等离子点火技术
发电分公司王鹏恒
引言
从我国目前的能源结构中分析，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，这是一项耗费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安全和经济发展的重要战略物资，通过节约和寻找燃油替代品来保证国家能源和经济安全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!
随着科技的发展，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，可以在保证机组安全的基础上为发电企业节约部分发电成本，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发展，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，使其定向流动则形成了高温等离子射流。让煤粉通过此高温等离子射流，煤粉颗粒则在瞬间析出挥发份，再造挥发份、爆燃，在完全没有任何
燃油的情况达到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部分煤粉，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。
煤在电弧等离子体高温射流中热解后的主要产物是挥发分、焦和烟炱。挥发份主要由CH4，C2H2，C2H4，C4H6，H2，CO，CO2，N2和H2O 等组成，其中乙炔是主要成分，煤焦是析出挥发份以后的煤残留物，而烟炱则是乙炔在高温下的分解积碳。因为电弧等离子体射流的温度极高，而煤粉颗粒在燃烧器内停留时间却很短，所以热解速率非常高。在这种快速热解条件下，热分解将更加剧烈，热缩聚则更加减弱，这就是挥发分中主要由小分子组成的主要原因。在等离子体高温射流加热过程中，主要是等离子体的热分量在起作用。随着气体和煤粉颗粒温度的升高，在原子团和分子解离产物的参与下，燃料开始异质热化学转化，在这个反应阶段，是电弧等离子体的热化学分量在起重大作用。因为煤的挥发分转化为气相，加上残余焦炭的局部气化，挥发份与氧化剂(空气，水蒸气)间，以及各挥发分相互之间开始产生化学反应，亦即在此气相反应阶段，等离子体的热电分量可使反应明显加强，以更低的激活能参与反应，从而加速化学转化。据估计，当氧由分子转变为原子形态时，激活能已减少为1/10 到1/15。挥发份的氧化反应将加快数倍，使释热过程更加迅速，这又使残余焦炭受热加剧，使碳加速转化为气相。这时，在热化学分量和热电分量的作用下，将讲一步促使碳的转化。另外，等离子体与煤粉作用过程中能生成低着火点的双相燃料，等离子体点燃煤粉过程中可以再造挥发份，提高燃料的反应度、强化煤粉混合物的燃烧，降低着火温度、加速热化学转换，促使燃料完全燃烧。正是由于等离子点火具有以上的种种优点，才促进了等离子点火技术应用不断的发展。
1.2 等离子点火装置的系统构成
目前国内各火电厂普遍采用的等离子点火装置是由山东烟台龙源电力技术有限公司开发的。整个点火装置的示意图如图1所示。
图1 等离子点火装置示意图
1.2.1 等离子发生器及拉弧原理
等离子发生器主要由阳极组件、阴极组件、线圈组件3大部分组成，如图2所示。
1-线圈；2-阳级；3-阴极；4-电源
图2 等离子发生器工作原理
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的正极形成电弧的阳极。阴极材料采用高导电率的金属材料制成。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。
1.2.2 等离子燃烧器
根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原则设计了多级燃烧器。它的意义在于应用多级放大的原理，使系统的风粉浓度、气流速度处于一个十分有利于点火的工况条件，从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。烟台龙源的等离子点火实验证明:运用这一原理及设计方法使单个燃烧器的出力可以从ZT/H扩大到10T/H。在建立一级点火燃烧过程中，采用了将经过浓缩的煤粉送入一定角度等离子火炬中心区，高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发分的含量提高了80%，其点火延迟时间不大于1秒。
图3等离子燃烧器
燃烧器点火的性能决定了整个燃烧器运行的成败，在设计上该燃烧器出力约为500~800kg/h，其喷口温度不低于1300℃。另外加设了第一级气膜冷却技术避免了煤粉的贴壁流动及挂焦，同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。该区称为第一区。
第二区为混合燃烧区，在该区内一般采用“浓点浓”的原则，环形浓淡燃烧器的应用将淡粉流贴墙，而浓粉掺入主点火燃烧器燃烧。这样做的结果既利于混合
段的点火，又冷却了混合段的壁面。如果在特大流量条件还可采用多级点火。
第三区为强化燃烧区，在一、二区内挥发分基本燃尽，为提高疏松炭的燃尽率，采用提前补氧强化燃烧措施，提前补氧的原因在于提高该区的热焙进而提高喷管的初速达到加大火焰长度提高燃尽度的目的，所采用的气膜冷却技术亦达到了避免结焦的目的。
第四区为燃尽区，疏松碳的燃尽率决定火焰的长度。随烟气的温升，燃尽率逐渐加大。
1.2.3 电源系统
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380V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。电源柜主要是提供稳定的直流电源，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。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。
1.2.4 控制系统
控制系统主要是由PLC、CRT、通讯接口和数据总线构成。其采用集电源全数字整流与点火器FO接口，具有通讯能力为一体的全数字直流控制器，为控制核心元件。由于该控制器除具有正常的整流控制功能外，还具有拍扩展和RS485接口通讯功能。因此，它作为整流和等离子发生器的引弧控制接口，水流、风压保护接口，从硬件上满足了系统的需要。电流、电压的参数调整完全可以由上位机界面设定操作，实现过程的全自动化控制。
1.2.5 辅助系统
辅助系统主要包括冷却水系统、风粉系统和压缩空气系统。等离子电弧形成后，弧柱温度一般在3000K到4000K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，通过大量实
验总结得出:为保证好的冷却效果，需要冷却水以高的流速冲刷阳极和阴极。风粉系统主要是由给粉机，磨煤机，暖风器，一次风系统，气膜风系统，二次风系统六个部分组成。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，等离子点火系统需要配备压缩空气系统，压缩空气的要求是洁净的，且压力稳定。
2 等离子点火器国内外应用的研究进展
2.1 国外研究进展
自上世纪70 年代末开始，由于世界能源危机及环境危机的爆发，世界上的发达国家均开始研制等离子点火这一新型技术，并将该技术广泛推广到船用燃气轮机、地面发电用燃气轮机及火力发电厂的锅炉设备中，尤其是独联体国家、美国和澳大利亚等发达国家均在等离子点火技术方面投入了大量的人力和物力。
