一种制备高性能等离子体点火用阴极材料的方法
等离子点火器工作原理
等离子点火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。
直流电源柜－提供等离子发生器所需的直流电；AC输入：380V，150KVA；DC输出：250～350A冷却水－冷却等离子发生器阳极、阴极等部件；8t/h、<35℃、除盐水、给回水压差>0.2MPa高压空气－提供等离子发生器产生等离子体所需介质；洁净、~0.01MPa、150Nm3/h火检探头及火焰电视－监视等离子燃烧器的燃烧状况操作界面－通过触摸屏或DCS操作。
等离子燃烧系统：喷燃器风粉系统给煤机磨煤机一次风系统周界风系统等离子点火系统：等离子发生器等离子发生器构造：稳弧线圈阴极组件阳极组件阳极支架拉弧电机冷却水部分载体风部分压弧套护罩等离子电器系统◇隔离变压器隔离变压器的主要作用是隔离。
一次绕阻接成三角形，使3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响；二次绕组接成星型，可得到零线，避免等离子发生器带电。
◇整流柜载体风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能形成可利用的电弧。
因此，等离子点火系统的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。
冷却水系统等离子电弧形成后，弧柱温度一般在5000K到30000K范围，因此对于形成电弧的等离子发生器的阴极和阳极必须通过水冷的方式来进行冷却，否则很快会被烧毁。
等离子点火技术在华能营口热电厂一期工程中的应用
［ 关键词 】 离子 点火 燃烧统 简 介
华能 营 口热 电厂一期工程两 台 ３ ０ Ｗ 亚临 界锅炉为哈 尔滨锅炉 ３Ｍ 厂有 限公司生 产的亚临界参 数汽包炉 ， 型式为单炉 膛 、 一次 中间再热 、 平衡通风 、 紧身布置 、 固态排渣煤粉炉 。锅 炉燃用设计煤种 ７ ％￣ 赉诺 ｏ Ｌ 尔褐煤 ＋ Ｏ 鸡西烟煤 ， ３％ 校核煤质为五牧场长烟煤 。 锅炉制粉系统 ： 采用 中速磨煤机 ， 型号 Ｍ Ｓ ７ Ｈ － Ｉ 每 台炉配 ５台磨煤机 ， Ｐ １ ０ Ｐ Ｉ。 每台磨煤机带 四只燃烧器 ， 本工程 等离子体设备按一 台磨煤机对应燃烧器进行配套 。 二 、 离子点火 技术简 介 等 等离 子点火装置 的基本原理 是以大功率 等离子体直 接点燃煤 粉 。 等离子装 置利用 直流 电流（ ８Ａ ３ ０ ） ２ ０ 一 ５ Ａ 在介 质气 压 ０ １ ０ ３ Ｐ 的条 ． —．Ｍ ａ ０ ０ 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 中形成温度大 于 ５０Ｋ的梯度极大的局 ００ 部高温 区， 煤粉颗粒通过该等离子 “ 火核 ” 受到高温作用 ， 并在 ｌ ｓ ｍ 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 。反应是在气 相 中进行 ， 使混合物组分 的颗粒 发生了变化 ， 因而使煤 粉的燃 烧速度加 快， 大大减少 了使煤粉燃烧所需 的引燃能量 Ｅ 。 等离子发生器是等离子点 火燃 烧系统的核心部件 。等离子发生器 为磁稳空气载体等离子发生器 ， 由线圈 、 阴极 、 阳极组成 。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 ２ ０ ５ ％情况下具有抗 ２ ０ Ｖ的直流电压击穿能力 。等离子 ００ 发生器可 产生能量密度高达 １５ １ ６ ｃ 的高温等离子体 ， ０ — ０ Ｗ／ 为点燃不 同 的煤种创造 了条件 。 等离子 电气 系统 由隔离变 压器和电源柜两大部分组 成。电源柜 内 主要有冷却风机 、 整流装置 、 直流控制器 、 直流平波 电抗器等 。 该系统将 三相 ３ ０ ８ Ｖ交 流电采用全 波整 流并具有恒 流性 能， 是用来 产生维持等离 子 电弧稳定 的直 流电源装置 。 