摘 要:通过对等离子点火的研究了解,等离子点火煤粉燃烧器的工作原理: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。等离子点火系统的组成及压缩空气系统、冷却水系统、一次风系统的调试。采用等离子点火,点火和稳燃与传统的燃油相比有经济、环保、高效、简单、安全,几大优点。
关键词:等离子 点火 原理 组成 调试 优点
1.等离子点火煤粉燃烧器的工作原理
1.1点火机理
等离子点火是利用直流电流(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)。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。
1.2等离子发生器工作原理
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。
2.等离子点火燃烧系统的组成
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。
为了扩大燃烧器对一次风速的适应范围,等离子燃烧器的最后一级煤粉可不在燃烧室内燃烧而直接进入炉膛,因为煤粉燃烧后的热量使得空气体积迅速膨胀,受燃烧器内空间的限制,燃烧室内的风速会成倍提高,造成火焰扩散的速度小于煤粉的传播速度而使燃烧不稳,当采取前面所述措施后,有利于减小燃烧室内的风速,使燃烧稳定。
3.等离子点火系统的调试
3.1压缩空气系统的调试
(1)检查压缩空气系统安装的完整性:对压缩空气系统设备、管道、阀门、压力表等进行外观检查,确认连接正确,没有安装缺陷。(2)如果供有空压机,按操作规程启动空压机(最好是空压机厂家调试人员在场的情况下)。(3)先不用软管连接等离子发生器,打开压缩空气系统母管进气手动阀,离子点火器手动球阀和电动球阀全开,对各角管路进行吹扫。(4)吹扫完毕后连接上等离子发生器,打开压缩空气系统母管进气手动阀,检查系统内各压力表指示的正确性,检查各阀门连接处有无泄漏现象。(5)压缩空气压力调整至0.02Mpa,将等离子发生器的电子发射枪手摇至中间位置后,再调整压力至0.015Mpa,用万用表检查压力开关是否闭合,减小系统内压缩空气压力,检查压力开关的断开情况。
3.2冷却水系统的调试
(1)检查并确认冷却水箱内干净、无杂物。(2)检查冷却水系统安装的完整性:对冷却水箱、水泵、换热器、管道阀门、压力表、水位表等进行外观检查,确认连接无误,没有安装缺陷。同时确定各阀门的开关是否正确。(3)打开冷却水补水管上的阀门,给冷却水箱补化学水至半箱水位。(4)给冷却水泵控制箱送电,在就地启动一台冷却水泵进行试转,检查管路中各阀门、仪表接口处有无渗漏现象,检查系统中各压力表指示是否正确,检查水泵就地控制箱中事故按钮的动作情况,同时应注意水泵不能长时间憋压运行。(5)短接等离子发生器进、回水软管,水泵启动后,冲洗冷却水管路。(6)管道冲洗完后,停止水泵。将水箱内的存水全部放掉,重新给水箱上水至满水位。(7)正确连接等离子发生器与进、回水软管,按顺序逐一打开等离子发生器的进、回水阀,证明所有回水管均有水流出。
3.3一次风系统的调试
3.3.1另设等离子点火燃烧器的一次风系统的调试:检查风粉管道、风门及控制、变频给粉装置及控制、煤粉混合装置、管道补偿装置、支吊架及风速监测系统等。
3.3.2中储式等离子点火燃烧器的一次风系统的调试:(1)检查一次风系统安装的完整性:对一次风管道、等离子燃烧器,等进行外观检查,确认没有安装缺陷。(2)在一次风系统具备通风条件后,检查一次风在线测量装置指示是否正确。
3.3.3直吹式等离子点火燃烧器的一次风系统的调试:(1)一次风系统的冷态调试可安排在锅炉冷态通风试验过程中进行,也可安排在锅炉吹管前的试点火过程中进行。(2)检查一次风系统安装的完整性:对暖风器前后风道、暖风器、来汽及疏水管路、阀门、等离子燃烧器及风箱等进行外观检查,确认没有安装缺陷。(3)检查暖风器吊架安装情况,将弹簧吊架调整至适当位置。
4.等离子点火的优点
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,可点燃挥发份较低的(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经济、环保、高效、简单、安全几大优点,等离子点火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。