上世纪70 年代，独联体国家较早开展了对等离子点火技术的试验研究，主要研究部门有乌克兰国立海洋技术大学、莫斯科物理技术学院、俄罗斯科学院新西伯利亚分院、俄罗斯中空气动力研究院等科研单位，研究结果表明，采用等离子点火技术不仅可以提高燃料的燃烧效率，还可降低点火延迟时间，增加活化粒子的浓度，降低NOx排放，改善燃烧室出口温度的不均匀度，起到强化及稳定燃烧的作用。独联体国家还将实验成果应用到了舰船燃气轮机及多种型号的地面燃气轮机中，截止到1998 年，超过500台燃机系统已采用了等离子点火技术，极大改善了燃机低工况的性能。
除用于燃机系统的点火设备外，独联体国家将等离子点火技术应用于电厂煤粉的燃烧中。图4为乌斯基-可麦洛沃斯克电站锅炉中的等离子点火煤粉燃烧器，由阴极及阳极之间的电弧加热煤粉，且阴极为可移动式石墨组成，可随时调整电极间隙，并及时补充阴极材料的烧蚀，该装置发生器的功率可达200KW。独联体研制的等离子发生器的功率一般达50-200KW，是将等离子发生器与热裂化反应器组合在一起，采用部分煤粉燃烧的热量加热其余煤粉，用煤粉自身放热促使热裂化反应的进行。等离子电弧工作约1.5-2.0 小时后上述反应可达到平衡可停
止工作，独联体国家研制的煤粉用等离子点火系统虽结构较为复杂，但实现了不烧重油而直接点燃煤粉的目的，极大减少了燃料的消耗，降低了NOx的排放并提高了燃料的燃烧效率。
图4同轴等离子体发生器煤粉燃烧室图5马里塔电厂锅炉用燃烧器
1-阴极；2-阳极；3-煤粉空气混合物
美国、澳大利亚等发达国家也对等离子点火技术的应用进行了研究，主要应用于电站锅炉中煤粉的直接点燃，已达到降低能源消耗及污染物排放的目的。美国联合碳化物公司于1978 年成功研制了热等离子点火燃烧器，如图5所示，且在马里塔电厂锅炉上进行了试验，该点火系统的功率为109KW，直接将圆管型电弧点火器插入煤粉燃烧器中，实现了煤粉的直接点燃。Foster Wheeler 国际能源公司在1997 年的全美电力年会上，公布了本公司生产的大型锅炉机组的生产情况，同时该公司生产的锅炉机组全部装有等离子直接点火燃烧系统。
1993 年，澳大利亚太平洋电力公司生产了澳大利亚第一台工业用等离子体点火器，并将其安装于万吉 5 号机组锅炉中，该锅炉功率60MW，并最终点火试验成功。2001年该公司推出了第一台适用于300MW 锅炉运行机组的等离子点火系统。澳大利亚的等离子点火发生器采用氮气为工作气体，高频击穿并采用非接触式引弧，功率可达50KW，并将点火器安装于二次风喷口，一次风粉由独立粉仓提供，同时设置了氮气的密封粉仓。由于澳大利亚推行的等离子点火设备投资高、系统复杂、维修工作量极大，因此推广受到了一定的影响。
2.2 国内研究进展
上世纪70 年代，我国也开始了等离子点火技术的研制，部分高校（如清华大学、华中工学院）、科研院所（如新疆电力试验研究所）、锅炉制造厂（如哈尔
滨锅炉厂、武汉锅炉厂等）及众多发电厂（烟台发电厂、元宝山发电厂等）均花费大量人力及物力致力于开发锅炉用等离子点火系统研究，并取得了一定成果。
我国安徽电力局和山东电力局科技人员于1978 年开始进行等离子无油点火技术的研究开发工作，并于1981 年完成工业性试验。山东在75t 小锅炉(燃用烟煤)上点火启动成功，安徽在120t/h 锅炉(燃用烟煤)上点火启动成功; 1983 年，河南新乡电厂成功地进行了等离子体直接点燃贫煤煤粉的试验。1994 年陕西宝鸡电厂从哈萨克斯坦动力科学研究院引进了等离子体点火器，安装在 4 号炉(50MW)上，并较成功地进行了启动点火试验。我国试验采用的这些等离子体点火装置，由于系统较复杂、使用寿命不长等原因，尚未进入实用阶段。
烟台龙源电力工程有限公司在借鉴国外成功技术及总结国内失败原因的基础上，成功实现了等离子点火器点火启动，经过多年的努力最终研制出了DLZ-200 型等离子点火器。2000 年2 月15 日，DLZ-200 型等离子点火器在烟台电厂200T/H 锅炉上成功点燃，经国家电力公司专家组鉴定其具有世界领先水平。2003 年11 月27 日，中俄合作的“烈火一I”型等离子点火器在河南洛阳高新区重兴工程技术公司问世。这种等离子发生器的功率达到400KW，其工作时间较长，并获得国家专利。烟台龙源公司通过近几年的努力，己经获得很多等离子点火的专利技术，他们的等离子点火系统己经成功运用到国内很多电厂，到2007 年9 月，烟台龙源的等离子点火系统首次走出国门，落户韩国南东电力公司三千浦电厂，标志着中国等离子点火技术的已经开始走向国际市场。
目前就世界范围来说，燃煤锅炉使用等离子点火与稳燃的技术，主要以下两种方式。首先，是以俄罗斯为代表的热裂解型等离子点火技术，也就是通常所说的煤气化点火技术，其基本的技术原理是:将风粉混合物分成两部分，将经过浓缩后的少部分浓煤粉送入等离子体热裂化处理室(相当于预燃室)，进行等离子体热裂化处理。用这部分经过处理后部分燃烧的煤粉火焰，去引燃单独送入燃烧器的其余煤粉。
再者，就是以中国烟台龙源电力技术公司为代表的直接点燃型等离子点火技术，其主要技术原理是:直接将锅炉主燃烧器改为兼有等离子点火功能的燃烧器，即直接把锅炉原来的主燃烧器设计为等离子燃烧器，在该燃烧器上安装等离子发生器，当锅炉启停和低负荷稳燃时，投入等离子发生器，起到点火燃烧器的作用。
当锅炉高负荷正常运行时，等离子发生器停运，该等离子燃烧器作为锅炉主燃烧器使用。可以看出，直接点燃型等离子技术借鉴并吸收了俄罗斯的煤气化点火技术，从热裂解技术逐步完善到多级燃烧。
3 等离子点火系统的优势
3.1 节约紧缺能源
等离子点火系统实现了锅炉的无油启动和稳燃"用煤粉代替了紧缺的燃油"通过实践证明"被广泛应用。
3.2 节省运行成本
等离子点火系统有效的避免了燃油点火对大量重油和轻油的消耗"运行成本比燃油点火节省了.&/左右"同时等离子体内富含的化学活性离子"也加速了燃料的完全燃烧"提高了燃烧效率。
3.3 加强安全性
通过等离子点火系统的使用"降低了传统燃油点火可能引起火灾事故的发生率"有效的避免了火灾对设备损坏的事故隐患"具有更高的安全性。
3.4 增强环保减排
使用等离子点火"运行中还可以使用电除尘技术"避免了粉尘直接排放"同时不用燃烧燃油达到了节能减排"绿色能源的要求。很好的解决了当前环保压力下煤电厂的环保压力。
4 等离子点火技术在不同类型机组上的应用
4.1 等离子点火技术在1000MW机组上的应用
这是该项技术目前首次成功应用在我国最高参数、最大容量的火电机组锅炉中的一例。付龙龙、刘超等人与韩克刚、邵天佑从不同角度研究了该项技术在华
能玉环发电厂超超临界1000ＭＷ机组上的应用情况，实现了正压直吹式制粉系统在燃用烟煤条件下的等离子点火启动，按照《火电工程调整试运质量检验及评定标准》，该机组的耗油量远远低于标准要求，节约了大量燃油;同时还可以使电除尘器能够尽早投入运行，在节能降耗和环保方面效果显著。
4.2等离子点火技术在600MW机组上的应用
在600ＭＷ机组上，该项技术目前已经得到了大范围的应用。韩志成等人通过论述等离子燃烧器及其附属系统和辅助设备的配置情况，得出锅炉在冷态启动中基本上能够实现无油点火，且能满足锅炉升温升压曲线要求，达到节油降耗之目的，同时对等离子点火使用的煤质也提出了相应要求。武震着重分析了调试运行期间发生的问题，诸如断弧与燃烧不稳定、飞灰自燃和尾部二次燃烧、等离子燃烧器出口结焦等，为该项技术应用于其他600ＭＷ燃煤锅炉提供了很好的参考。罗凯等人通过介绍带炉水循环泵的超临界复合循环锅炉的调试情况，总结出了该项技术在这类型锅炉使用中会有等离子燃烧器壁结焦、等离子对煤质的要求高、节能增效等优缺点，对于这类型锅炉的等离子点火改造、调试具有较高的参考价值。刘静宇等人发现在锅炉为DG1900/25.4-ⅡL型超临界参数变压直流炉过程中，等离子系统会有暖风器不满足加热要求、冷态启动初期煤粉燃尽率低、等离子燃烧器中心筒超温等问题，同时提出了改造暖风器的疏水系统、在正常的冷态启动中采用投少量油等措施。任杰等人通过介绍该项技术应用于直吹式褐煤锅炉