与等离子发生器配套 的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 ，它在煤 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 内逐渐放大 ， 内燃型燃烧 器 ， 属 可 在炉膛 内无火焰状态下 直接 点燃煤粉 ，实现锅炉无油 启动和无油低负 荷稳燃 。 辅助 系统有冷却 水系统 、 压缩空气 系统 、 图像火焰 监视 、 温测量 壁 等。 控制 系统 由 ｐ ｃ 可编程控制器 ）Ｃ Ｔ显示器） Ｂ（ 、Ｒ （ 、 通信接 口和数据总 线构成 。 三 、 离子点火 系统 的启动 与运行 等 对 于直吹式制粉 系统锅 炉采用等离子点火装 置 ，首先要 解决锅炉 启动时制粉所需热风来 源问题 。本工程通过 Ａ磨煤机入 口热风道上加 装暖风器将磨煤机人 口热风 温度加热到制粉需要 的温度 。暖风器蒸汽 汽源取 白厂用辅汽联箱 ， 待磨煤 机入 口风温 达到 １０Ｃ后 ， ６￣ 暖风 器退 出 运行 ， 由空预器加热一次 风。首先启动冷却风机 风压不低于 ０１ Ｐ ， ． ａ低 Ｍ 于 ０１ Ｐ 时联动备用冷却风机 。 ． ａ Ｍ 然后投入冷却水 系统 ， 开启冷却水泵 。 水压不 低于 ０ Ｍ ａ保持 在 ０ ５ Ｐ ， ． Ｐ， ２ ． Ｍ ａ 水温不高 于 ３ ℃， ３ ５ 以确保 冷却点 火器 。 启动引 、 送风机进行炉膛吹扫 ， 投入暖风器 ， 启动一次风机 。 调节 压缩空气 的手动阀 门使启 弧前气压值 在 ０ １— ． ５ Ｐ 之 间 ， ． ５０ ４Ｍ ａ ０ ０ 压力稳 定。 检查各参数正 常 投入等离子点火器 ， 电流设在 ２ ０ ３０ 。电流 、 ９— ２Ａ 电 压逐渐上升 ， 当电流、 电压上 升到一定数值 ， 点火器发 出响声 ， 即拉弧成 功 。 稳 定 ５ ｉ 后 ，调 节 电 弧 的 电 流及 电压 ，使 电弧 功 率 稳 定 在 ａ ｒｎ ９一 １Ｋ 范围 内。 Ｏ １０ Ｗ 启动相应 的给粉机 ， 调整一次风速 １ｒｓ 同时加速 ８ｄ。 ｒ 炉 内燃烧状况监视 ， 实地 观察炉膛 燃烧 。如发现炉 内燃烧 恶劣 ， 炉膛负
等离子点火装置的原理及应用
入运转。 (3)停止运行C磨煤机。 (4)停止运行B磨煤机。 (5)机组降负荷时,A磨煤机逐渐减少使用煤量。
4 系统维护
等离子发生器具有很重要的位置,相当于这个系统的心脏。它 的稳定性是否直接影响着锅炉点火质量的好坏,所以点火要小心 保养。在维护工作的时候,电源必须要进行切断,因为是在三高(高 电流、高电压、高热量)的状态下进行的。
2 等离子燃烧器的安装布置
使用等离子体点火功能主燃烧器,下层(A层)四个主燃烧器功 能等离子体点火燃烧器。燃烧器在锅炉点火和稳定燃烧期间具有 等离子体点火和燃烧稳定性,在锅炉的正常操作期间,燃烧器具 有主燃烧器的功能。
根据原主燃烧器的结构,确定等离子发生器采用轴向插入(如 图2)。
动力与电气工程
喷入冷空气量,完成涡轮机转速,恒速和发电机并网等工作。 (5)逐步调整煤炭磨煤,单位负荷。 (6)及时启动B磨煤机,提升载荷。 (7)实现无油稳定负荷,连续试验停止一层等离子体发生器。 (8)启动C\D\E\F煤机或负荷。
门统计燃料油消耗非常大,尤其是在2000年的时候,消耗竟然达到了1 217.2万吨[1]。面对如此严重的消耗问题,近年来为了节
油也采取了一定的方法。目前来看,我国每年的耗油量达到了250万吨以上,每年的直接成本超过60亿人民币,这还是不包括工
业锅炉的情况下。随着能源的越来越紧缺,电站锅炉启动时燃油的成本也越来越高,如何降低启动和低负荷稳燃的燃油量的工
1 离子点火技术基本原理
1.1 等离子点火机理 DLZ-200等离子体点火装置是在中压0.01～0.03 mpa接触
弧的条件下使用直流电流,并在强磁场控制下获得稳定的直流电 源空气等离子体,等离子体在焚烧炉的特殊规划中构成温度T> 5 000 k,温度梯度大部分高温区,煤颗粒在高温等离子体“火核” 效应,挥发物在10-3 s内释放,煤颗粒破裂,很快燃烧。因为这种反 应是在气相中进行的,混合成分颗粒度发生变化,然后加速煤粉
新型IT-SOFC复合阴极材料的制备及性能研究的开题报告
