等離子點火技術在電廠鍋爐中的應用分析

李高峰

摘 要：文章主要介紹了常見的等離子點火系統，技術原理、組成和相關技術特點，包括等離子點火燃燒器和等離子發生器的工作原理，還有等離子發生器的構成，以及采用等離子裝置給企業帶來的節能效果和特點。實現環保減排的同時還取得了良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：等離子；點火技術；節能環保

當前，電煤企業競爭激烈，電煤供應處于緊缺狀態，電煤企業不僅要在眾多的競爭中取得不敗之地，還要在電煤緊缺的形勢下降低生產成本實現企業利潤的最大化等，這些問題成為了各個發電企業在參與市場競爭同，提高自身競爭力所要面臨的關鍵問題。當前，大部分地區的電廠煤粉鍋爐都是采用燃燒重油或者輕油來實現鍋爐的點火和低負荷下的穩燃，這個狀態下點火的過程和穩燃過程會消耗大量燃油。

1 研究背景

隨著當前經濟的發展，對能源的依賴越來越大，使得能源日益緊張，特別是原油價格的不斷上漲，使得火力發電對燃油的需求受到巨大的影響。根據國家環保要求，把穩燃用油和鍋爐點火作為了重點的考核標準，為了達到環保要求減少油氣的消耗，傳統做法就是對煤粉的磨細度進行提高，同時對風芬混合物和二次風的預熱溫度提高，還采用預燃室和小油槍點火等方法，但是這些方法都收效甚微，往往造成的結果是加大了工人的工作量和工作強度，卻并沒有改善節能減排的要求。

為了實現這一目標，當前，許多大型的發電企業采用了等離子體無油點火技術，這種技術能夠確保在無油狀態下實現對鍋爐的啟動、停止和穩燃功能，能夠徹底的放棄使用機組燃油系統，從而真正實現節油減排的環保要求。

當前，等離子系統主要涉及到發電行業的大型燃煤火力發電廠，主要應用于發電廠煤粉鍋爐的啟動、點火和穩燃，當然，也涉及應用于其他行業或者類似領域的煤粉鍋爐的點火和穩燃。通過等離子點火技術的廣泛使用，逐漸代替了傳統的燃油點火，從而實現了節能減排，對企業的經濟效益有了很大提高。同時在等離子點火中運用電除塵技術，使得顆粒物的排放明顯減少，這項技術也適應了當前對燃油這一緊缺資源的節約，在國家提倡綠色能源的今天，等離子技術定將得到進一步發展，從而實現良好的社會和經濟效益。

2 等離子點火系統

2.1 等離子點火系統的原理

常見的等離子點火裝置，是通過直流電的電流在一定的氣壓條件下，在空氣介質中接觸引弧，從而獲取在一定功率下的直流空氣當中的等離子體，這些離子體在專門設計的燃燒器的中間的燃燒筒中形成溫度極大的高溫區，從而使通過該高溫區的煤粉在幾秒鐘之內使得煤粉再次破裂并進行揮發從而迅速燃燒。這一反應過程是在空氣中進行的，而且使煤粉的顆粒再次形變，因而加快了煤粉的燃燒速度，這就加快了煤粉的燃燒速度，最終就促使了煤粉燃燒所需要的引燃能量大大的減少。

一般，等離子體內存在大量的化學活性粒子，如碳、氫、氧原子，原子團（OH、H2、O2），離子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和電子等，這些原子、離子和電子有助于加速熱化學轉換，促進燃料完全燃燒。同時，為了保證煤粉點火的最佳濃度，可以采用撞擊塊、葉柵或者是導流板等方法對煤粉加以濃縮，從而幫助它們達到可以點燃的最佳濃度。另外還要注意，根據煤質量的不同，嚴格使煤粉在細度、一次風溫度和一次風氣流速度都能達到一次風粉進入點火區的要求，從而保證煤粉經過高溫的等離子體就被點燃，在燃燒器內部進行燃燒。淡煤粉會在流經高溫套筒的外壁時對外壁起到冷卻作用，從而在環形縮口的作用下被濃縮，并且能夠被已燃燒的火焰點燃。最終進行混合燃燒，從而實現逐級點火分級燃燒的過程。