上的情况，分析了煤粉浓度、一次风速、二次风量、磨煤机出口温度和煤粉细度等因素对其点火性能的影响，实现了褐煤锅炉少油点火及低负荷稳燃。顾山等人在介绍了等离子控制系统的控制方式及相关设备的技术要求、等离子点火辅助系统设计等内容的基础上，探索并总结了等离子煤粉点火及稳燃技术。李春和重点阐述了在机组启动和低负荷运行期间，等离子点火系统与电除尘均可以正常投入运行，大大减少了粉尘对引风机的损害和对大气的污染，带来良好的经济效益和社会效益。杨中明等通过计算机组各个阶段煤耗及油耗，统计出了机组的经济性;同时在运行中发现，阴极头质量不稳定、各角阴极的拉弧次数不一致、等离子燃烧器不能上下摆动等这些问题，提出通过适当调整空预器以及给煤量、使用备用油枪等方法可以解决此类问题。陈勇、林爽结合等离子燃烧器在珠海金湾发电有
限公司3、4号锅炉的成功应用情况，分别从运行方式、运行控制参数、运行控制策略、运行工况等方面分析了该燃烧器的运行特性。赵志军、牛月娥详细分析研究了等离子点火系统在四角切圆燃烧锅炉上应用时对应FSSS控制逻辑的修改，为同类锅炉采用等离子点火技术提供借鉴。邹毅辉在介绍点火控制系统功能、控制逻辑设计和系统的调试及投运过程的基础上，对等离子调试投运出现的问题进行分析，并且对FSSS系统逻辑的设计方案提出了合理化建议。刘林波等分别阐述了为实现冷炉无油等离子点火而在等离子装置系统改造、FSSS等离子点火相关逻辑完善、运行方式调整及优化等方面进行的工作，并提出了在新机组启动全程中的无油等离子点火应用方式，节省了燃油，并改善了火电厂的生态条件。
4.3等离子点火技术在300MW机组上的应用
以上重点阐述了目前600ＭＷ机组等离子点火的应用情况。该项技术也运用于300MW机组的点火改造中，同样获得了良好的效果。
王延明等人通过分析研究国产300MW机组中速磨直吹式制粉系统等离子冷炉无油点火系统，发现诸如等离子使用稳定性、阴极使用寿命、燃烧器结焦、磨煤机运行稳定性和煤粉燃尽率问题，并且提出了合理化建议，该项技术可以实现机组全程启动零燃油投入。韩义等人在分析国内首例无油系统双层等离子点火技术基础上，指出了该项技术的八大关键问题，提出了冷态启动时直吹式制粉系统的运行调整、防结焦、防止二次燃烧点火以及稳燃措施。张帆等就改造等离子点火系统后出现的炉渣可燃物偏高、截面增大、风速降低、阻力过大、中间区域煤粉过于集中等问题进行了分析研究，优化调整了运行时的参数设定，对存在同样问题的300MW机组，具有一定的参考价值。孔庆鹏以某热电厂为例，提出了在运行过程中发现的煤种要求高、阳极寿命短、点火初期飞灰可燃物含量高这三个问题，提出了合理化建议，并且根据经济效益分析，得出了该项技术的应用前景。郝云冯、石光员重点分析了改造成等离子点火系统后，出现了等离子点火系统冷却水系统压力不易调节、等离子水泵运行工况差、等离子频繁出现不起弧或断弧等问题，并且提出了正常运行的措施。杨新荣、徐建虎通过介绍等离子燃烧技术和双进双出钢球磨煤机技术二者配合应用的调试、运行情况，分析两者结合后的技术特点、调试要点及运行时应该注意的几个问题，得出等离子点火系统存在安
全保障方面、燃烧不稳等问题，需要运行人员根据经验调整。
5 等离子点火技术存在的问题及解决方案
作为一项新型的点火技术，在实际工作过程中也暴露出了不少问题，经过归纳总结，大致可以分为以下几类。
(1)等离子点火系统的供电问题:保证该系统具备稳定的电源供电，与其他保
安用电不混用同一电源。
(2)冷态点火初期与运行过程中的问题:冷态启动时点火产生的温度虽高，但
热强度不够，因此煤粉燃尽率低，这类问题只能通过诸如降低煤粉细度、
合理调整一次风速、尽可能提高磨煤机出口温度、提高炉膛温度等措施
解决;在运行过程中，燃烧器容易产生结焦与超温问题，通过适当调整一、
二次风速与煤粉浓度、严密监视等离子燃烧器壁温、适当降低等离子发
生器的设定电流、降低点火功率等措施可以解决此类问题。
(3)点火初期炉膛爆燃、尾部烟道再燃烧问题:为了防止这类事故的发生，应
该检查燃烧器的漏粉问题、检查锅炉各除尘设备并且清除可燃物含量较
高的飞灰、通过调整一、二次风量、磨煤机出力、煤粉细度等，控制飞
灰可燃物的含量在一定范围内、另外还可以辅以热控的水平。
(4)等离子断弧问题:可以通过配备专门等离子风机，保证供气品质;同时，
进行相应的火检系统改造，解决火焰检测问题带来的误判断。
(5)阴极使用寿命短问题:可以通过配备等离子冷却水泵，优化冷却阴极头，
提高使用寿命。
(6)直吹式制粉系统中存在的问题:当刚启动锅炉时，由于没有热风，磨煤机
没有足够的制粉条件，可在磨煤机入口热风道上增加等离子暖风器，使
磨煤机在锅炉冷态启动初期即可投入运行，在温度达到要求后，暖风器
即可退出运行。
6 结语
目前，等离子点火技术不论是在新建机组还是老机组的改造过程中，均得到了广泛的应用，如何提高该系统核心部件的使用寿命也就成了该技术能否继续广
泛使用的一大关键。随着科技的进步、能源问题的日益突出、制造工艺的日渐成熟、点火技术的不断研究与探索等，等离子点火技术的节能优势也会更加凸显出来，它在火力发电厂中的应用前景也会更加广阔。
通过在火电厂锅炉点火中对等离子点火技术的应用，不仅能够用煤粉完全的代替了燃油，降低了企业运行成本，为企业带来了明显的经济效益。而且，传统的燃油系统还存在由于运行不合理就会发生火灾的安全隐患问题，等离子点火系统的应用实现了无油点火和无油问然，操作简单，技术更加安全可靠，有效避免了火灾风险。总之，等离子点火技术改变了传统锅炉的点火方式，给电厂企业带来了显著的经济效益和社会效益，提高企业的市场竞争力。
#4炉等离子点火装置运行规程 (试行) 批准：李富民 审核：高彦飞 编制：顾可伟 华能平凉电厂运行部 2003年9月
华能平凉电厂#4锅炉安装的等离子燃烧系统由烟台龙源电力技术有限公司提供，装置分点火系统和辅助系统两大部分，点火系统由等离子燃烧器、等离子点火器、电源控制柜、隔离变压器、控制系统等组成，辅助系统由压缩空气系统、冷却水系统、图像火检系统、一次风速在线测量装置等组成。 等离子点火系统共设计有四套等离子点火装置，其中四支等离子燃烧器分别装在锅炉A层四支主燃烧器位置，替换锅炉原有的煤粉燃烧器，等离子点火器安装在燃烧器侧面，四套电源控制柜和隔离变压器安装在380V工作段配电室，可以通过DCS或安装在主控室立盘上的触摸屏进行控制。 等离子点火器为磁稳空气载体发生器，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能力且电流恒定不变，当阴极缓慢离开阳极时，电弧在线圈磁力的作用下拉开喷管外部。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。 一、设备规范： 1、冷却水系统：等离子装置在点火过程中要产生大量的热量，为冷却等离子装置的阳极和线圈，等离子点火装置中设计有专门的冷却水系统。冷却水取自300T除盐水箱，由两台TFW80-250型水泵供水，两台泵互为备用。冷却水经母管分别送至四个等离子发生器，单个等离子发生器的冷却水用量为8T/H，冷却水进入等离子装置后再分两路分别送入线圈、阴极、阳极，回水采用无压回水，出入口压差不小于0.2MPa。冷却水回水经回水母管返回至除盐水箱。
