等离子点火技术交流(武汉天和)

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。

烟台龙源电力技术股份有限公司公司是国电集团旗下的环保企业，具有明显渠道优势。

据相关数据统计，其承揽的项目总量约占低氮燃烧改造市场40%的份额，目前经其改造后，NOx的含量稳定在200mg/m3以下。

公司拥有完全自主知识产权的煤粉锅炉等离子体无燃油点火技术、等离子体双尺度低氮燃烧技术及多项专有技术，先后两次获得“国家科学技术进步二等奖”，技术水平和业务规模均处于行业领先地位。

龙源技术以国家节能减排产业政策为导向，立足煤粉燃烧和火力发电综合节能技术领域，专注于以先进的技术和优质的服务为用户和社会创造经济效益和社会效益。

汉能(上海)实业有限公司公司是引进、吸收美国先进“超混合低氮”清洁燃烧技术，基于涡轮发动机技术原理，专业从事低氮燃烧技术研究、生产以及各行业应用的高科技术新材料企业，公司在上海设立了亚洲研发中心、低氮燃烧技术实验平台和数字仿真燃烧(CFD)设计中心，为锅炉、电站锅炉、烘干、特种燃烧、煤炭气化、石油化工、医药、食品、冶金、炼油、各工业生产线等使用化石能源和工业类副产气领域提供低NOX燃烧技术服务。

西安热工研究院有限公司公司是我国电力行业国家级热能动力科学技术研究与热力发电技术开发的机构。

公司专利有新型低NOx燃烧器——DSB燃烧器，其技术特点主要有：具备一般低NOx旋流燃烧器的特点：双调风;燃烧器内部实现一次风稀相向二次风扩散;多种调节手段，以适应各种炉膛、煤质和燃烧工况;内外二次风量比例可调节等。

此外，此技术还具备NOx控制效果好，煤种适应性和燃烧稳定性好等优点。

北京国电龙高科环境工程技术有限公司公司是中国低氮燃烧技术和产业发展的引领者。

公司研制出的风控(风包粉系列) 浓淡煤粉燃烧技术和立体分级低氮燃烧技术，在同时取得稳燃性能好，燃烧效率高，低NOx排放，防止结渣并控制高温腐蚀的综合效果方面，属国际领先水平，成为国内主流煤粉燃烧技术。

在国内，已被所有大型锅炉制造厂用于新建机组，并被电力公司在79余个电厂150余台锅炉上应用;在国外，国际知名的能源企业(英国的斗山巴布科克)和电力公司(美国的Alliant Energy)已经开始使用该技术。

等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用分析【摘要】本文主要讨论了等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用分析。

文章首先介绍了等离子点火技术的原理和优势，接着分析了其在煤粉锅炉中的应用特点，以及在提高燃烧效率和降低污染排放中的作用。

通过案例分析展示了等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用情况。

探讨了等离子点火技术未来发展趋势，并指出其在提升燃烧效率、降低排放污染等方面具有广阔前景。

文章强调了等离子点火技术对环保和节能的重要性，以及其未来发展的趋势。

综合分析可知，等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用将在未来取得更加广泛的应用，为环保和节能做出重要贡献。

【关键词】等离子点火技术、电站煤粉锅炉、应用分析、原理、优势、应用特点、燃烧效率、污染排放、应用案例、发展趋势、前景、环保、节能。

1. 引言1.1 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是一种新型的点火方式，通过产生等离子体来点燃燃料，具有高效、节能、环保等优点。