新型IT-SOFC复合阴极材料的制备及性能研究的开题报告一、研究背景IT-SOFC（Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cell）是一种新型的高效能源转换技术，具有高效率、高能量密度、低污染、长寿命等特点，并且可以利用多种燃料进行电化学反应。
其中，IT-SOFC的复合阴极材料是实现其高性能的重要组成部分。
现有的IT-SOFC复合阴极材料存在多种问题，如析出物的产生、热膨胀系数不匹配、界面反应等，这些问题制约了IT-SOFC的大规模商业应用。
因此，研究新型的复合阴极材料具有重要意义。
二、研究内容本研究将制备新型的IT-SOFC复合阴极材料，并研究其性能及微观结构特征。
具体研究内容如下：1. 设计合成新型复合阴极材料的配方，并制备出材料样品。
2. 采用XRD、SEM、TG-DSC等手段对制备的复合阴极材料的微观结构和热稳定性进行表征。
3. 对复合阴极材料进行电化学性能测试，研究其电化学反应动力学特性、稳定性等。
4. 通过对比实验研究新型复合阴极材料与已有的复合阴极材料的性能，证明新型复合阴极材料的优越性。
三、研究意义1. 制备出具有良好性能的新型IT-SOFC复合阴极材料，为IT-SOFC 技术的商业应用提供了重要支持。
2. 研究新型复合阴极材料的微观结构和热稳定性，为理解复合阴极材料的制备与性能之间的关系提供了重要的参考。
3. 研究新型复合阴极材料的电化学性能，对深入认识复合阴极材料的电化学反应动力学特性和稳定性具有重要意义。
四、研究方法1. 合成新型复合阴极材料的配方，并制备出材料样品。
采用固相法或水热法等方法进行制备。
2. 采用XRD、SEM、TG-DSC等手段对制备的复合阴极材料的微观结构和热稳定性进行表征。
3. 对复合阴极材料进行电化学性能测试，研究其电化学反应动力学特性、稳定性等。
4. 通过对比实验研究新型复合阴极材料与已有的复合阴极材料的性能，证明新型复合阴极材料的优越性。
等离子体点火器系统组成
等离子体点火器系统组成一、等离子发生器等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，其主要由阳极组件、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电极阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流，将电极之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（1）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构成。
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。
（2）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要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。
（3）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。
导电管内通水冷却，寿命为5年。
二、等离子电气系统等离子发生器电源系统是用来产生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全控桥式晶闸管整流电路，将三相交流电源变为稳定的直流电源，其由隔离变压器和电源柜两大部分组成。
电源柜内主要有由六组大功率晶闸管组成的三相全控整流桥、大功率直流调速器6RA70、直流电抗器、交流接触器、控制PLC等。
等离子电源系统用隔离变压器参数：额定电压：0.38/0.36KV额定功率：200KV A额定频率：50HZ相数：三相接线方式：Δ/ Y冷却风式：自然冷却绝缘等级：F绝缘水平：AC3/3温升：100K选用材料：30Q130冷轧有取向硅钢片、环氧树脂真空浇注.隔离变压器的主要作用是隔离。
一次绕阻接成三角形，使3次谐波能够通过，减少高次谐波的影响；二次绕组接成星型，可得到零线，避免等离子发生器带电。