微油点火与等离子点火应用方式的比较 一、等离子点火与微油点火的工作原理 1、等离子的点火原理是：利用直流电流在等离子载体空气中接触引弧，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的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10-3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和成分发生变化，有助于加速煤粉的燃烧，大大地减少点燃煤粉所需要的引燃能量。这样就可以用很低的能量点燃部分煤粉。然后，以内燃，逐级放大的方式，将整个燃烧器点燃，实现用等离子弧直接点火的目的。 2、气化微油点火燃烧器的工作原理是：先利用压缩空气的高速射流将燃料油直接击碎，雾化成超细油滴进行燃烧，同时用燃烧产生的热量对燃料进行初期加热，扩容，后期加热，在极短的时间内完成油滴的蒸发气化，使油枪在正常燃烧过程中直接燃烧气体燃料，从而大大提高燃烧效率及火焰温度。气化燃烧后的火焰刚性极强、其传播速度极快超过声速、火焰呈完全透明状（根部为蓝色，中间及尾部为透明白色），火焰中心温度高达1500～2000℃。微油气化油枪燃烧
形成的高温火焰，使进入一次室的浓相煤粉颗粒温度急剧升高、破裂粉碎，并释放出大量的挥发份迅速着火燃烧，然后由已着火燃烧的浓相煤粉在二次室内与稀相煤粉混合并点燃稀相煤粉，实现了煤粉的分级燃烧，燃烧能量逐级放大，达到点火并加速煤粉燃烧的目的，大大减少煤粉燃烧所需引燃能量。满足了锅炉启、停及低负荷稳燃的需求。 二、等离子点火与微油点火的系统组成 1、等离子点火系统主要有：等离子体点火燃烧器、等离子体发生器、等离子体电源及控制系统、冷炉制粉系统、风粉在线检测系统、压缩空气系统、循环冷却水系统以及火焰检测等系统构成。 等离子燃烧器改造一般布置在下层原主燃烧器位置，将该下层燃烧器一部或全部改造为等离子燃烧器，600MW以下的锅炉，一般每台炉设2～6台等离子燃烧器。 2、气化微油点火燃烧器一般安装在最下层的一层或二层主燃烧器位置，安装数量与等离子基本相同。 系统构成：由燃油系统、送粉系统、控制系统、辅助系统等部分组成。 燃油系统由燃油系统、压缩空气系统、高压风系统及气化小油枪等组成。 控制系统根据机组控制系统不同而采取不同方式，主要有就地手动控制与远程保护、PLC控制与FSSS联合保护、DCS控制与BMS（或FSSS）保护等几种。
目录 1 前言———————————————————————————————1 2 等离子点火技术工作原理——————————————————————1 2.1 点火机理———————————————————————————1 2.2 等离子发生器工作原理—————————————————————2 2.3 燃烧机理———————————————————————————2 3 等离子点火系统组成————————————————————————3 3.1 等离子燃烧器—————————————————————————3 3.2 等离子发生器————————————————————————-- 4 3.3 等离子电气控制系统——————————————————————4 3.4 等离子压缩空气系统——————————————————————4 3. 5 等离子冷却系统————————————————————————5 3. 6 壁温检测系统—————————————————————————6 3. 7 风烟在线监测系统———————————————————————7 3.8 图像火焰监测—————————————————————————7 4 影响等离子点火的燃烧因素—————————————————————8 4.1 煤粉浓度对燃烧特性的影响———————————————————8 4.2 一次风对燃烧特性的影响————————————————————8 4.3 二此风对燃烧特性的影响————————————————————9 4.4 拉弧功率对燃烧特性的影响———————————————————9 5 等离子燃烧器与传统油燃烧器对比的优点———————————————9 6 等离子点火的不足之处———————————————————————10 7 等离子点火运行中出现的问题————————————————————10 8 解决方法—————————————————————————————11 9 结论———————————————————————————————12 参考文献———————————————————————————————13
DLZ-200型等离子点火装置 使用及维护说明书 2.O版 烟台龙源电力技术有限公司 YANTAI LONGYUAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO．，LTD．
QB/YTLY 国电电力烟台龙源电力技术有限公司企业标准 QB/YTLY-102007-2003 2003—01—01发布 DLZ一200型等离子点火装置 使用及维护说明书 2003—01—01实施 发布 国电电力烟台龙源电力技术有限公司 第二章等离子燃烧器工作原理 2.1点火机理 本装置利用直流电流(28O～350A)在介质气压0.01～O.03 MPa的条件下接触引弧， 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、H 2、O 2 )、离 子(O 2-、H 2 -、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，可比通常情况下提高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。 2．2等离子发生器工作原理 本发生器为磁稳空气载体等离子发生器，它由线圈、阴极、极组成。其中阴极材料采用高导电率的金属材料或作金属材料制成。阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的金
管理制度编号：YTO-FS-PD820 等离子体点火安全注意事项通用版 In Order T o Standardize The Management Of Daily Behavior, The Activities And T asks Are Controlled By The Determined Terms, So As T o Achieve The Effect Of Safe Production And Reduce Hidden Dangers. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
等离子体点火安全注意事项通用版 使用提示：本管理制度文件可用于工作中为规范日常行为与作业运行过程的管理，通过对确定的条款对活动和任务实施控制,使活动和任务在受控状态，从而达到安全生产和减少隐患的效果。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 1.总则 1.1 为了保证等离子体点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行和维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项； 1.2 该注意事项适合于等离子体点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员； 1.3 烟台龙源电力技术股份有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子体点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调； 1.4 现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求； 1.5 烟台龙源公司必须提出等离子体点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲； 1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子体点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。