在电站煤粉锅炉中的应用也逐渐受到重视。

本文将对等离子点火技术在电站煤粉锅炉中的应用进行深入分析。

等离子点火技术的原理主要是通过产生高温高能的等离子体，来提高燃烧效率和降低污染排放。

与传统的火焰点火相比，等离子点火技术具有点火速度快、点火可靠等优势。

在煤粉锅炉中的应用特点包括提高煤粉燃烧效率、减少二氧化硫等有害气体排放等方面。

等离子点火技术在提高燃烧效率和降低污染排放中发挥着重要作用。

通过优化点火方式，可以有效改善燃烧过程，提高能源利用效率。

而在一些电站煤粉锅炉中的应用案例也证明了等离子点火技术的有效性。

2. 正文2.1 等离子点火技术的原理和优势等离子点火技术是一种新型的点火技术，其原理是利用电弧放电产生的高温等离子体对燃料进行点火。

这种技术具有以下优势：1. 高效能：等离子点火技术能够在极短的时间内将燃料点燃，提高了点火效率，减少了点火时间。

2. 稳定性强：等离子点火技术能够提供稳定的点火源，避免了传统点火方式中可能出现的不稳定点火现象。

等离子点火的基本原理等离子点火技术是一种新型的燃烧技术，具有高效、环保、安全等优点，被广泛应用于各种工业燃烧设备中。

本文将介绍等离子点火的基本原理，包括等离子弧形成、高温加热、煤粉点燃和稳定燃烧等方面。

1.等离子弧形成等离子弧是一种高温电弧，其形成原理是利用气体放电产生电离作用，使气体温度迅速升高，形成高温电弧。

在等离子点火系统中，通常采用高频高压电源产生电弧，使气体介质发生电离，产生高温等离子体。

电弧的稳定性和能量输出是等离子点火的关键因素。

2.高温加热高温加热是等离子点火的重要环节。

在等离子弧产生的高温作用下，气体介质被加热到很高的温度，达到燃料的着火点。

同时，高温作用还能使煤粉颗粒得到迅速加热，使其表面氧化反应加速，促进煤粉的点燃。

3.煤粉点燃煤粉的点燃是等离子点火的核心环节。

在等离子点火过程中，高温等离子体与煤粉颗粒接触，通过热传导和热辐射等方式将热量传递给煤粉颗粒。

热传导是指高温等离子体与煤粉颗粒直接接触，将热量传递给煤粉颗粒；热辐射是指高温等离子体通过辐射将热量传递给煤粉颗粒。

在高温作用下，煤粉颗粒表面的碳原子与氧气发生氧化反应，释放出大量的热，使煤粉颗粒温度进一步升高，达到着火点。

4.稳定燃烧稳定燃烧是等离子点火的重要控制因素。

在等离子点火初期，燃料燃烧不稳定，容易产生熄火或爆燃现象。

因此，需要采取措施控制燃烧过程，使其稳定燃烧。

常用的控制方法包括控制过量空气系数、调节燃料喷射速度和调节等离子电流强度等。

其中，控制过量空气系数是最重要的控制因素之一。

当过量空气系数过低时，容易产生爆燃现象；当过量空气系数过高时，燃烧不充分，浪费燃料。

因此，需要选择合适的过量空气系数，以保证燃料稳定燃烧。

总之，等离子点火的基本原理包括等离子弧形成、高温加热、煤粉点燃和稳定燃烧等方面。

在实际应用中，需要根据不同的燃烧设备和燃料特性选择合适的操作参数和控制方法，以保证等离子点火的成功和燃烧效率的提高。

1000MW锅炉等离子冷炉无油点火技术的应用摘要:等离子点火装置应用于1000MW超临界锅炉上,可以实现无油点火。

文章分析了点火过程中一次风速、煤粉浓度、磨煤机出口温度和煤粉细度等对等离子点火的影响。

通过等离子无油点火技术的应用,节约了锅炉启动过程中燃油的消耗。

关键词:等离子;无油点火;燃烧大型电厂锅炉的点火传统上都是采用燃烧原油等燃料来实现的，为了减少电厂燃油耗量,降低机组启动的成本，越来越多电厂采用等离子无油点火技术。

等离子点火装置利用直流电流在一定介质气压的条件下接触引弧,并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体,该等离子体点火燃烧器中形成4000K的梯度极大的局部高温火核,煤粉颗粒通过等离子体火核时,在千分之一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。

由于反应是在气固两相流中进行,高温等离子体使混合物发生了一系列物理化学变化,进而使煤粉的燃烧速度加快,达到点火并加速煤粉燃烧的目的,大大减少了促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。

