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等离子点火装置的原理及应用

作者：张秀忠

来源：《科技资讯》2017年第10期

摘 要：一直以来，关于锅炉的耗油问题就长期困扰着大家，特别是锅炉的燃烧启动，停止和低负荷的时候。而且根据相关部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作迫在眉睫。该文介绍等离子点火装置的原理及调试维护要求，等离子点火装置在阚山电厂燃煤锅炉机组中的运行情况，及采用等离子点火装置带来的节能效果和经济效益。

关键词：锅炉燃烧 等离子 点火装置 等离子应用 节油

中图分类号：TKl7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04 （a）-0033-03

该厂有2台600 MW超超临界机组锅炉，这2台机器都是由哈尔滨锅炉厂来进行制造的，这2台锅炉为超临界参数变压直流炉、具有以下特点：一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、半露天安置、全悬吊构造Π型锅炉等特点。在参考了兄弟单位采用等离子点火装置后的情况，该厂在A层布置了烟台龙源电力技术有限公司的DLZ-200型等离子点火装置，最大限度降低了锅炉用油量。下面简单谈谈等离子点火的原理以及在该厂应用的情况。 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，然后加速煤粉的燃烧。并大大减少燃烧粉煤燃烧所需的量。

等离子体内富含很多化学活性的粒子，如：原子（C、H、O）、原子团（OH、H2、O2）、离子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和电子等，这些粒子能使燃料彻底，因为这些粒子是化学反映加快的原因。 1.2 等离子发生器及工作原理

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选用集开放式磁稳与机械、电磁紧缩于一体复合结构的等离子发生器，这种机器功率在50～150 kW之间接连可调。并且使用的是双拉伐尔喷管复式阳极，双拉伐尔喷管复式阳极这种可以避免煤粉的污染，并且这种制造的材料具有以下几种特色：高导热、高导电和不易氧化，使用时间在500 h以上。

阴极的高速喷嘴，加强冷却结构，资料从特殊合金和铜材料的结合，使用时间在50 h以上，容易更换。磁线圈和稳定的阳极与阳极是水冷式结构。打破了以前人们用于等离子发生器电极结构和信息，而且还成功投入使用。使用抗氧化离子的特殊合金，阳极，实现空气等离子体载体，不是专门为惰性气体维护电极，简化系统，还大大降低了运营成本的起伏。 DLZ-200型等离子发生器，空气载体等离子发生器，它的组成由线圈、阴极、阳极。阴极材料是由金属材料与高导电性、热导率高，抗氧化性能。阳极是由金属材料具有高导电率，高的热导率和抗氧化性能，而且都经过水冷冷却的。线圈有能力抵制分解的直流电压2 000 V在250 ℃的温度下。（如图1）

在满足冷却水和压缩空气这两种条件之后，设定（6）的电压为（300～400 A），当通过（5）使（2）与（1）接触时，（6）按原先设定的电流工作，当输出电流达到工作电流后，（5）推动（2）向后移动，当阴极离开阳极的刹那，电弧建立，当阴极达到指定水平时，空气动力和磁场的作用下产生稳定的电弧放电，产生等离子体。 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）。 3 等离子系统的运行 3.1 启动运行方式设计

等离子燃烧器只是整个锅炉的一部分，它的使用必须满足锅炉的整体需要，而且还要由锅炉，以及整个机组及其系统的约束。为此产生以下需求。

（1）安全稳定点火，燃烧效率高，无爆燃，没有二次燃烧发生。 （2）适用于机组启动曲线，保证机组安全。

（3）不强制要求在没有油的情况下进行启动，不排除在某些情况下少量燃烧油，以满足启动曲线。

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（4）准备试验，定量而不是定性确认控制参数，确保安全启动。 3.2 冷态启动

（1）建立适当的启动压力和启动流量，启动引风机、送风机、一台一次风机，投入A磨蒸汽加热器，A磨煤机暖磨。

（2）顺序启动4台等离子发生器，并调整电压、电流至最佳值。

（3）启动A磨煤机，给煤量维持18～20 t/h，等离子燃烧器投入运行，根据着火情况，调整各参数至最佳值，着火稳定后，调整给煤量至适当出力运行。

（4）根据锅炉温度，压力曲线，增加磨煤机的煤量，观察炉出口烟气温度在炉内燃烧条件下的燃烧情况，如燃烧稳定性，判断可以继续增加轧机出力，看炉出口烟气温度超速，调整上部燃烧器喷入冷空气量，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。 3.3 停炉

（1）A、B、C磨煤机运转的时候机组要降负荷。

（2）发动4台等离子发生器的时候，要发动A层等离子燃烧器投入运转。 （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。