等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五主要內(nèi)容一.概述二.

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)組成及工作原理1基本原理2等離子燃燒器點(diǎn)火原理3等離子燃燒器燃燒機(jī)理三.等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的投入投入及注意事項(xiàng)四.等離子點(diǎn)火的保護(hù)邏輯五.其它問(wèn)題第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

大型工業(yè)煤粉鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)燃傳統(tǒng)上都是采用燃燒重油或天然氣等稀有燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，近年來(lái)，隨著世界性的能源緊張，原油價(jià)格不斷上漲，火力發(fā)電燃油愈來(lái)愈受到限制。因此鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃用油被做為一項(xiàng)重要的指標(biāo)來(lái)考核，為了減少重油（天然氣）的耗量，傳統(tǒng)的做法是提高煤粉的磨細(xì)度，提高風(fēng)粉混合物和二次風(fēng)的預(yù)熱溫度，采用預(yù)燃室燃燒器，選用小油槍點(diǎn)火等等 而等離子煤粉點(diǎn)火裝置，采用直流空氣等離子體作為點(diǎn)火源，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的冷態(tài)啟動(dòng)不用一滴油的無(wú)油點(diǎn)火。一、概述第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五等離子點(diǎn)火燃燒器的優(yōu)點(diǎn)：

1）經(jīng)濟(jì)：采用等離子點(diǎn)火運(yùn)行和技術(shù)維護(hù)費(fèi)僅是使用重油點(diǎn)火時(shí)費(fèi)用的15%～20%；

2）環(huán)保：由于點(diǎn)火時(shí)不燃用油品，電除塵裝置可以在點(diǎn)火初期投入，因此，減少了點(diǎn)火初期排放大量煙塵對(duì)環(huán)境的污染；另外，電廠采用單一燃料后，減少了油品的運(yùn)輸和儲(chǔ)存環(huán)節(jié)，亦改善了電廠的環(huán)境；第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

3）高效：等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團(tuán)（OH、H2、O2）、離子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒；

4）簡(jiǎn)單：電廠可以單一燃料運(yùn)行，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了運(yùn)行方式；

5）安全：取消爐前燃油系統(tǒng)，也自然避免了經(jīng)常由于燃油系統(tǒng)造成的各種事故第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、等離子點(diǎn)火的系統(tǒng)構(gòu)成

等離子發(fā)生器、等離子燃燒器、直流電源柜、圖像火檢探頭、控制部分、輔助部分。等離子點(diǎn)火系統(tǒng)組成有：第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、等離子發(fā)生器：等離子發(fā)生器是利用直流電在介質(zhì)氣體中接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體的設(shè)備。2 、等離子燃燒器：穩(wěn)定、高效地組織煤粉燃燒。3 、直流電源柜：將低壓交流電源轉(zhuǎn)換為等離子發(fā)生器所需的直流電源。4 、圖像火檢探頭：監(jiān)視等離子燃燒器的燃燒狀況。5 、控制部分：監(jiān)測(cè)并操作系統(tǒng)的運(yùn)行。第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五基本原理1、等離子體2、等離子發(fā)生器點(diǎn)火原理3、等離子點(diǎn)火的工作原理第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1

、等離子體

等離子體被定義為除固、液、氣三態(tài)之外的第四態(tài)物質(zhì)存在形式，對(duì)外為中性，而在等離子體內(nèi)含有大量陰陽(yáng)離子，形成溫度T＞5000K的，溫度梯度極大的局部高溫區(qū)。

第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2、等離子燃燒器點(diǎn)火原理第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

利用直流電流（280---350A）在介質(zhì)氣壓0.01-0.03Mpa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在燃燒器的一次燃燒筒中形成T＞5000K的梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過(guò)該等離子“火核”受到高溫作用，并在10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，并使煤粉顆粒破裂粉碎，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級(jí)發(fā)生了變化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量E（E等=1/6E油）第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子（C、H、O）、原子團(tuán)（OH、H2、O2）、離子（O2－、H2－、OH－、O－、H＋）和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒，除此之外，等離子體對(duì)于煤粉的作用，可比通常情況下提高20%～80%的揮發(fā)份，即等離子體有再造揮發(fā)份的效應(yīng)，這對(duì)于點(diǎn)燃低揮發(fā)份煤粉強(qiáng)化燃燒有特別的意義。第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