银电极制备方法综述
银电极制备方法综述吕霖娜;杨雁博;李学海;詹超飞【摘要】氧化银是一种适用范围很广的正极材料.与一些负极及电解液系统结合后,可以组成多种电化学体系并可满足高能量、高比能的要求.除了常见的锌电极,氧化银电极还可以与钙、铁、金属氯化物以及氢电极组成二次电源,或者与锂、铝电极组成一次电源.详细地介绍了银粉、氧化银粉的制备技术和控制因素,总结了烧结式氧化银电极和压成式氧化银电极在许多方面的不同点,并展望了未来氧化银电极的研究方向.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2016(040)010【总页数】5页(P2088-2091,2094)【关键词】氧化银电极;制备方法;烧结式氧化银电极【作者】吕霖娜;杨雁博;李学海;詹超飞【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM911随着时代的发展，商业和军事等领域对化学电源提出了更高的要求，比功率大、工作电压平稳的电池备受青睐，其中以氧化银为正极材料的锌/银、铝/银、锂/银电池因其高比能量和高比功率，在各领域都有着重要的地位。
尤其在高比能量和高比功率作为首要要求的场合，银电极更是无可替代的，例如轻便医疗、电子设备、导弹、鱼雷、潜艇及空间应用等。
氧化银的主要存在形式为Ag2O和AgO，氧化银正极活性物质为AgO时，电极电压平台及比容量较高，常应用在对电池容量有较高要求的锌/氧化银原电池或贮备电池及高倍率放电的铝银电池上。
应用AgO电极时需通过一定措施提高其稳定性，而且以AgO作为正极材料的电池小倍率放电曲线常出现两个不同的电压平台，分别对应于AgO还原到Ag2O及Ag2O还原到Ag的电位，考虑到双电压平台对某些电压敏感器件的影响，锌/氧化银蓄电池的正极活性物质多采用电压平台较低的Ag2O[1]。
电厂锅炉等离子点火技术简介
电厂锅炉等离子点火技术简介发布时间：2021-06-29T14:59:42.827Z 来源：《科学教育前沿》2018年11期作者：林超[导读] 【摘要】锅炉启动及低负荷助燃用油是电厂发电成本的重要组成部分，开发新技术减少燃油、降低发电成本是广大科技工作者长期研究的课题。
随着世界原油价格的上涨及国内电厂竞价上网政策的出台，节约电厂锅炉点火及助燃用油的呼声愈来愈高。
在这种背景下，使等离子煤粉点火燃烧技术得到应用。
通过对各种点火装置的比较，突出等离子点火的优点，并分析了等离子点火燃烧器的原理以及在电厂的实际应用情况，指出采用等离子点火燃烧器林超（张家口发电厂河北张家口 075000）【摘要】锅炉启动及低负荷助燃用油是电厂发电成本的重要组成部分，开发新技术减少燃油、降低发电成本是广大科技工作者长期研究的课题。
随着世界原油价格的上涨及国内电厂竞价上网政策的出台，节约电厂锅炉点火及助燃用油的呼声愈来愈高。
在这种背景下，使等离子煤粉点火燃烧技术得到应用。
通过对各种点火装置的比较，突出等离子点火的优点，并分析了等离子点火燃烧器的原理以及在电厂的实际应用情况，指出采用等离子点火燃烧器是电厂节能降耗、减少投资的有效的良好途径。
【关键词】等离子点火燃烧器中图分类号：TM6 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2018）11-067-031引言：随着我国火力发电事业的不断发展，燃煤电站锅炉每年耗油量越来越大。
近年来燃煤机组装机容量的快速增长，其耗油量也随之大幅上升，为应对日益短缺的石油资源和不断上涨的油价，应该对燃煤电厂点火油系统进行改造，以降低燃油消耗，节约能源。
因此锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的指标来考核，因此等离子点火技术应用而生。
2等离子点火介绍：等离子点火技术的研究，始于上世纪70年代美国研制的等离子体煤粉点火器。
最突出特点是无油、快速、简便、安全、经济。
