等離子點(diǎn)火技術(shù)在電廠鍋爐中的應(yīng)用分析

李高峰

摘 要：文章主要介紹了常見的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，技術(shù)原理、組成和相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)，包括等離子點(diǎn)火燃燒器和等離子發(fā)生器的工作原理，還有等離子發(fā)生器的構(gòu)成，以及采用等離子裝置給企業(yè)帶來的節(jié)能效果和特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)環(huán)保減排的同時(shí)還取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：等離子；點(diǎn)火技術(shù)；節(jié)能環(huán)保

當(dāng)前，電煤企業(yè)競爭激烈，電煤供應(yīng)處于緊缺狀態(tài)，電煤企業(yè)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(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化等，這些問題成為了各個發(fā)電企業(yè)在參與市場競爭同，提高自身競爭力所要面臨的關(guān)鍵問題。當(dāng)前，大部分地區(qū)的電廠煤粉鍋爐都是采用燃燒重油或者輕油來實(shí)現(xiàn)鍋爐的點(diǎn)火和低負(fù)荷下的穩(wěn)燃，這個狀態(tài)下點(diǎn)火的過程和穩(wěn)燃過程會消耗大量燃油。

1 研究背景

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的發(fā)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(jià)格的不斷上漲，使得火力發(fā)電對燃油的需求受到巨大的影響。根據(jù)國家環(huán)保要求，把穩(wěn)燃用油和鍋爐點(diǎn)火作為了重點(diǎn)的考核標(biāo)準(zhǔn)，為了達(dá)到環(huán)保要求減少油氣的消耗，傳統(tǒng)做法就是對煤粉的磨細(xì)度進(jìn)行提高，同時(shí)對風(fēng)芬混合物和二次風(fēng)的預(yù)熱溫度提高，還采用預(yù)燃室和小油槍點(diǎn)火等方法，但是這些方法都收效甚微，往往造成的結(jié)果是加大了工人的工作量和工作強(qiáng)度，卻并沒有改善節(jié)能減排的要求。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，當(dāng)前，許多大型的發(fā)電企業(yè)采用了等離子體無油點(diǎn)火技術(shù)，這種技術(shù)能夠確保在無油狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對鍋爐的啟動、停止和穩(wěn)燃功能，能夠徹底的放棄使用機(jī)組燃油系統(tǒng)，從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)油減排的環(huán)保要求。

當(dāng)前，等離子系統(tǒng)主要涉及到發(fā)電行業(yè)的大型燃煤火力發(fā)電廠，主要應(yīng)用于發(fā)電廠煤粉鍋爐的啟動、點(diǎn)火和穩(wěn)燃，當(dāng)然，也涉及應(yīng)用于其他行業(yè)或者類似領(lǐng)域的煤粉鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)燃。通過等離子點(diǎn)火技術(shù)的廣泛使用，逐漸代替了傳統(tǒng)的燃油點(diǎn)火，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有了很大提高。同時(shí)在等離子點(diǎn)火中運(yùn)用電除塵技術(shù)，使得顆粒物的排放明顯減少，這項(xiàng)技術(shù)也適應(yīng)了當(dāng)前對燃油這一緊缺資源的節(jié)約，在國家提倡綠色能源的今天，等離子技術(shù)定將得到進(jìn)一步發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

2.1 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的原理

常見的等離子點(diǎn)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(zhì)中接觸引弧，從而獲取在一定功率下的直流空氣當(dāng)中的等離子體，這些離子體在專門設(shè)計(jì)的燃燒器的中間的燃燒筒中形成溫度極大的高溫區(qū)，從而使通過該高溫區(qū)的煤粉在幾秒鐘之內(nèi)使得煤粉再次破裂并進(jìn)行揮發(fā)從而迅速燃燒。這一反應(yīng)過程是在空氣中進(jìn)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(nèi)存在大量的化學(xué)活性粒子，如碳、氫、氧原子，原子團(tuán)（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(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。同時(shí)，為了保證煤粉點(diǎn)火的最佳濃度，可以采用撞擊塊、葉柵或者是導(dǎo)流板等方法對煤粉加以濃縮，從而幫助它們達(dá)到可以點(diǎn)燃的最佳濃度。另外還要注意，根據(jù)煤質(zhì)量的不同，嚴(yán)格使煤粉在細(xì)度、一次風(fēng)溫度和一次風(fēng)氣流速度都能達(dá)到一次風(fēng)粉進(jìn)入點(diǎn)火區(qū)的要求，從而保證煤粉經(jīng)過高溫的等離子體就被點(diǎn)燃，在燃燒器內(nèi)部進(jìn)行燃燒。淡煤粉會在流經(jīng)高溫套筒的外壁時(shí)對外壁起到冷卻作用，從而在環(huán)形縮口的作用下被濃縮，并且能夠被已燃燒的火焰點(diǎn)燃。最終進(jìn)行混合燃燒，從而實(shí)現(xiàn)逐級點(diǎn)火分級燃燒的過程。