發(fā)生器為磁穩(wěn)空氣載體等離子發(fā)生器，它由線圈、陰極、陽(yáng)極組成。其中陰極材料采用高導(dǎo)電率的金屬材料或非金屬材料制成。陽(yáng)極由高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率及抗氧化的金屬材料制成，它們均采用水冷方式，以承受電弧高溫沖擊。線圈在高溫250℃情況下具有抗2000V的直流電壓擊穿能力，電源采用全波整流并具有恒流性能。第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

其拉弧原理為：首先設(shè)定輸出電流，當(dāng)陰極前進(jìn)同陽(yáng)極接觸后，整個(gè)系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變，當(dāng)陰極緩緩離開陽(yáng)極時(shí)，電弧在線圈磁力的作用下拉出噴管外部。一定壓力的空氣在電弧的作用下，被電離為高溫等離子體，其能量密度高達(dá)105～106W/cm2，為點(diǎn)燃不同的煤種創(chuàng)造了良好的條件。第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、等離子燃燒器燃燒機(jī)理

根據(jù)高溫等離子體有限能量不可能同無(wú)限的煤粉量及風(fēng)速相匹配的原則設(shè)計(jì)了多級(jí)燃燒器。它的意義在于應(yīng)用多級(jí)放大的原理，使系統(tǒng)的風(fēng)粉濃度、氣流速度處于一個(gè)十分有利于點(diǎn)火的工況條件，從而完成一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的點(diǎn)火、燃燒過(guò)程。提高燃燒效率。在建立一級(jí)點(diǎn)火燃燒過(guò)程中我們采用了將經(jīng)過(guò)濃縮的煤粉垂直送入等離子火炬中心區(qū)，5000℃的高溫等離子體同濃煤粉的匯合及所伴隨的物理化學(xué)過(guò)程使煤粉原揮發(fā)份的含量提高了80%，其點(diǎn)火延遲時(shí)間不大于1秒。第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第一區(qū)：點(diǎn)火燃燒器的性能決定了整個(gè)燃燒器運(yùn)行的成敗，在設(shè)計(jì)上該燃燒器出力約為500～800kg/h，其噴口溫度不低于1200℃。另外加設(shè)了第一級(jí)氣膜冷卻技術(shù)避免了煤粉的貼壁流動(dòng)及掛焦，同時(shí)又解決了燃燒器的燒蝕問(wèn)題。

第二區(qū)為混合燃燒區(qū)：在該區(qū)內(nèi)一般采用“濃點(diǎn)濃”的原則，濃淡燃燒器的應(yīng)用將淡粉流貼壁而濃粉摻入主點(diǎn)火燃燒器燃燒。這樣做的結(jié)果既利于混合段的點(diǎn)火，又冷卻了混合段的壁面。如果在特大流量條件還可采用多級(jí)點(diǎn)火。第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五等離子點(diǎn)火原理等離子體發(fā)生器特制彎頭一級(jí)火焰二級(jí)火焰三級(jí)火焰第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五

第三區(qū)為強(qiáng)化燃燒區(qū)，在一、二區(qū)內(nèi)揮發(fā)分基本燃盡，為提高疏松炭的燃盡率采用提前補(bǔ)氧強(qiáng)化燃燒措施，提前補(bǔ)氧的原因在于提高該區(qū)的熱焓進(jìn)而提高噴管的初速達(dá)到加大火焰長(zhǎng)度提高燃盡度的目的，所采用的氣膜冷卻技術(shù)亦達(dá)到了避免結(jié)焦的目的。 第四區(qū)為燃盡區(qū)，疏松碳的燃盡率，決定于火焰的長(zhǎng)度。隨煙氣的溫升燃盡率逐漸加大。

