等离子点火技术在电厂锅炉中的应用分析

李高峰

摘 要：文章主要介绍了常见的等离子点火系统，技术原理、组成和相关技术特点，包括等离子点火燃烧器和等离子发生器的工作原理，还有等离子发生器的构成，以及采用等离子装置给企业带来的节能效果和特点。实现环保减排的同时还取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：等离子；点火技术；节能环保

当前，电煤企业竞争激烈，电煤供应处于紧缺状态，电煤企业不仅要在众多的竞争中取得不败之地，还要在电煤紧缺的形势下降低生产成本实现企业利润的最大化等，这些问题成为了各个发电企业在参与市场竞争同，提高自身竞争力所要面临的关键问题。当前，大部分地区的电厂煤粉锅炉都是采用燃烧重油或者轻油来实现锅炉的点火和低负荷下的稳燃，这个状态下点火的过程和稳燃过程会消耗大量燃油。

1 研究背景

随着当前经济的发展，对能源的依赖越来越大，使得能源日益紧张，特别是原油价格的不断上涨，使得火力发电对燃油的需求受到巨大的影响。根据国家环保要求，把稳燃用油和锅炉点火作为了重点的考核标准，为了达到环保要求减少油气的消耗，传统做法就是对煤粉的磨细度进行提高，同时对风芬混合物和二次风的预热温度提高，还采用预燃室和小油枪点火等方法，但是这些方法都收效甚微，往往造成的结果是加大了工人的工作量和工作强度，却并没有改善节能减排的要求。

为了实现这一目标，当前，许多大型的发电企业采用了等离子体无油点火技术，这种技术能够确保在无油状态下实现对锅炉的启动、停止和稳燃功能，能够彻底的放弃使用机组燃油系统，从而真正实现节油减排的环保要求。

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。

2 等离子点火系统

2.1 等离子点火系统的原理

常见的等离子点火装置，是通过直流电的电流在一定的气压条件下，在空气介质中接触引弧，从而获取在一定功率下的直流空气当中的等离子体，这些离子体在专门设计的燃烧器的中间的燃烧筒中形成温度极大的高温区，从而使通过该高温区的煤粉在几秒钟之内使得煤粉再次破裂并进行挥发从而迅速燃烧。这一反应过程是在空气中进行的，而且使煤粉的颗粒再次形变，因而加快了煤粉的燃烧速度，这就加快了煤粉的燃烧速度，最终就促使了煤粉燃烧所需要的引燃能量大大的减少。

一般，等离子体内存在大量的化学活性粒子，如碳、氢、氧原子，原子团（OH、H2、O2），离子（O2-、H2-、OH-、O-、H+）和电子等，这些原子、离子和电子有助于加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。同时，为了保证煤粉点火的最佳浓度，可以采用撞击块、叶栅或者是导流板等方法对煤粉加以浓缩，从而帮助它们达到可以点燃的最佳浓度。另外还要注意，根据煤质量的不同，严格使煤粉在细度、一次风温度和一次风气流速度都能达到一次风粉进入点火区的要求，从而保证煤粉经过高温的等离子体就被点燃，在燃烧器内部进行燃烧。淡煤粉会在流经高温套筒的外壁时对外壁起到冷却作用，从而在环形缩口的作用下被浓缩，并且能够被已燃烧的火焰点燃。最终进行混合燃烧，从而实现逐级点火分级燃烧的过程。

2.2 等离子点火系统的组成

等离子点火系统主要由以下两个系统组成：（1）燃烧系统，燃烧系统主要采用的是等离子燃烧器和等离子发生器。等离子燃烧器是通过借助等离子发生器的电弧来点燃煤粉，从而使煤粉燃烧的燃烧器，等离子燃烧器与传统的燃烧器不同点在于，在进入燃烧器的开始阶段就已经通过等离子弧将煤粉点燃，并且火焰在燃烧器内不停放大，从而实现逐级燃烧，这种燃烧器属于内燃烧器，通过高温引燃煤粉，从而实现了无燃油的启动和稳燃。同时采用了最后一级煤粉进入膛内燃烧的结构，是燃烧的稳定性大大的加强，同时也降低了对风速的要求，有效的提高了煤粉的燃烧率。等离子点火煤粉燃烧器，通过利用直流电流在介质气压条件下接触引弧，并且在强磁场下获得空气直流的等离子体，这些等离子体在燃烧器内部中心形成非常大的高温区，煤粉在通过高温区时受到高温作业产生大量挥发，并且颗粒进一步破裂从而迅速燃烧。（2）点火系统，等离子发生器，这种发生器由阴极、阳极和线圈组成，主要作用是产生高温等离子电弧。阴极组件和阳极组件作为两个用来形成电弧的金属电极，带负电的例子和电子流向电源的正极形成电弧的阳极。然后通电，使线圈产生强磁场，将压缩的等离子体由压缩空气吹出阳极，从而形成高温电弧。（3）辅助系统，主要包括：控制系统、电源装置、水冷却系统、图像火检系统和高压风系统。电源装置直流电源柜和连接电缆从而构成等离子发生器的直流供电装置。

2.3 等离子点火系统的技术特点

等离子体作为第四种物质存在的形式，与常见的固体、液体和气体以外的物质不同。它的整体呈现中性，内部富含非常具有活性的电子、分子和正负离子。等离子体发生器产生的等离子体与燃烧器结合后在其内部形成极高温场，促进了煤粉的燃烧和裂解。所以等离子点火系统在锅炉启动和稳燃过程中用煤粉直接代替了燃油，实现了锅炉的无油启动和稳燃。这种技术的广泛应用，有效的避免了使用燃油点火而导致的产生大量粉尘，烟囱排放黑烟，造成大气污染的问题。传统的燃油点火，需要在使用时对燃油进行脱硫等处理，加大了电厂企业的运行成本和环保压力。而等离子点火系统就有效的解决了这一问题。

等离子系统的运用，打破了传统意义上的点火方法，真正实现了锅炉启动零耗油，同时实现了在低负荷情况下的等离子稳燃，而且效果比使用燃油的效果更好，等离子系统的应用，有效的提高的燃烧率，保证了燃烧过程的经济性，还能改善火电厂的环境生态条件，取得了良好的社会效益和经济环境效益。

3 等离子点火系统的优势

3.1 节约了紧缺能源

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 节省了运行成本

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80%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 加强了安全性

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 增强了环保减排

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 结束语

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稳燃，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，提高了企业的市场竞争力，推动了相关企业的进一步发展。

参考文献

[1]周律，徐小琼.等离子点火技术在燃煤锅炉中的应用[J].科学技术与工程，2013（8）.

[2]高宏刚.等离子点火装置在新建燃煤电厂锅炉中的应用[J].科技与企业，2013（5）.