2.2 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)主要由以下兩個系統(tǒng)組成：（1）燃燒系統(tǒng)，燃燒系統(tǒng)主要采用的是等離子燃燒器和等離子發(fā)生器。等離子燃燒器是通過借助等離子發(fā)生器的電弧來點(diǎn)燃煤粉，從而使煤粉燃燒的燃燒器，等離子燃燒器與傳統(tǒng)的燃燒器不同點(diǎn)在于，在進(jìn)入燃燒器的開始階段就已經(jīng)通過等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，并且火焰在燃燒器內(nèi)不停放大，從而實(shí)現(xiàn)逐級燃燒，這種燃燒器屬于內(nèi)燃燒器，通過高溫引燃煤粉，從而實(shí)現(xiàn)了無燃油的啟動和穩(wěn)燃。同時(shí)采用了最后一級煤粉進(jìn)入膛內(nèi)燃燒的結(jié)構(gòu)，是燃燒的穩(wěn)定性大大的加強(qiáng)，同時(shí)也降低了對風(fēng)速的要求，有效的提高了煤粉的燃燒率。等離子點(diǎn)火煤粉燃燒器，通過利用直流電流在介質(zhì)氣壓條件下接觸引弧，并且在強(qiáng)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(nèi)部中心形成非常大的高溫區(qū)，煤粉在通過高溫區(qū)時(shí)受到高溫作業(yè)產(chǎn)生大量揮發(fā)，并且顆粒進(jìn)一步破裂從而迅速燃燒。（2）點(diǎn)火系統(tǒng)，等離子發(fā)生器，這種發(fā)生器由陰極、陽極和線圈組成，主要作用是產(chǎn)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(fù)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(chǎn)生強(qiáng)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(tǒng)，主要包括：控制系統(tǒng)、電源裝置、水冷卻系統(tǒng)、圖像火檢系統(tǒng)和高壓風(fēng)系統(tǒng)。電源裝置直流電源柜和連接電纜從而構(gòu)成等離子發(fā)生器的直流供電裝置。

2.3 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

等離子體作為第四種物質(zhì)存在的形式，與常見的固體、液體和氣體以外的物質(zhì)不同。它的整體呈現(xiàn)中性，內(nèi)部富含非常具有活性的電子、分子和正負(fù)離子。等離子體發(fā)生器產(chǎn)生的等離子體與燃燒器結(jié)合后在其內(nèi)部形成極高溫場，促進(jìn)了煤粉的燃燒和裂解。所以等離子點(diǎn)火系統(tǒng)在鍋爐啟動和穩(wěn)燃過程中用煤粉直接代替了燃油，實(shí)現(xiàn)了鍋爐的無油啟動和穩(wěn)燃。這種技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效的避免了使用燃油點(diǎn)火而導(dǎo)致的產(chǎn)生大量粉塵，煙囪排放黑煙，造成大氣污染的問題。傳統(tǒng)的燃油點(diǎn)火，需要在使用時(shí)對燃油進(jìn)行脫硫等處理，加大了電廠企業(yè)的運(yùn)行成本和環(huán)保壓力。而等離子點(diǎn)火系統(tǒng)就有效的解決了這一問題。

等離子系統(tǒng)的運(yùn)用，打破了傳統(tǒng)意義上的點(diǎn)火方法，真正實(shí)現(xiàn)了鍋爐啟動零耗油，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在低負(fù)荷情況下的等離子穩(wěn)燃，而且效果比使用燃油的效果更好，等離子系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的提高的燃燒率，保證了燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性，還能改善火電廠的環(huán)境生態(tài)條件，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益。

3 等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)勢

3.1 節(jié)約了緊缺能源

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍋爐的無油啟動和穩(wěn)燃，用煤粉代替了緊缺的燃油，通過實(shí)踐證明，被廣泛應(yīng)用。

3.2 節(jié)省了運(yùn)行成本

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)有效的避免了燃油點(diǎn)火對大量重油和輕油的消耗，運(yùn)行成本比燃油點(diǎn)火節(jié)省了80%左右，同時(shí)等離子體內(nèi)富含的化學(xué)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(qiáng)了安全性

通過等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的使用，降低了傳統(tǒng)燃油點(diǎn)火可能引起火災(zāi)事故的發(fā)生率，有效的避免了火災(zāi)對設(shè)備損壞的事故隱患，具有更高的安全性。

3.4 增強(qiáng)了環(huán)保減排

使用等離子點(diǎn)火，運(yùn)行中還可以使用電除塵技術(shù)，避免了粉塵直接排放，同時(shí)不用燃燒燃油達(dá)到了節(jié)能減排，綠色能源的要求。很好的解決了當(dāng)前環(huán)保壓力下煤電廠的環(huán)保壓力。

4 結(jié)束語

通過在火電廠鍋爐點(diǎn)火中對等離子點(diǎn)火技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠用煤粉完全的代替了燃油，降低了企業(yè)運(yùn)行成本，為企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。而且，傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)還存在由于運(yùn)行不合理就會發(fā)生火災(zāi)的安全隱患問題，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了無油點(diǎn)火和無油穩(wěn)燃，操作簡單，技術(shù)更加安全可靠，有效避免了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)?？傊入x子點(diǎn)火技術(shù)改變了傳統(tǒng)鍋爐的點(diǎn)火方式，給電廠企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，提高了企業(yè)的市場競爭力，推動了相關(guān)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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