DLZ-200型等离子点火装置使用及维护说明书
目录 Ｏ安全措施 0 第一章绪论 (1) 第二章等离子燃烧器工作原理 (2) 第三章等离子点火燃烧系统构成 (5) 第四章等离子点火系统的安装 (22) 第五章等离子点火系统的调试 (28) 第六章等离子点火系统的运行 (39) 第七章等离子点火系统的维护 (47)
安全措施 本说明书声明 列出了等离子燃烧系统安全和可靠运行所需的所有措施。对特殊的应用，可能需要附加补充资料和说明书，如果遇到这种情况，请与烟台龙源公司最近的办事处或直接与本部联系，以求技术支援；如果在修理等离子燃烧设备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机会，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。 警告! 在设备运行过程中，本装置电子发射枪将出现危险电压，切勿触摸。否则，将导致死亡和严重的人身伤害以及财产损失。 本装置电子发射枪被罩在一个安全防护罩内，防护罩下部为电气，冷却水进、出接口，此部位有可能引发故障，非专业维护人员切勿接近。 只有首先完全熟悉本使用说明书所包括的安全注意事项，结构安装，操作以及维护说明的相当熟练的人员才能从事本装置的工作。 本装置成功和安全的运行依赖于精心的运输和适当的保管，以及正确的连接，操作安装和维护。 即使是在等离子发生器不工作时，电源柜进线及隔离变压器亦带有危险电压，非停电状态，切勿进行任何工作，在从事任何维护和修理工作之前，电源柜所有电源必须切断并挂警示牌！
第一章绪论 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被做为一项重要的指标来考核，为了减少重油（天然气）的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等，但是，这些方法已到了尽头，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器，采用直流空气等离子体作为点火源，可点燃挥发分较低的（10%）贫煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备，采用等离子点火燃烧器，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点： 1) 经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的15%～20%，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用； 2) 环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境； 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。 结论： 既然采用等离子技术点燃煤粉锅炉经济、高效、简单、安全、环保，有百利而无一害，当然是燃煤锅炉的首选设备，是目前燃油系统改造的最佳替代产品。
东胜发电有限公司（以下简称东胜公司）锅炉系上海锅炉厂制造的亚临界压力参数、自然循环汽包炉，单炉膛、一次中间再热、燃烧器摆动调温、平衡通风、四角切向燃烧、紧身封闭、固态排渣煤粉炉。锅炉燃用东胜本地烟煤。锅炉的制粉系统采用冷一次风机、正压直吹式制粉系统，配置5台液压变加载中速磨煤机。锅炉启动点火系统采用烟台龙源——DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，配有2层等离子体点火系统，配置在A、B层燃烧器上，无燃油系统。 磨煤机选型为：ZGM95G型中速、液压变加载、辊盘式磨煤机,出力10~46t/h。该型磨煤机特点适合低煤量长时间运行，主要原因：磨煤机加载压力可以较大范围变化调整，以保持对煤种、煤量的适应性。 等离子体煤粉燃烧器选型为烟台龙源电力技术股份有限公司的DLZ-200型等离子体煤粉燃烧器，采用直流空气等离子体做为点火源，可直接引燃煤粉，实现锅炉的冷态启动。该系统主要有以下几部分组成： 等离子体发生器——产生电功率为50～150kW的空气等离子体； 直流电源柜（含整流变压器）——用于将三相380V电源整流成直流电，用于产生等离子体； 等离子体煤粉燃烧器——用于与等离子体发生器配套使用，以引燃烧煤粉； 等离子体点火机理： 原煤主要来自内蒙古东胜周边地区，燃煤水份大，挥发份高，易着火，易磨制。 两年来累计启动15次，低负荷稳燃56次（负荷低于120MW），锅炉灭火后恢复3次，等离子在上述事件发生时，其应用特点： 经济：采用等离子体点火技术，2008年至2009年全年使用等离子体点火系统耗时329小时，阴极头更换6次。若使用柴油，平均每小时耗油4t/h，则消耗柴油1316t。两者比较，其维护费仅是使用柴油费用的10%以下，对于电厂，其经济费用节省是相当可观的； 环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦
等离子点火装置说明书 目录
1.概述 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的指标来考核，为了减少重油(天然气)的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等。但是，这些都是传统意义上的节油技术，节油效果是有限的，还不能达到最终不用油的目的，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火装置，采用直流空气等离子体作为点火源，可点燃挥发分较低的贫煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。采用等离子点火装置，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点： ●经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的，15％~20％，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用； ●环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境； ●高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子(C、H、0)、原子团(OH、H2、O2)、离子(O-2、H-2、OH-、O-、H-)和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧； ●简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式； ●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。 结论： 既然采用等离子技术点燃煤粉锅炉经济、高效、简单、安全、环保，有百利而无一害，当然是燃煤锅炉的首选设备，是目前燃油系统改造的最佳替代产品。
