56?热机技术
第2期
2006年6月
等离子点火燃烧器系统及原理简介
内蒙古电力勘测设计院周军
[内容提要]该文对等离子点火装置核心部件等离子点火燃烧器的点火原理，主要结构组成和辅助系统作出了详
细论述，对了解等离子点火装置的应用有一定的参考价值.
[关键词]等离子点火燃烧器阴极阳极线圈系统
1前言
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
有效减少重油或其它稀有燃料的耗量，必须采用
与传统上完全不同的全新工艺.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(1O)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.本文结合烟台龙源电力技术
有限公司的等离子点火煤粉燃烧器为例作以下
论述，希望为大家提供参考.
2点火机理
等离子点火燃烧器是借助等离子点火发生
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，属于内燃型燃烧器，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.
等离子点火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，煤粉颗粒通过等离子"火核"受到高温作用，并在1O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 等离子点火=1/6E燃油).除此之外，等离子体
有再造挥发份的效应，这对于点燃贫煤强化燃烧有特别的意义.
为解决有限的点火功率不可能直接点燃无
限的煤粉量的问题，等离子点火燃烧器采用了多级燃烧结构，煤粉首先在中心筒中点燃，进人中心筒的粉量根据燃烧器的不同在5oo~8OOKg/h 之间，这部分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，并依次逐级放大，最大可点燃12T/H的粉量.
由于等离子点火燃烧器采用内燃方式，燃烧
器壁面要承受高温，因此加入了气膜冷却风，避免了火焰和壁面的直接接触，同时也避免了煤粉的贴壁流动及挂焦.为了减小燃烧器的尺寸，也
可采取用一次风直接冷却的办法但须在燃烧器壁面上增加壁温测点，以防止燃烧器因超温而被烧蚀.燃烧器的长期壁温应控制在600度以内, 如果超温，可采取提高一次风速和降低一次风浓度的手段进行降温.等离子燃烧器的高温部分采用耐热铸钢，其余和煤粉接触部位采用高耐磨铸钢.
3等离子点火燃烧器分类
等离子点火燃烧器按功能可分为两类:
a.仅作为点火燃烧器使用，这种等离子点火
燃烧器用于代替原油燃烧器，起到启动锅炉和在
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低负荷助燃的作用，采用该种燃烧器需为其附加给粉系统，包括一次风管路及给粉机;
b.既作为点火燃烧器又作为主燃烧器使用,
这种等离子燃烧器具有和a所述同样的功能，在锅炉正常运行时又可作为主燃烧器投入.采用此种方式不需要单独铺设给粉系统.等离子燃烧器和一次风管路的连接方式做成和原燃烧器相同，改造工作量小.
4等离子燃烧器结构
等离子燃烧器的核心原件是等离子点火发
生器，通过它产生高温等离子电弧，主要有阳极组件，阴极组件，线圈组件三大部分组成，还有支撑托架配合现场安装.等离子发生器设计寿命为5～8年.阳极组件与阴极组件包括用来形成
电弧的两个金属阳极与阴极，在两电极间加稳定的大电流，将电极间的空气电离形成具有高温导电特性等离子体，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.线圈通电产生强磁场，将等离子体压缩，并由压缩空气吹出阳极，形成可以利用的高温电弧.
a.阳极组件
阳极组件由阳极，冷却水道，压缩空气通道
及壳体等组成.阳极导电面为具有高导电性的
金属材料铸成，采用水冷的方式冷却，连续工作时间大于500小时.为确保电弧能够尽可能多
的拉出阳极以外，在阳极上加装压弧套.
b.阴极组件
阴极组件由阴极头，外套管，内套管，驱动机
构，进出水口，导电接头等构成，阴极为旋转结构的等离子发生器还需加装一套旋转驱动机构. 阴极头导电面为具有高导电性的金属材料铸成, 采用水冷的方式冷却，连续工作时间大于50小时.
C.线圈组件
线圈组件由导电管绕成的线圈，绝缘材料,
进出水接头，导电接头，壳体等构成.寿命为5 年.
5辅助系统
5.1风粉系统
5.1.1给粉机
为满足等离子燃烧器对于煤粉浓度和均匀
性的要求并能做主燃烧器使用，与等离子燃烧器
相匹配的给粉机选择，应满足做主燃烧器使用时燃烧器的最大出力,100MW及以下等级的锅炉, 与等离子燃烧器匹配的给粉机额定出力2--~6t/h 为宜.对1O0MW及以上容量的锅炉，一般选用
给粉机的额定出力在3--~9t/h为宜.
5.1.2磨煤机
对于新建机组，选定的点火用磨煤机，最低
出力应能满足最低投入功率的要求,MPS中速磨宜采用可变加载型.根据磨煤机的型式，调整其
出力和细度至最佳状态，例如：适当调整回粉门
的开度，调整分离器开度，适当减小一次风量(但风量的调整应满足一次风管的最低流速，中速磨最低风量应保证容许的风环风速)，对于MPS中速磨煤机还应适当调整碾磨压力.
核燃料汽车5.1.3暖风器
主要应包括暖风器进出口风道的连接方式,
支吊架的位置，整体重量，入口蒸汽管道尺寸及
连接方式，出口疏水管道尺寸及连接方式，投运
前是否需要对蒸汽管道进行吹扫等.
5.1.4一次风系统
a.应根据锅炉燃用煤种，炉型和容量，制粉
燃烧系统各自的特点，进行系统配置，结构和参
数选择.中储式制粉系统100MW及以下机组宜选择另设等离子燃烧器的系统.直吹式制粉系
统宜采用主燃烧器兼有等离子点火功能的系统.
b.采用直吹式制粉系统的锅炉，宜采用本炉
冷炉制粉的方式.制粉用热风的来源，在有条件
时宜采用邻炉热风，在邻炉来热风有困难时，宜
在磨煤机人口热风道上或专设旁路风道上加装
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