燃煤锅炉等离子煤粉点火技术原理分析

　　2.　等离子煤粉点火系统的基本构成

　　2.1　等离子点火煤粉燃烧器（简称等离子燃烧器）（plasma ignition pulverized coal burner）??由燃烧器本体、浓谈分离装置、等离子发生器耦合接口装置、方圆节等组成［2］。

　　2.2　等离子发生器（或称等离子点火器、等离子枪）（plasma producer）

　　2.3　电源装置（power supplies）??由隔离变压器、整流柜、高频引弧器、连接电缆等组成。如采用IGBT开关电源可省去隔离变压器。

　　2.4 　压缩空气系统（compressed air system）??由空气压缩机、输送管路及阀门、油（水）气分离装置、压力传感器及显示仪表等。如使用厂用仪表气源可省去空气压缩机，如仪表气源满足使用要求可省去油（水）气分离装置；如采用高压风作为等离子形成气则整套系统改为风机系统。

　　2.5　冷却水系统（cooling water system）??由循环水箱、水泵、换热器、输送管路及阀门、温度传感器、压力传感器及显示仪表等。如采用厂用无盐循环水，循环水箱、水泵、换热器可省去。

　　2.6　风粉在线检测系统（air-coal powder online monitoring system）??由靠背管产生差压信号，用于在线监测一次风速，方便运行人员进行燃烧调整。

　　2.7　图像火焰检测系统（image flame monitors）??CCD摄像探头、通信传输电缆、显示与控制柜等组成。

　　2.8　控制系统(contral system)??由控制柜本体、直流24V电源、触摸屏、PLC、工控机、通讯电缆、编程电缆等组成。

　　3.　国内外研究发展与应用情况

　　我国和世界上许多专家长期致力于研究点火器和燃烧器以期减少火电机组的油耗。从七十年代初期开始美国CE公司、BW公司和西屋公司等都曾投入大量的人力和财力研究开发等离子技术用于燃煤锅炉的点火和稳燃。前苏联为解决每年2000万吨锅炉油耗问题制定5年（1986~1990）计划，由三个科学院对等离子技术和设备进行研究，至今这项科研工作在俄罗斯国内一直没有停止过，并于上世纪九十年代初以后在其国内以及蒙古国和北朝鲜得到应用。我国从七十年代中期开始，清华大学、华中工学院、哈尔滨锅炉厂、武汉锅炉厂等单位都曾进行过长期的研究和开发并分别在淮北电厂和潍坊电厂做过工业应用试验，点燃了少量煤粉，但一直没有研制出工业应用的成功产品，

　　九十年代，澳大利亚太平洋公司研制出容量为50Kw的等离子点火煤粉燃烧器并应用于曼莫拉电厂300MW机组。该产品只适用于挥发份25?以上的烟煤，必须采用氮气做等离子体形成气以避免电极烧损，此外煤粉必须采用精细煤粉。因此必须配套使用制氮机、精细粉磨煤机等设备，整套系统设备价格昂贵，且不能燃烧贫煤和无烟煤。

　　俄罗斯和哈萨克斯坦均已经完成了等离子弧点燃烟煤的工业试验，但设备简陋、设备损坏率高、部分配套设备如电源技术落后、自动化程度低尚、不能作为工业产品广泛地推广应用。1995年11月 30日开始，哈萨克斯坦动科院在中国宝鸡电厂先后做了5次工程应用试验，均因设备损坏而失败。1997年3月俄罗斯新西伯利亚动科院与我国广州鑫际等离子有限公司在我国广东韶关电厂利用煤粉等离子点火技术点燃劣质无烟煤试验，历时5年也均因设备损坏而失败。

　　国内外的研究在理论上也取得了很大进展，如：“煤粉通过4000K以上等离子体时瞬间析出和再造挥发份20~100?，引起煤粉松裂、爆炸燃烧”，“煤粉通过等离子体高温区域发生热化学反应的过程及其生成物质”，“煤粉通过等离子高温区时有C+H2O CO+H2 化学反应再造挥发份”，“作为点火源的等离子体功率与被点燃煤粉的功率比值”等研究成果，为后人的研究奠定了理论基础。

　　烟台龙源电力技术有限公司利用前人理论研究成果，在前人工作的基础上，吸取了他们的经验教训，针对他们存在的问题进行攻关，从1997年到2000年历时3年多，于2000年初在烟台电厂1#炉（220t/h）上采用四台等离子点火煤粉燃烧器（不能作为主燃烧器使用）点燃了烟煤，在我国历史上第一次实现了电站燃煤锅炉无油启动和低负荷稳燃。

　　从上世纪七十年代中期至今清华大学在这方面科研开发工作断断续续一直未中断，但未取得实质性进展。最近和俄罗斯有关科研单位有合作意向，正在洽谈，结果如何不太清楚，但一直未见其产品应用于实际工程。