第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的投入1等離子系統(tǒng)冷卻水泵的啟動(dòng)、運(yùn)行及停止啟動(dòng)（1）檢修工作已結(jié)束，工作票已終結(jié)；（2）冷卻水系統(tǒng)已投入運(yùn)行；（3）冷卻水泵手動(dòng)盤車靈活，冷卻水泵注水；（4）檢查有關(guān)溫度表及壓力表完好，開啟壓力表和壓力開關(guān)一次門；（5）測(cè)等離子冷卻水泵電機(jī)絕緣合格后送電；（6）將等離子冷卻水泵控制開關(guān)置“遠(yuǎn)控”位；（7）啟動(dòng)一臺(tái)等離子冷卻水泵；（8）檢查水泵及電機(jī)運(yùn)行正常，冷卻水系統(tǒng)管道無(wú)泄露，冷卻水母管壓力0.5Mpa左右；（9）投入另一臺(tái)泵“聯(lián)鎖”；（10）檢查開啟各角等離子點(diǎn)火裝置冷卻水進(jìn)、回水門；（11）檢查各角等離子冷卻水壓力正常，無(wú)泄漏現(xiàn)象。第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五運(yùn)行（1）機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)一臺(tái)泵運(yùn)行，另一臺(tái)泵備用。正常運(yùn)行冷卻水母管壓力＞0.4Mpa，發(fā)生器前的冷卻水壓力不低于0.3Mpa，進(jìn)、回水的壓差不＜0.2MPa，水溫不高于40℃；（2）冷卻水母管壓力≤0.35Mpa時(shí)，備用泵自啟動(dòng)。停止（1）鍋爐停運(yùn)后，即可停用等離子冷卻水泵；（2）將備用冷卻水泵“聯(lián)鎖”解除；（3）停運(yùn)冷卻水泵，關(guān)閉兩臺(tái)等離子冷卻水泵出、入口門。第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2等離子點(diǎn)火器拉弧前檢查和準(zhǔn)備（1）檢修工作已結(jié)束，工作票終結(jié)，檢查系統(tǒng)設(shè)備良好；（2）引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)投入，鍋爐吹掃完成，MFT復(fù)位，鍋爐具備點(diǎn)火條件；（3）送上等離子點(diǎn)火裝置電源；（4）啟動(dòng)任一臺(tái)冷卻水泵，調(diào)節(jié)冷卻水母管壓力＞0.4Mpa，檢查發(fā)生器前冷卻水壓力＞0.3MPa，冷卻水溫度＜40℃；（5）啟動(dòng)任一臺(tái)等離子圖像火檢冷卻風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)等離子圖像火檢冷卻風(fēng)壓力＞2.5kPa，檢查壓縮空氣系統(tǒng)母管壓力不＜0.5MPa，調(diào)整等離子點(diǎn)火裝置入口載體壓力：A層等離子一級(jí)載體風(fēng)0.1MPa左右，二級(jí)載體風(fēng)0.05MPa左右,B層等離子載體風(fēng)10KPa左右。（6）投入等離子監(jiān)控裝置；（7）任一臺(tái)一次風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)運(yùn)行，一次風(fēng)壓、風(fēng)量正常，密封風(fēng)壓與一次風(fēng)壓壓差正常。第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.24.3.4等離子點(diǎn)火器運(yùn)行注意事項(xiàng)：（1）鍋爐在點(diǎn)火前必須投運(yùn)等離子圖像火檢冷卻風(fēng)機(jī)；（2）鍋爐滅火后，再次啟動(dòng)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)前，必須進(jìn)行爐膛吹掃。點(diǎn)火時(shí)，必須在等離子發(fā)生器拉弧后方可開啟A(B)磨各出口氣動(dòng)插板門，啟動(dòng)A(B)磨煤機(jī)，防止一次風(fēng)管內(nèi)淤積的煤粉進(jìn)入爐膛內(nèi)部造成安全隱患；（3）運(yùn)行期間觀察并記錄好尾部煙道及空氣預(yù)熱器煙道的溫度顯示；（4）等離子點(diǎn)火器投入初期，注意觀察火焰燃燒情況，合理配備一、二次風(fēng)，調(diào)整A(B)磨給煤量、出口溫度適合，維持燃燒穩(wěn)定；（5）首次點(diǎn)火后，就地觀察火焰是否燃燒正常，并結(jié)合火焰電視圖像，及時(shí)調(diào)整；（6）燃燒初期調(diào)整穩(wěn)定后，隨時(shí)觀察等離子燃燒器壁溫情況，嚴(yán)格控制壁溫不超限；（7）投用B磨時(shí)，若煤粉不能被可靠引燃，應(yīng)及時(shí)投入B層等離子點(diǎn)火器；（8）若發(fā)現(xiàn)等離子發(fā)生器冷卻水軟管漏水，應(yīng)立即停用，防止燒壞等離子發(fā)生器；（9）等離子運(yùn)行期間，不得隨意調(diào)整拉弧間隙，以免影響電弧穩(wěn)定；（10）每次停用等離子點(diǎn)火器前，必須確認(rèn)等離子運(yùn)行方式為“正常運(yùn)行方式”；將等離子運(yùn)行方式切“等離子點(diǎn)火模式”前必須確認(rèn)各角拉弧正常；（11）防止鍋爐尾部發(fā)生二次燃燒：等離子點(diǎn)火過(guò)程中，必須投入空預(yù)器連續(xù)吹灰，吹灰前應(yīng)充分疏水。等離子點(diǎn)火初期加強(qiáng)飛灰可燃物的監(jiān)測(cè)，如飛灰可燃物偏高，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整一、二次風(fēng)速、磨煤機(jī)出力、煤粉細(xì)度、點(diǎn)火功率等，盡可能改善燃燒情況。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五1、四角拉弧后，應(yīng)派人到就地檢查拉弧情況啟動(dòng)中的注意事項(xiàng)2、A磨煤機(jī)斷角運(yùn)行時(shí)，注意對(duì)斷角風(fēng)粉管道的監(jiān)視，防止由于出口門不嚴(yán)造成積粉增多，造成煤粉管道內(nèi)積粉自燃現(xiàn)象的發(fā)生。此時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)用紅外線測(cè)溫儀，對(duì)該風(fēng)粉管道全線測(cè)溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)積粉自燃情況。