2.2 等離子點火系統的組成

等離子點火系統主要由以下兩個系統組成：（1）燃燒系統，燃燒系統主要采用的是等離子燃燒器和等離子發生器。等離子燃燒器是通過借助等離子發生器的電弧來點燃煤粉，從而使煤粉燃燒的燃燒器，等離子燃燒器與傳統的燃燒器不同點在于，在進入燃燒器的開始階段就已經通過等離子弧將煤粉點燃，并且火焰在燃燒器內不停放大，從而實現逐級燃燒，這種燃燒器屬于內燃燒器，通過高溫引燃煤粉，從而實現了無燃油的啟動和穩燃。同時采用了最后一級煤粉進入膛內燃燒的結構，是燃燒的穩定性大大的加強，同時也降低了對風速的要求，有效的提高了煤粉的燃燒率。等離子點火煤粉燃燒器，通過利用直流電流在介質氣壓條件下接觸引弧，并且在強磁場下獲得空氣直流的等離子體，這些等離子體在燃燒器內部中心形成非常大的高溫區，煤粉在通過高溫區時受到高溫作業產生大量揮發，并且顆粒進一步破裂從而迅速燃燒。（2）點火系統，等離子發生器，這種發生器由陰極、陽極和線圈組成，主要作用是產生高溫等離子電弧。陰極組件和陽極組件作為兩個用來形成電弧的金屬電極，帶負電的例子和電子流向電源的正極形成電弧的陽極。然后通電，使線圈產生強磁場，將壓縮的等離子體由壓縮空氣吹出陽極，從而形成高溫電弧。（3）輔助系統，主要包括：控制系統、電源裝置、水冷卻系統、圖像火檢系統和高壓風系統。電源裝置直流電源柜和連接電纜從而構成等離子發生器的直流供電裝置。

2.3 等離子點火系統的技術特點

等離子體作為第四種物質存在的形式，與常見的固體、液體和氣體以外的物質不同。它的整體呈現中性，內部富含非常具有活性的電子、分子和正負離子。等離子體發生器產生的等離子體與燃燒器結合后在其內部形成極高溫場，促進了煤粉的燃燒和裂解。所以等離子點火系統在鍋爐啟動和穩燃過程中用煤粉直接代替了燃油，實現了鍋爐的無油啟動和穩燃。這種技術的廣泛應用，有效的避免了使用燃油點火而導致的產生大量粉塵，煙囪排放黑煙，造成大氣污染的問題。傳統的燃油點火，需要在使用時對燃油進行脫硫等處理，加大了電廠企業的運行成本和環保壓力。而等離子點火系統就有效的解決了這一問題。

等離子系統的運用，打破了傳統意義上的點火方法，真正實現了鍋爐啟動零耗油，同時實現了在低負荷情況下的等離子穩燃，而且效果比使用燃油的效果更好，等離子系統的應用，有效的提高的燃燒率，保證了燃燒過程的經濟性，還能改善火電廠的環境生態條件，取得了良好的社會效益和經濟環境效益。

3 等離子點火系統的優勢

3.1 節約了緊缺能源

等離子點火系統實現了鍋爐的無油啟動和穩燃，用煤粉代替了緊缺的燃油，通過實踐證明，被廣泛應用。

3.2 節省了運行成本

等離子點火系統有效的避免了燃油點火對大量重油和輕油的消耗，運行成本比燃油點火節省了80%左右，同時等離子體內富含的化學活性離子，也加速了燃料的完全燃燒，提高了燃燒效率。

3.3 加強了安全性

通過等離子點火系統的使用，降低了傳統燃油點火可能引起火災事故的發生率，有效的避免了火災對設備損壞的事故隱患，具有更高的安全性。

3.4 增強了環保減排

使用等離子點火，運行中還可以使用電除塵技術，避免了粉塵直接排放，同時不用燃燒燃油達到了節能減排，綠色能源的要求。很好的解決了當前環保壓力下煤電廠的環保壓力。

4 結束語

通過在火電廠鍋爐點火中對等離子點火技術的應用，不僅能夠用煤粉完全的代替了燃油，降低了企業運行成本，為企業帶來了明顯的經濟效益。而且，傳統的燃油系統還存在由于運行不合理就會發生火災的安全隱患問題，等離子點火系統的應用實現了無油點火和無油穩燃，操作簡單，技術更加安全可靠，有效避免了火災風險。總之，等離子點火技術改變了傳統鍋爐的點火方式，給電廠企業帶來了顯著的經濟效益和社會效益，提高了企業的市場競爭力，推動了相關企業的進一步發展。

參考文獻

[1]周律，徐小瓊.等離子點火技術在燃煤鍋爐中的應用[J].科學技術與工程，2013（8）.

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