主要包括：等离子发生器结构的研究与设计；等离子发生器阴、阳极材质的试验研究；大功率等离子发生器的连续稳定运行技术；对自主开发的逐级点火、分级内燃、气膜冷却的等离子燃烧器结构进行试验，并不断改进；在不影响主燃烧器主要性能的条件下，主燃烧器兼有等离子点火的功能；研究等离子点火及稳燃系统在不同煤种、炉型、制粉方式条件下与锅炉燃烧系统的匹配。
等离子点火技术应用研究
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
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＃ 卜＃ ４机 组锅 炉 ｓ Ｇ 一 ２ ０ ９ ３ ／ １ ７ ． ５ 一Ｍ ９ １ Ｏ 是亚临界参数 兀型汽包炉 ，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 。２ ０ ０ ６ 年 ７月 ２ ８日，＃ １ 炉等离子点火器首次进 行拉弧 试验成功 ，至 ２ ０ ０ ６ 年 ９月 ３ ０日，完成 １ ６ ８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 ２ ０ １ ３年 ５月 １日至 ６月 ２ ２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＃ ｌ炉点火装置 的升级 ，由 原Ｄ Ｌ Ｚ － ２ ０ ０型 升 级 为 Ⅳ 型 （ Ｌ ＝ Ｉ ２ ０ ０ ｍ ｍ ） 。 １等离子点火煤粉燃烧器工作原理 等离子点火装置是利用直流 电流在介质气压条件下接触弓 ｌ 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 ＞５ Ｏ Ｏ Ｏ Ｋ的 ， 温 度 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 ｌ Ｏ 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 。
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国家级本科生科技创新基金项目研究报告项目名称点火器用Ag基复合材料立项时间2007年11月计划完成时间2009 年6月项目负责人王艳杰学院与班级材料科学与工程学院材科0606班2009年4月26日北京科技大学教务处点火器用Ag基复合材料摘要：近年来等离子点火技术作为替代燃油点火的新技术迅速发展起来。
等离子发生器阴极材料的性能是影响该项技术的关键。
本项目以提高银阴极材料的使用寿命为出发点，从而达到降低等离子点火技术成本的目的。
实验采用SPS法（放电等离子烧结）和熔渗法制备出Ag－W阴极材料、三元复合稀土（La2O3：CeO2：Y2O3＝1：1：3（质量比））—Ag阴极材料，并对其进行了力学性能，导电和导热性能等测试，观察和分析了其显微组织结构。
采用SPS法制备的Ag-W阴极材料，材料达到了较高的致密度，组织均匀。
采用SPS法制备Ag-三元稀土氧化物阴极材料，在500℃左右烧结时材料的致密度和硬度均达到最大值。
稀土氧化物弥散分布在银基体中，组织均匀。
采用无压熔渗法制备了W-40Ag阴极材料，研究了W骨架的制备和预烧结工艺，测定了骨架孔隙度，观察了W骨架的孔隙分布情况。
熔渗法制备的W-40Ag 阴极材料致密度高，导电导热能力较SPS法制备的Ag-W阴极材料高。
观察和分析了W-40Ag阴极材料的显微组织，组织均匀。
最终实验结果表明，本实验阴极材料与纯银阴极材料相比，提高了使用寿命，有效地降低了成本。
关键词：等离子点火，阴极，银基复合材料，SPS，熔渗The Composites of Ag in Plasma GeneratorAbstract:Plasma technology for ignition develops quickly as a new technology instead of fuel oil ignition in recent years.The performance of the cathode in plasma generator is pivotal of plasma ignition device.The subject