本文对陕投清水川电厂4号锅炉冷态无油等离子点火投磨进行了分析研究,解决了一系列技术难题,实现了该锅炉的冷炉无油点火。

在调试阶段应用该技术,节约了数量可观的燃油,取得了较好的经济效益和社会效益。

1.系统简介1.1锅炉基本参数陕投清水川电厂1000MW超超临界压力直流锅炉为3192t/h超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛塔式布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、全钢架悬吊结构、露天布置、采用风干式排渣机机械除渣装置。

1.2制粉系统简介锅炉制粉系统采用中速磨正压直吹式制粉系统，每台炉配备6台磨煤机，BMCR工况时，5台投运，1台备用。

设计煤粉细度为R90=22%，均匀性系数1.2。

在A、B磨之间的热一次风母管上布置等离子暖风器。

1.3等离子点火系统简介等离子采用武汉天和的THPI-200/500-II型等离子体点火系统。

该等离子体点火设备由等离子体发生器、等离子体燃烧器组成，辅助系统由压缩空气系统、冷却水系统、供配电系统、图像火检系统、一次风速在线检测系统、热控系统、冷炉制粉系统等组成。

中国空间站相关零件对应的技术1、用于“天和”核心舱电推进系统霍尔推力器的氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统。

氮化硼陶瓷基复合材料电推进系统又称电火箭发动机，是一种先进的空间推进技术，其中的霍尔推进器可以依靠强磁场和电场，利用离子流和电场形成了霍尔效应。

这种装置不需要使用燃料，仅利用电能喷出的离子流为核心舱提供动力。

而霍尔推力器中等离子体的电离、加速均在由氮化硼陶瓷基复合材料做成的放电腔中完成，因此放电腔可以比喻成霍尔推力器的“心脏”。

据报道，中科院金属所沈阳材料科学国家研究中心陈继新副研究员团队通过研制具备高强度、抗热震、绝缘性能好等优点的氮化硼基复合材料，攻克了普通氮化硼陶瓷材料强度低和抗离子溅射能力差等缺点，使其能够广泛应用在重大航天计划中，满足了航天器对陶瓷腔体材料的高要求。

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2、用于空间站太阳翼伸展机构关键部件的高性能碳化硅颗粒增强铝基复合材料。

我国的空间站有两对单翼翼展约30米的柔性太阳翼。

它们与双轴对日定向机构、高效能锂离子电池等一起，构成了空间站的电源系统，能够为空间站提供可靠、充足的不间断供电。

据报道，“天和”核心舱首次采用了大面积可展收柔性太阳电池翼，双翼展开面积可达134平方米。

与传统刚性、半刚性的太阳电池翼相比，柔性翼体积小、展开面积大、功率重量比高，单翼即可为空间站提供9千瓦的电能，在满足舱内所有设备正常运转的同时，也完全可以保证航天员在空间站中的日常生活。

据报道，中科院金属所师昌绪先进材料创新中心马宗义团队研制的高性能碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiC/Al）成功应用于空间站太阳翼伸展机构关键部件，为太阳翼的顺利展开保驾护航。

目前该团队已为空间站电源系统提供了十余批次产品。

此外，马宗义团队所制备的铝基碳化硅复合材料已多次应用于我国各项航天任务中，包括：嫦娥五号月球钻取采样机构中的关键部件—钻杆及其结构件、“天问一号”火星探测器和“祝融号”火星车的关键结构材料（来源：新华社、中科院金属所官网、金属所金属基复合材料&特种焊接与加工研究团队官网）3、用于“天和”核心舱推进系统热控的多种铠装热控器件空间站热控系统。

等离子点火器的原理及结构1、离子点火机理等离子点火装置是利用直流电流在介质气压0.004 ＭＰａ～0.03 ＭＰａ的条件下接触引弧，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中心燃烧筒中形成温度Ｔ＞5000Ｋ的、温度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1×10－3ｓ内迅速释放出挥发物，使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，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。

等离子体内含有大量化学活性粒子，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。

2、等离子点火系统由等离子燃烧器及其输粉系统，直流供电及控制系统，辅助系统和热工监控系统组成。

3、等离子发生器及工作原理采用集开放式磁稳与机械、电磁压缩于一体的复合结构等离子发生器，其功率为５０ｋＷ～１５０ｋＷ连续可调。

采用双拉伐尔喷管复式阳极，避免煤粉对其污染，其材料为具有高导热、高导电和不易氧化的特殊合金，寿命在１０００ｈ以上；阴极为高速喷嘴、强化冷却结构，材料由特殊合金与铜质材料组合而成。