等离子点火技术 发电分公司王鹏恒 引言 从我国目前的能源结构中分析，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，这是一项耗费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安全和经济发展的重要战略物资，通过节约和寻找燃油替代品来保证国家能源和经济安全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! 随着科技的发展，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，可以在保证机组安全的基础上为发电企业节约部分发电成本，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发展，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，使其定向流动则形成了高温等离子射流。让煤粉通过此高温等离子射流，煤粉颗粒则在瞬间析出挥发份，再造挥发份、爆燃，在完全没有任何
等离子燃烧技术在泰州电厂2*1000MW超超临界燃煤机组中的应用 泰州电厂蒋德勇摘要：本文介绍了等离子燃烧技术的原理，结合泰州电厂选用的设备，从运行的角度介绍了等离子燃烧技术在煤粉锅炉中的应用情况。 关键词：等离子燃煤机组超临界 等离子燃烧技术是采用空气等离子体作为点火源，在电弧的作用下，将一定压力的空气电离为高温等离子体，从而点燃煤粉的一种新型燃烧技术。它的出现改变了大型煤粉锅炉点火和稳燃依靠重油、轻油或天然气等燃料来实现的历史。近年来能源紧张，燃油价格不断上涨，为等离子燃烧技术的应用提供了契机。泰州电厂作为国内首批1000MW机组，成功的将等离子燃烧技术应用到实践，实现了锅炉的无油或少油启动，既节约了电厂的成本，又改善了电厂的生态环境。 等离子燃烧器利用直流电流在介质气压0.01~0.03MPa的条件下接触引弧，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，也有助于煤粉的燃烧。为保护等离子装置本身，需用水冷却阴、阳极和线圈。所需冷却水采用闭式循环水，水压在0.6MPa 左右，经等离子冷却水泵加压后进入等离子装置。 等离子点火装置的结构和组成及原理如图1～2所示： 图 1 等离子装置的结构和组成
图2 等离子点火原理图 泰州电厂选用的是哈锅在日本三菱公司技术支持下设计制造的超超临界变压运行直流锅炉。本锅炉采用三菱重工（MHI）开发的低NOx的改进型PM主燃烧器和MACT燃烧技术。燃烧器采用无分隔墙的八角双火焰中心切圆燃烧大风箱结构。全摆动式燃烧器，共设六层三菱低NOx PM一次风喷口，三层油风室，一层燃烬风室、十层辅助风室和四层附加风室（Addition Air）。等离子燃烧器布置在A层燃烧器中，在锅炉点火及稳燃期间，可以替代油枪起到点火和稳燃的作用。在锅炉正常运行中，具有主燃烧器的功能，其出力及燃烧工况与其他层燃烧器一致。由于安装等离子燃烧器，在燃烧器摆角改变时，A层燃烧器不参与摆动，但这并不影响燃烧器摆角对过热器及再热器及过热器的调节。 燃烧器的结构布置如图3所示：
等离子点火与微油点火技术比较 摘要：锅炉启动及低负荷助燃用油是构成发电厂成本的重要组成部分，利用等离子点火技术和微油点火技术，可以使启、停炉的燃油消耗大大减少，经济效益较好。 关键词：等离子点火微油点火节能 当今世界能源资源日益紧张，国内外均积极开展电站燃煤锅炉节油技术的研究，我国也先后开发了“节省燃用油、燃油锅炉改烧煤、推广劣质煤燃烧技术、以煤代油”等技术。这些技术的应用对电站节油起到了明显的作用，但燃煤机组节油降耗仍具有很大的空间。等离子点火技术的突破性进展以及微油点火技术的出现，使我国的电站节油技术又迈向了新阶段。在短短几年时间内，等离子点火技术和微油点火技术已成为现代大型机组锅炉点火和稳燃过程中的主流节油技术。 1.等离子点火技术 1.1 等离子点火系统构成 等离子点火系统主要有以下几部分构成：等离子发生器；等离子燃烧器；电源柜及供电系统；辅助系统（包括冷却水系统、压缩空气系统，图像火检系统）；控制系统以及风粉系统等。 1.2 等离子点火系统工作原理 1.2.1 等离子发生器工作原理 等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高温电弧冲击。线圈在高温情况下具有抗直流高压击穿能力。电源采用全波整流并具有恒流性能。其点火原理为：在一定输出电流条件下，当阴极前进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在
线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入燃烧器点燃煤粉。 直流电流在一定介质气压的条件下引弧，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，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子（C、H、O）、离子（O2-、H+、OH-）和电子等，它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。
管理制度编号：LX-FS-A54025 等离子体点火安全注意事项标准范 本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
等离子体点火安全注意事项标准范 本 使用说明：本管理制度资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1.总则 1.1 为了保证等离子体点火工程设备现场安全、高效地施工、调试、运行和维护，避免人身伤害及设备损坏，编制该安全注意事项； 1.2 该注意事项适合于等离子体点火工程的组织人员、安装人员、现场调试人员和电厂的运行及维护人员； 1.3 烟台龙源电力技术股份有限公司（以下简称烟台龙源公司）对于等离子体点火工程必须指定现场负责人，负责与甲方、调试单位等有关方面联系及协
调工作，建议甲方指定专人负责相关工作的协调； 1.4 现场工作必须遵守有关的安全规程及两票三制等保证安全的制度和要求； 1.5 烟台龙源公司必须提出等离子体点火工程调试大纲，呈请甲方审查并纳入整个机组的调试大纲； 1.6 在锅炉启动过程中，必须在确保安全的条件下实现等离子体点火，特别是防止发生炉膛爆破、二次燃烧等设备损坏和人员伤害事故。 2.人身安全 2.1 维护等离子体发生器（更换阴极、阳极等）时应首先停止等离子体发生器，切断整流柜控制电源，并切换至就地控制位置，拔出交流侧保险，并挂"有人工作，禁止操作"警示牌，确认等离子体发生器无电后方可开始工作； 2.2 在就地观察炉膛燃烧情况时身体应站在观火
岱海电厂2X 600MW机组检修部培训教材 DHT1 等离子点火系统 内蒙古岱海发电有限责任公司
2004年11月
DHT1内蒙古岱海发电有限责任公司培训教材1 目录 第一章前言 (2) 第二章等离子煤粉点火技术基本原理 (4) 第一节等离子煤粉点火机理 (4) 第二节等离子发生器工作原理 (5) 第三节等离子燃烧器及其原理 (6) 第四节旋流式等离子燃烧器的特点 (6) 第五节等离子点火燃烧系统的组成 (7) 第三章岱海一期机组设备概况 (8) 第四章岱海一期等离子煤粉点火系统的设计方案 (11) 第一节等离子煤粉点火装置的设计 (11) 第二节电气系统设计 (13) 第三节磨煤机冷炉制粉方案设计 (14) 第四节控制系统与FSSS DCS接口设计 (15) 第五章调试及运行方式说明 (18) 第六章设计界限及设备参数 (23)