aimed at decreasing the cost of plasma technology by increasing the cathode service life.We prepared the composites of Ag－W and Ag-ternary rare earth oxide with SPS and infiltration, and the performances such as mechanics, electric and thermal conductivity were measured. The microstructure was also observed and analyzed.The composites of Ag-W, prepared by SPS, have high density and homogeneous microstructure.The composites of Ag-ternary rare earth oxide have maximal density and hardness, prepared by SPS under 500℃. The rare earth oxide distributed in Ag matrix homogeneously.W-40Ag was prepared by non-pressurized infiltration, the preparation and presintering processing of W skeleton was researched, and the distribution of pore was observed.W-40Ag prepared by infiltration has higher density, electric and thermal conductivity, compared with Ag-W prepared by SPS. The microstructure was homogenous.The results indicate that the cathodes the subject prepared have a longer service life in comparison with pure silver,therefore decreasing the cost effectively.Key words:Plasma ignition, Cathode, Silver based Composites, SPS, Infiltration摘要 (Ⅱ)Abstract (Ⅱ)绪论 (1)0.1研究背景 (1)0.2研究目的 (1)0.3项目意义 (1)第一章等离子点火器的工作原理与结构 (3)1.1 等离子点火装置及原理简介 (3)1.2等离子点火机理 (3)1.3热阴极材料性能要求 (4)1.4 技术指标 (5)第二章主要研制过程 (6)2.1 解决途径 (6)2.2 基本思路 (6)2.3 技术关键 (7)2.4 实验过程 (7)2.5 工艺流程 (8)第三章实验结果 (9)3.1 研究取得的实验数据 (9)3.2 实验成果与相近模型的比较 (12)3.3已取得的实物照片 (13)4.4 已取得成果的实物等..........................................．13 实验结论.. (14)实验成果 (14)有待完善的地方 (14)参考文献 (15)电弧等离子体由于具有能量集中和加热效率高等优点，被广泛应用于焊接、切割、热喷涂、冶金、材料合成、废水处理及化工等领域。
近年来，电弧等离子体被广泛地应用于火电站锅炉点火，等离子点火技术作为替代传统的油枪点火的技术迅速发展起来，而长寿命、高质量的点火用阴极材料对于点火器是至关重要的。
0.1研究背景等离子点火装置中的关键设备是等离子发生器，用于产生高温等离子电弧，其产生的电弧温度很高，对阴极材料的烧蚀作用非常强烈。
其主体部分由阳极、阴极、线圈三大部分组成。
其中阴极材料采用高导电率材料制成。