第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五3、A磨煤機(jī)斷角運(yùn)行時(shí)，注意對(duì)斷角風(fēng)粉管道的監(jiān)視，防止由于出口門不嚴(yán)造成積粉增多，造成煤粉管道內(nèi)積粉自燃現(xiàn)象的發(fā)生。此時(shí)運(yùn)行人員應(yīng)用紅外線測(cè)溫儀，對(duì)該風(fēng)粉管道全線測(cè)溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)積粉自燃情況。

4、在等離子點(diǎn)火裝置投入后，必須注意控制煙溫探針的溫度小于538℃，保護(hù)再熱器，防止其管壁溫度超溫，如果超溫，應(yīng)注意降低磨煤機(jī)的最小出力；從燃燒配風(fēng)角度進(jìn)行調(diào)整，盡量減少爐底部風(fēng)量，加大頂部風(fēng)量等措施。第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期五5、在等離子點(diǎn)火器運(yùn)行過(guò)程中，電子發(fā)射槍將出現(xiàn)危險(xiǎn)電壓，切勿觸摸。電子發(fā)射槍被罩在一個(gè)安全防護(hù)罩內(nèi)，防護(hù)罩下部為電氣，冷卻水進(jìn)、出接口，此部位有可能引發(fā)故障，非專業(yè)維護(hù)人員切勿接近6、在點(diǎn)火初期，要根據(jù)給煤量與磨