等离子点火系统总结
53页1、等离子点火系统讲 义 主要内容 n一.工作原理 n二.等离子点火系统组成: n三.等离子点火应用要点 n四.无油点火的可行性 n五.等离子点火技术在台电的应 用 一.等离子点火的基本原 理 n1.1等离子弧 n1.2等离子发生器 n1.3等离子点火的基本原理 1.1等离子体 等离子体被定义为除固、液、气三态之外的第四态物质存在形式,对外为 中性,而在等离子体内含有大量阴阳离子,形成温度T5000K的,温度梯 度极大的局部高温区。 等离子发生器是利用直流电在介质气体中接触引弧,并在强磁场控制下 获得稳定功率的直流空气等离子体的设备; 1.2等离子发生器 使等离子弧处于受控状态, 的装置就是等离子发生器 1.3等离子燃烧器点火原 理 1.3等离子燃烧器点火原理 n1.3.1 点火机理 n 本装置利用直流电流(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T5000K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
2、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) n等离子体内含有大量化学活性的粒子,如原子(C、H、O)、原子 团(OH、H2、O2)、离子(O2、H2、OH、O、H)和 电子等,可加速热化学转换,促进燃料完全燃烧,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。 1.3等离子燃烧器点火原理 n1.3.2等离子发生器工作原理 n 本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
3、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,其能量密度高达105 106W/cm2 ,为点燃不同的煤种创造了良好的条件。 1.3等离子燃烧器点火原理 n1.3.3 燃烧机理 n根据高温等离子体有限能量不可能同无限的煤粉量及风速相匹配的原则设计了多级 燃烧器。它的意义在于应用多级放大的原理,使系统的风粉浓度、气流速度处于一 个十分有利于点火的工况条件,从而完成一个持续稳定的点火、燃烧过程。实验证 明运用这一原理及设计方法使单个燃烧器的出力可以从2T/H扩达到10T/H。在建 立一级点火燃烧过程中我们采用了将经过浓缩的煤粉垂直送入等离子火炬中心区, 10000的高温等离子体同浓煤粉的汇合及所伴随的物理化学过程使煤粉原挥发份 的含量提高了80%,其点火延迟时间不大于1秒。 n点火燃烧器的性能决定了整个燃烧器运行的成败,在设计上该燃烧器出力约为500 800kg/h,其喷口温度不低于1200。另外我们加设了第一级气膜冷却技术避 免了煤粉的贴壁流动及挂焦,同时又解决了燃烧器的烧蚀问题。该区称为第一区。 n第二区为混合燃烧区,在该
4、区内一般采用“浓点浓”的原则,环形浓淡燃烧器的应用 将淡粉流贴壁而浓粉掺入主点火燃烧器燃烧。这样做的结果既利于混合段的点火, 又冷却了混合段的壁面。如果在特大流量条件还可采用多级点火。 n 第三区为强化燃烧区,在一、二区内挥发分基本燃尽,为提高疏松炭的燃尽率采 用提前补氧强化燃烧措施,提前补氧的原因在于提高该区的热焓进而提高喷管的初 速达到加大火焰长度提高燃尽度的目的,所采用的气膜冷却技术亦达到了避免结焦 的目的(1998年获专利)。 n第四区为燃尽区,疏松碳的燃尽率,决定于火焰的长度。随烟气的温升燃尽率逐渐 加大。 二、等离子点火的系统构成 二、等离子点火的系统构成 n等离子发生器:产生稳定、可控形态的高能等离 子体。 n等离子燃烧器:稳定、高效地组织煤粉燃烧。 n直流电源柜:将低压交流电源转换为等离子发生 器所需的直流电源。 n图像火检探头:监视等离子燃烧器的燃烧状况。 n控制部分:监测并操作系统的运行。 三.等离子点火应用要点 3.1 在启动过程:稳定、高效地点燃, 确保启动过程的安全; 3.2在正常运行中:确保原主燃烧器的基 本性能不变,使等离子燃烧器能满足 正常运行的要求;
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