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等离子点火系统讲义 主要内容 一.工作原理 二.等离子点火系统组成： 三.等离子点火应用要点 四.无油点火的可行性 五.等离子点火技术在台电的应用 一.等离子点火的基本原理 1.1等离子弧 1.2等离子发生器 1.3等离子点火的基本原理 1.1等离子体 1.2等离子发生器 1.3等离子燃烧器点火原理 1.3等离子燃烧器点火原理 1.3.1 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。 1.3等离子燃烧器点火原理 1.3.2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、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。 1.3等离子燃烧器点火原理 1.3.3 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。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2T/H扩达到10T/H。在建立一级点火燃烧过程中我们采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心区，10000℃的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份的含量提高了80%，其点火延迟时间不大于1秒。 点火燃烧器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1200℃。另外我们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壁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。 二、等离子点火的系统构成 二、等离子点火的系统构成 等离子发生器：产生稳定、可控形态的高能等离子体。 等离子燃烧器：稳定、高效地组织煤粉燃烧。 直流电源柜：将低压交流电源转换为等离子发生器所需的直流电源。 图像火检探头：监视等离子燃烧器的燃烧状况。 控制部分：监测并操作系统的运行。 三.等离子点火应用要点 3.1 在启动过程：稳定、高效地点燃，确保启动过程的安全； 3.2在正常运行中：确保原主燃烧器的基本性能不变，使等离子燃烧器能满足正常运行的要求； 3.3 要以系统工程的观点来研究等离子点火技术； 3.4 有效地监控和保护。 四.无油点火的可行性 4.1无油点火的基本条件; 4.2 无油点火的启动程序和注意事项; 4.3等离子点火与防爆； 4.4 无油点火的典型范例. 4.1.1符合防爆规程的要求 等离子点火应用指南的主要目的之一，即考虑等离子点火的特殊性： 油条件：等离子燃烧器