阴、阳极的磁稳线圈均为水冷结构。

等离子发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、阳极等组成。

其中阴、阳极材料均采用具有高导电率、高导热率、耐氧化的金属材料制成。

线圈在高温（２５０℃）情况下具有抗２０００Ｖ直流电压击穿能力。

在冷却水及压缩空气满足条件后，首先设定电源的工作输出电流（３００Ａ～４００Ａ），当阴极在直线电机的推动下，与阳极接触后，电源按设定的工作电流工作，当输出电流达到工作电流后，直线电机推动阴极向后移动，当阴极离开阳极的瞬间，电弧建立起来，当阴极达到规定的放电间距后，在空气动力和磁场的作用下，装置产生稳定的电弧放电，生成等离子体。

4、等离子燃烧器该燃烧器的特点：一是在内燃方式的基础上，利用双筒结构将部分煤粉推至燃烧器出口，在炉膛内燃烧。

等离子点火技术发电分公司王鹏恒引言从我国目前的能源构造中分析，油资源短缺是一个不争的事实，我国每年所消耗的石油都要大量依靠进口来满足国内日益增长的需要，这是一项消耗巨额资金的经济活动!面对国内油资源短缺这一严峻事实，我们迫切需要节约燃油来减少进口!当前情况下石油已成为影响我国能源平安和经济开展的重要战略物资，通过节约和寻找燃油替代品来保证国家能源和经济平安已经被提上了重要日程。

为了满足燃煤机组的无油点火，等离子燃烧技术应运而生!随着科技的开展，等离子点火技术已经得到很大的进步，在国内很多电厂中得到使用，而且使用效果良好，可以在保证机组平安的根底上为发电企业节约局部发电本钱，已经逐渐成为电厂的主流点火方式。

当前，等离子系统主要涉及到发电行业的大型燃煤火力发电厂，主要应用于发电厂煤粉锅炉的启动、点火和稳燃。

当然，也涉及应用于其他行业或者类似领域的煤粉锅炉的点火和稳燃。

通过等离子点火技术的广泛使用，逐渐代替了传统的燃油点火，从而实现了节能减排，对企业的经济效益有了很大提高。

同时在等离子点火中运用电除尘技术，使得颗粒物的排放明显减少，这项技术也适应了当前对燃油这一紧缺资源的节约，在国家提倡绿色能源的今天，等离子技术定将得到进一步开展，从而实现良好的社会和经济效益。

1 等离子点火系统1.1 等离子点火系统的原理等离子点火技术是一种新型的锅炉点火燃烧技术，等离子体直接点燃煤粉替代燃料油的原理是：它利用电弧电离空气流〔也可以是其它气体〕形成高温等离子体，利用水冷通道、自身磁场、外磁场以及气体旋流等稳弧方法来控制该等离子体，使其定向流动那么形成了高温等离子射流。

让煤粉通过此高温等离子射流，煤粉颗粒那么在瞬间析出挥发份，再造挥发份、爆燃，在完全没有任何燃油的情况到达无油点火及稳燃的目的，满足锅炉点火启动及低负荷稳燃的需要。

等离子点火技术是先通过等离子发生器产生高温射流，从而将电源的电能传递给空气，然后使用高温等离子射流先点燃局部煤粉，然后在燃烧器中分级点燃煤粉形成较大的火焰，最后在点燃锅炉一次风携带的煤粉。

等离子点火装置工作原理燃烧机理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。

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。

由于反响是在气相中进展，使混合物组分的粒级发生了变化，因此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，这对于点燃煤粉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构造，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，这局部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。

等离子燃烧器的高温局部采用耐热铸钢，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。

a〕总体构造及其工作原理、工作特性：本装置使用压缩空气作为产生等离子体的介质，在电流250～600A的情况下,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。

由于反响是在气相中进展，使混合物组分的粒级发生了变化。

因此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〕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，可比通常情况下进步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。