2 内蒙古岱海发电有限责任公司培训教材DHT1 第一章前言 长期以来，火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃消耗大量的燃料油。特别是对于新建的火力发电机组，其在试运期间要经过锅炉吹管、锅炉洗硅运行、锅炉热态调试、安全阀整定、汽机冲转、机组并网、电气试验、机组带大负荷试验等许多阶段，此期间由于锅炉无法投磨或无法完全断油运行，因此要耗费大量的燃油。根据原电力部颁布的试运导则中的规定，600MV机组试运期间燃油消耗的标准定量为9000吨，燃料费用十分可观。因此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。在目前随着国内电厂竞价上网的不断扩大，追求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，凸现了锅炉无油点火技术迫切的社会需求和巨大的经济价值。 烟台龙源电力技术有限公司在总结国外经验教训的基础上，于1997年开始研究适 合中国国情的等离子点火装置，1998年8月25日在试验室制造出第一台样机并引弧成功，在常温送粉的情况下，成功点燃了挥发份为11%勺淄博贫煤，1999年6月开始在烟台发电厂1号炉安装DLZ-200型等离子煤粉点火燃烧器进行试验。2000年2月15日成功实现机组无油点火启动。2000年9月29日通过了国家电力公司专家组鉴定，具有“世界领先水平”。 随着等离子点火技术开发和中间储仓制粉系统锅炉上应用成功，解决在直吹式制粉 系统锅炉上应用研究理所当然地成为主题。在此背景下，促成华北电力科学研究院和烟台龙源电力技术有限公司合作，充分利用双方技术、资源优势，共同筹资成立了北京恒源信达电力技术有限公司，双方优势互补，致力于等离子点火技术推广应用和针对直吹式制粉系统锅炉上的研究开发。华北电力科学研究院有限责任公司于2001年10月申报并承担了国家电力公司的科技开发项目一一“中速磨直吹式制粉系统锅炉等离子无油点火系统应用研究”。 1、需要解决的技术难题 等离子点火技术在直吹式制粉系统锅炉上的开发应用，主要存在下列一些技术难 题： 如何在锅炉冷态条件下利用现有的中速磨煤机磨制出合格的煤粉； 如何控制磨煤机长期在小出力范围内安全稳定运行； 如何控制机组启动初期投入等离子点火装置时锅炉升温、升压速率； 如何实现高压缸启动汽轮机无油枪投入磨煤机运行冲转； 如何防止锅炉再热器干烧及管壁超温；
第二章等离子点火煤粉燃烧器工作原理 2.1 点火机理 本装置利用直流电流（280---350A）在介质气压0.01-0.03Mpa的条件下接触引弧，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，可比通常情况下提高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。 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
图2.2 燃烧机理图
采用提前补氧强化燃烧措施，提前补氧的原因在于提高该区的热焓进而提高喷管的初速达到加大火焰长度提高燃尽度的目的，所采用的气膜冷却技术亦达到了避免结焦的目的（1998年获专利）。 第四区为燃尽区，疏松碳的燃尽率，决定于火焰的长度。随烟气的温升燃尽率逐渐加大。 第三章 等离子点火燃烧系统组成 3.1 等离子点火燃烧系统 3.1.1 燃烧系统 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。 如图3.1所示，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 II III 等 离 子 发 生 器 一次风 I 气膜风 等离子弧 图3.1 等离子燃烧器示意图 风箱 中心筒 撞击式浓淡块
等离子点火装置说明书 目录 1.概述 (110) 2.等离子燃烧器工作原理 (111) 2.1点火机理 (111) 2.2等离子发生器工作原理 (111) 2.3燃烧机理 (112) 3.等离子点火燃烧系统组成 (113) 3.1等离子点火燃烧系统 (113) 3.1.1燃烧系统 (113) 3.1.2风粉系统 (114) 3.2等离子点火器系统 (115) 3.2.1等离子发生器 (115) 3.2.2等离子电气系统 (117) 3.2.3等离子载体风系统 (119) 3.2.4等离子冷却水系统 (119) 4.运行 (120) 4.1操作界面介绍 (120) 4.1.1以触摸屏方式操作单角等离子点火的画面 (120) 4.1.2以DCS方式操作另设等离子点火燃烧器的画面 (121) 4.2运行的控制与调节 (122) 4.3运行主要参数 (123) 5.故障处理 (124) - 109 -
1.概述 大型工业煤粉锅炉的点火和稳燃传统上都是采用燃烧重油或天然气等稀有燃料来实现的，近年来，随着世界性的能源紧张，原油价格不断上涨，火力发电燃油愈来愈受到限制。因此锅炉点火和稳燃用油被作为一项重要的指标来考核，为了减少重油(天然气)的耗量，传统的做法是提高煤粉的磨细度，提高风粉混合物和二次风的预热温度，采用预燃室燃烧器，选用小油枪点火等等。但是，这些都是传统意义上的节油技术，节油效果是有限的，还不能达到最终不用油的目的，若要进一步减少燃油到最终不用油，必须采用与传统上完全不同的全新工艺，这种工艺应既可保证提高燃烧过程的经济性，又可以改善火电厂的生态条件——DLZ-200型等离子煤粉点火装置，采用直流空气等离子体作为点火源，可点燃挥发分较低的贫煤，实现锅炉的冷态启动而不用一滴油，是未来火力发电厂点火和稳燃的首选设备。采用等离子点火装置，点火和稳燃与传统的燃油相比有以下几大优点： ●经济：采用等离子点火运行和技术维护费仅是使用重油点火时费用的，15％~20％，对于新建电厂，可以节约上千万的初投资和试运行费用； ●环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大量烟尘对环境的污染；另外，电厂采用单一燃料后，减少了油品的运输和储存环节，亦改善了电厂的环境； ●高效：等离子体内含有大量化学活性的粒子，如原子(C、H、0)、原子团(OH、H2、O2)、离子(O-2、H-2、OH-、O-、H-)和电子等，可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧； ●简单：电厂可以单一燃料运行，简化了系统，简化了运行方式； ●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。 结论： 既然采用等离子技术点燃煤粉锅炉经济、高效、简单、安全、环保，有百利 - 110 -
培训资料等离子点火技术基本原理与系统- 1
等离子点火技术基本原理 与系统 烟台龙源电力技术股份有限公司 2008年7月
目录 1．概述 (3) 1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 (3) 1.2 等离子点火技术的发展历程 (4) 2．等离子发生器及其辅助系统 (5) 2.1 等离子发生器工作原理 (5) 2.2 等离子冷却水系统 (7) 2.3 等离子载体风系统 (9) 2.4 等离子电源系统 (13) 3．等离子燃烧器及其工作原理 (15) 3.1 等离子燃烧器结构特点 (15) 3.2 等离子燃烧器点火原理 (16) 4．等离子点火风粉系统 (17) 4.1 中储式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (17) 4.2 直吹式制粉系统等离子点火一次风粉来源及其解决方案 (18) 4.2.1直吹式制粉系统蒸汽加热器制备热风方案 (18) 4.2.2直吹式制粉系统燃油加热器制备热风方案 (20) 5．等离子点火监控系统 (23) 5.1 等离子燃烧器壁温测量系统 (24) 5.2 一次风风速测量系统 (24) 5.2.1一次风在线测速装置的组成 (24) 5.2.2测速管的选择 (25) 5.3 图像火焰监视 (26) 6．等离子点火控制系统与锅炉FSSS、DCS的连接 (27) 6.1 等离子点火控制系统 (27) 6.2 等离子点火系统与锅炉的连接 (28)
