
EM221 数字量输入模块
I0.4
I0.0
I0.5
I0.1
I0.6
I0.2
AQW4 A-33 实际电压
A-32 AQW6
A-35 实际间隙
A-34
郑丽丰
图号 DYG-01-02
共3张
版本标记 V1.0
烟台龙源电力技术有限公司
第2 张
等离子控制系统
工业电视 TV
视频切换器
全炉膛 火检探头
四画面分割器
DC12V 电源
CCD电源
CCD电源
CCD电源
CCD电源
#1角等离子 火检探头
工程名称
文件名称
设计 校对 审核
贾锦 李本伟 李本伟
等离子直流电源柜S400J-Y
原理接线图2
工艺 标准化 批准
M
M0
D6
L+
PE
I0
M1
EM232 模拟量输出模块
I1
D7
M
M0
L+
PE
I0
M1
EM232 模拟量输出模块
I1
AQW0 A-29 设定电流 A-28
AQW2 A-31 实际电流 A-30
5U1 5V1 5W1
4W1
4U1 4V1
1V1 1W1
1U1
110
109
M 冷却风扇
工作电源
40 39 运行 38 ON/OFF 37 24V 34 0V 35
ON/OFF 运行使能 状态指示 风机合闸 阴极前进 阴极后退 内部使用 备用
La N1
1 F2
2
A2 K2
A1
13 J5
14
13 J6
14
等离子发生器简图
(1)阳极 (4) 阴极头
(3)线圈 (5)直线电机 (2)阴极
等离子体 电弧 放电腔
(8)进水口
(9)出水口 (7)载体风
(6)电源 配风磁环
拉弧原理
2.等离子燃烧器
• 特点：内燃式、多级、气膜冷却 • 工作原理：点燃并再造挥发份 • 工作参数：磨煤机出力、出口风温、
一次风量、二次风量
#2角等离子 火检探头
#3角等离子 火检探头
#4角等离子 火检探头
DCS 工作站
DCS通讯卡
DCS
MODBUS
AI DO DI
S7-300 PLC
触摸屏
#1角
燃 烧 器 热 偶
#2角
燃 烧 器 热 偶
#3角
燃 烧 器 热 偶
#4角
燃 烧 器 热 偶
高压风机 控制柜
M
M
高压风机A 高压风机B
水泵 控制柜
La
1 F3
2
1L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3
2L Q0.4 Q0.5 Q0.6
3L Q0.7 Q1.0 Q1.1 PE
N
L
6ES7 214-1BD23-0XB0
1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 M
8 14 J3
12 13
A-19
14
8
J4
13 12
设定电流
A-20A-22实际电压V1+-
A-45
A-36
A-43
A-39 A-40
分流器
电抗器
- A1 + 1C1 1D1
K1
61 62 71 72
工程名称
文件名称
设计 校对 审核
贾锦 李本伟 李本伟
等离子电源柜S400J-Y
版本标记
V1.0
原理接线图1
电厂锅炉等离点火
系统介绍
主要内容
•一.等离子点火系统组成 •二.等离子点火基本原理 •三.等离子点火运行调整 •四.等离子点火故障诊断 •五.等离子点火设备维护
一.等离子点火的系统组成
• 1. 等离子发生器 • 2. 等离子燃烧器 • 3. 电源及控制系统
二、等离子点火基本原理
1.等离子发生器 • 工作条件：水、电、风 • 工作原理：机械、电磁、热压缩 • 工作参数：电流、电压、风压
L+
本控／遥控 启动 停止
阴极前进 阴极后退
增电流 减电流
复位 冷却风机电源
电极检测 交流合闸 水流量满足 ＭＦＴ 风压满足
13 13 11 23 S1 14S2 14 S3 12 S4 24
13 23 14 S5 24
13 13 14 S6 14
8
9
53 9
9
9
Q2 7 J1 5 K1 54 J2 5 J3 5 J4 5
R01
Analog Out(A1660)
AO2
AO1
M
16 15 14
+
A2 -
1C1
1D1
SIEMENS 6RA28
电阻
5k?
La
1 F4 2
N
L N+ -
M
1 F11 2
14 J1
13
1 F12 2
2 F14 1
1 F13 2
9 12 J5 J5 J6
58
9 12 J6
58 14 J2 13
A-21
#2角 点火器 接线盒
#2角 点火器
#3角 点火器 接线盒
#3角 点火器
至DCS
暖风 器入 口隔 绝们
PROFIBUS
PROFIBUS
#4 隔离变
电源控制柜
#4角 点火器 接线盒
#4角 点火器
二、等离子点火运行调整
1.等离子发生器调整
I0.7
I0.3
M I2.0 A-01 启动等离子点火 I2.1 A-03 停止等离子点火 I2.2 A-05 增电流 I2.3 A-07 减电流
F14-2
D5
M L+
1M
1L
EM223 数字量输入/输出模块
I0.0
Q0.0
I0.1
Q0.1
I0.2
Q0.2
I0.3
Q0.3
A-18 Q2.0 A-25 启弧成功 Q2.1 A-17 本控/遥控 Q2.2 A-23 整流柜正常
冷却风扇及接触器等
电源进线 F1
U F2
V
F3
W
N 3AC380V
A-49 L2
34
A-50
AC220 N2
12 Q1
1
La N
1
1
F21 R12 R13 F22
F1
2
2
2
A2 K1
K1
1
3
5
1 Q2
3
5
7
1 Q3
3
5
A1
246
2468
246
R11
K2 1 3 5
246
Digital IN(A1660)