大功率等离子阴极是直流等离子体发生器中最重要的部件，其性能好坏直接影响整个器件的特性和使用寿命,它在工作中承担着发射电子的任务，并且还要承受电弧等离子体中带电粒子的高能轰击，阴极工作区的温度常常高于阴极材料的熔点。
这些现象综合作用导致了阴极材料的烧损，从而出现了阴极工作性能不稳定甚至完全失效。
使用寿命短和工作稳定性差是目前阴极材料存在的主要问题。
0.2研究目的目前所发展应用的等离子点火装置中的阴极材料主要是纯银和碳棒。
虽然碳棒的熔点很高，导电性能好，但是高温下易氧化。
金属银的导电和导热性能非常好，具有高温稳定性、抗化学腐蚀、抗氧化和低膨胀系数等优良性能，但是纯银价格昂贵，并且熔点较低，不适宜在高温下使用。
无论是碳棒还是纯银，其电子逸出功都较大，电子发射能力较差，导致阴极工作温度高，易发生烧蚀，其平均工作寿命大都在60小时左右，作为阴极材料有很大的局限性。
因此，急需开发制备高性能阴极材料，以适用于可靠、节能的等离子点火。
0.3项目意义本实验的实施与完成对于提高点火的可靠性、安全性，延长点火器的使用寿命，节省能源，降低成本（少使用昂贵的银）等方面，都具有重要的意义。
本实验的创新性在于：使用Ag基复合材料取代传统的纯银，降低成本并提高点火器的性能。
不仅对火电站锅炉点火具有意义，而且对于复合材料领域的理论与实践也具有推动作用。
该Ag基复合材料应用于点火器，能更广泛的普及等离子点火技术的应用，可以节能、节耗，创造经济与社会效益。
节能：点火时发出相同能量大小和相同频率的火花，通过的电流更少，电功率低；经济效益：通常情况下，火力发电厂燃煤锅炉的启、停以及低负荷稳燃采用燃烧柴油或重油的方法。
采用等离子点火技术后，用油量可大大减少，与目前的方法相比，等离子点火技术，在代替油枪喷油助燃的同时，实现电厂锅炉点火和稳定燃烧。
降低点火的运行成本。
由于其阴极材料用Ag基复合材料代替了原来的纯银，在具有与银相同性能和更长寿命的同时，节省了设备的资金投入。
[附：市场分析全国现有燃煤机组每年耗费燃油300万吨以上，按每吨5000元计算,需摊入电厂运行成本约150亿元人民币[1,2]。
以宁德电厂的2*600MW机组为例,换用等离子发生器后:燃油节省费用:煤制粉耗用电计算，等离子燃烧器耗电计算，等离子燃烧器直接维护成本计算，每年节约的费用约为207.91万元。
等离子燃烧器直接维护成本:阴极头的实际使用寿命从50到80小时不等，平均寿命为60h，按每支价格500元计算，单个燃烧器阴极头更换费用为500/60*500=0.417 万元，及两台锅炉10个燃烧器每年阴极头更换成本约为4.17万元。
如果更改阴极的材料，使其的使用寿命增加，增加到100h，那么容易得到他们每年节约成本2万元。
很小的宁德电厂的两台2*600MW的机组就能节省2万余元，那么如果全国应用等离子点火技术的电厂都采用新型的阴极材料，其节能与节省材料的经济效益就十分可观了。
]社会效益：采用等离子点火装置电除尘设备可在锅炉启动初期投入，减少污染,降低了燃油点火无法采用电除尘器而造成的冒黑烟问题和有害物质的排放量，保护环境，可以取得良好的社会效益，符合国家环保政策。
第一章等离子点火器的工作原理与结构1.1 等离子点火装置及原理简介等离子点火装置主要由等离子发生器、直流电源（含整流变压器）、点火燃烧器和控制系统组成。
200KW的直流电源柜（含整流变压器）将三相380V电源整流成直流电，用于产生电弧；等离子发生器的作用是产生电功率为50～150KW的空气等离子体；点火燃烧器与等离子发生器配套使用，以点燃和燃烧煤粉；控制系统由PLC、CRT、通信接口和数据总线构成；辅助系统由冷却水、空气的供给系统组成。
等离子发生器是用来产生高温等离子电弧的装置，主要由阳极、阴极、线圈组件三大部分组成，如图1所示。
其中阴极材料采用高电导率的材料制成，采用水冷方式，以承受电弧的高温冲击。
阴极是产生大电流密度电子源的核心部件，其性能好坏直接影响整个等离子发生器的特性和使用寿命。
目前采用的阴极为纯银制作，其使用寿命很短（采用水冷冷却时，连续工作时间仅大于60小时），这已经成为等离子点火装置进一步发展和推广的瓶颈。
多年来，为了提高阴极材料的电子发射性能和使用寿命，科研工作者进行了大量的研究。