1．概述 1.1 等离子点火技术的开发背景及功能 火力发电机组中的煤粉锅炉，其点火及低负荷稳燃的传统方法是燃用柴油、重油或燃气。这种方法运行成本高，以一台670t/h锅炉为例，在冷态启动过程中，要耗费约50t轻质柴油。据统计，每年全国仅电站锅炉因点火及低负荷稳燃就消耗数百万吨燃油。大量的燃油消耗，以及因此而带来的燃油采购、运输、储存、硬件设备等方面的费用，无疑加大了发电成本。同时，由于油煤混烧，使锅炉的技术和经济指标下降。据有关资料表明：锅炉燃煤过程中，同时燃烧具有高反应性能的燃油将降低锅炉机组的经济生态效益，主要表现在增加燃料固体未燃尽热损失10%～15%，降低锅炉机组的传热系数2%～5%，增加水冷壁高温腐蚀速度，降低锅炉设备的运行可靠性，在一定条件下增加NO X、SO X等污染物的排放量30%～40%。而且在煤油混烧期间电除尘器不能投入，造成了一系列的环保和社会问题。 为了解决上述问题，开发无油或少油煤粉直接点火燃烧器便成了一直公认的一条途径。近三十年来，世界各国科技人员在这方面做了大量的工作，开发了一些新式煤粉直接点火燃烧器，取得了一些成果。例如从上世纪80年代以来相继开发研制的浓、淡分流，大速差等多种形式预燃、稳燃燃烧装置、小流量油枪及主燃烧器改进(钝体、夹心风)等煤粉点火稳燃装置，但工业应用表明：以预燃室为特征的少油煤粉直接点火燃烧器在不同程度上还存在易结渣、烧损，使用期短等弊端而影响了它的广泛推广应用。同时，开发出来的煤粉直接点火燃烧器没有把点火技术和稳燃技术有机地结合起来，障碍了这一技术的推广。 煤粉锅炉等离子点火与稳燃技术实现了点火技术与稳燃技术的有效结合。该技术是一项以热等离子体作为煤粉激发热源，直接点燃煤粉，启动锅炉，并可在锅炉低负荷时稳定锅炉燃烧的新技术。其基本原理是：将具有4000℃以上的高温直流电弧空气等离子体输送到专门设计的等离子燃烧器内，使流经该燃烧器的煤粉在等离子体高温和热化学作用下瞬间被点燃，煤粉在燃烧器内着火后喷入炉膛，从而达到了锅炉点火和助燃不用燃油的目的。 煤粉锅炉等离子点火技术主要由等离子发生器、等离子燃烧器、冷炉制粉系统、图像火焰检测系统、一次风速测量系统和相应的控制系统组成。
技术多数 本体阻力≤120Pa处理风量2000-50000m3/h 接地电1H≤2Ω本体漏油率<3% 概振间绝缘电阻≥100MΩ产品使用寿命>8年 消耗功単≤1000w输入电压220v50Hz 低温等高子简介 低温等离子属于高压静电场的一种.它是由电子、离子、自由基和中性离子流组成。工作状态是流行于状导电性流体，属固态、液态、气态之外第四种物质形态。等离子发生器整体保持电中性.安全可靠。铵离子的温度，等离子分为热平衡等离子体、非平衡等离子体和低温等离子体。 低温等高子净化工作原理
采用低温等离子体净化油雾、废气等污染介质时.等离子体中的高能高离子起决定性的作用。流星雨状的高能离子与介质内分子(原子)的内能,发生激发、高解、电离等一系列过程使污染介处子活化状态.污染介质在等离子体的作用下，产生活性自由基,被活化的污染物分子经过等离子体定向链化反应后被脱除。当离子平均能量超过污染介质中化学键结合能时,分子链断裂.污染介质分解,井在等高子发生器吸附场作用下被收集。在低温等高子体中,会发生各种类型的化学反应,这主要取决于等高子的平均能量、离子密度、气体温度、污染物介质内分子浓度及共存的介成成分。 浄化器风量的配置 油畑产生量是以厨房社眼为技术单位, 一般一个灶眼产生油烟量为2000-3000风量每小时。 风机风量的配置 风机风量要求小于浄化器的风量。 风管的配置 标准配置为浄化器进出风口2-3米处,进行安装弯头、变径或风机。实际安装受场地限制。安装人员应计算管道截面积、管道长度、弯头风阻、管径等因素对净化效率的影响。
浄化器进出风口风管净化器法兰尺寸保持一致，变径位置变径位置要求在浄化器法兰对角线长度三倍以上。 浄化器本体的安装(仅限I型产品) 浄化器交装时,场地空间小,可以选择左右进风安装,将浄化器门打开，导流板调换方向,导流板此时的方向即为进风口。 III型产品根据风向箭头指示:进风口一出风口注意！ 安全须知 注意！ 安装及使用净化器前应详细阅读本“安全须知” 1高压电源线不得在中间进行接续或延长,外表不可有损伤在安装和使用过程中 ,接续或延长高压电源线，可能因绝续不良导致短路、引起火灾或有触电危险。应确保高压电源线没有损伤，如发现问题要及时更换。 2、外売应接地 使用前应检查输入220v/50Hz电源,其中有一根地线,接地电阻应小于2Ω,以保证安全。否则会损坏电源或造成人身触电，若三芯插座无接地线则应将净化器外壳接地。
等离子无油点火 一、技术原理 等离子无油点火装置，是完全取代油系统，实现 电站燃煤锅炉真正的无油启动和稳燃的高科技点火 装置。该装置解决了阴极和阳极的寿命短、小功率电 弧直接点燃煤粉、煤粉点火燃烧器结焦及烧损、等离 子体电弧不稳、大功率特种电源长时间运行可靠性差 等多项技术关键。 其基本原理是以大功率电弧直接点燃煤粉。该点 火装置利用直流电流（大于200 A）在介质气压大于 0.01 MPa的条件下通过阴极和阳极接触引弧，并在 强磁场下获得稳定功率的直流空气等离子体。其连续 可调功率范围为50～150 kW，中心温度可达6 000 ℃。 一次风粉送入等离子点火煤粉燃烧器经浓淡分离后， 使浓相煤粉进入等离子火炬中心区，在约0.1 s内迅 速着火，并为淡相煤粉提供高温热源，使淡相煤粉也 迅速着火，最终形成稳定的燃烧火炬。燃烧器壁面采 用气膜冷却技术，可冷却燃烧器壁面，防烧损、防结 渣. 等离子点火装置 二、技术优势结构图
1、经济实用：运行费和技术维护费仅是使用油点火 时费用的20%左右。电源的效率较通常使用的可控硅 或硅整流高10%，达到了省电的目地，降低了运行成 本。 2、适用广泛：在燃烧器的设计上采用了分级燃烧、 气膜冷却及浓淡分离等技术，使其适应煤种范围宽， 对煤粉细度无特殊要求，且出力大、不结焦、耐磨损、 使用寿命长； 3、结构紧凑：不需要外设隔离变压器、电抗器、限 流电阻等大功率设备和器件，设备投入少，占地面积 小。另外，由于等离子发生器采用了最新型的结构， 不仅电极的寿命大幅延长，体积和重量也比较小，便 于现场的安装与维护。 4、调节范围大：等离子发生器的输出功率调节范围 是30～150KW，可以适用于不同的煤种和调峰的需 要。 5、安全环保：由于点火时不燃用油品，电除尘装置 可以在点火初期投入，因此，减少了点火初期排放大 量烟尘对环境的污染；另外，采用单一燃料后，减少 了油品的运输和储存环节，亦改善了厂区环境。 等离子燃烧器工作原理 2．1点火机理． 本装置利用直流电流280-350A在介质气压0.01-0.03MPA的条件下接触引弧，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０.００１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． ２.２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．阴阳极由高导电率，高导热率，抗氧化的金属材料制成；并采用水冷方式以承受电弧高温冲击．其拉弧原理：首先设定输出电流，当阴极前进与阳极接触后，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，被电离为高温等离子体，其能量密度高达１０５Ｗ／ＣＭ．为点燃不同的煤粉创造了良好的条件 ２.３燃烧机理 根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原设计了多级