第8篇 等離子點火糸統

當今世上電廠的鍋爐,很大部份都是用煤作為燃料,煤的價格遠較其他的燃料(燃油及天然氣)便宜,在經濟考慮的大前題下,燃煤電廠自然成為世界最主要的電力供應點。但是鍋爐在正常起動或停機過程時,由於鍋爐內燃燒很不穩定(主要是溫度太低或煤量過少),隨時會熄火做成鍋爐爆炸。所以為了保證安全啟停,過去數十年一般鍋爐都會使用燃油助燃,但是油價格昂貴,對電廠的營運成本產生了很大的壓力。

等離子點火技術的研究始於二十世紀七十年代美國研製的等離子煤粉點火器 ,依靠等離子發生器發射的高溫等離子體射流,直接點燃一次風煤粉,實現冷風點火。美國的GE、B&W公司和西屋公司都有等離子點火技術成功點燃煤粉的經驗,前蘇聯和澳大利亞也初步掌握了的國內離子直接點燃煤粉技術。我國在八十年代也進行了等離子點火的工業試驗,但無論國內外,等離子點火技術都未能進入實質性應用階段。

中國國內在無油點火技術的經驗和教訓的基礎上,成功解決了等離子點火的關鍵性問題,開發出等離子點火燃燒器。等離子點火及穩燃技術已成功應用於貧煤、煙煤、褐煤鍋爐,機組容量等於50MW-1000MW,燃燒方式包括切向燃燒和牆式燃燒。

機理

等離子點火裝置是利用直流電流在空氣介質氣壓~0.01MPa的條件下接觸引弧,並在強磁場控制下獲得穩定功率的直流空氣等離子體,讓等離子體在專門設計的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T>5000K,溫度梯度極大的局部高溫度,煤粉顆粒通過等離子「火核」受到高溫作用,並在3-10秒內迅速釋放出揮發物,使煤粉顆粒破裂粉碎並再造揮發物,從而迅速燃燒。由於反應是在氣相中進行,使混合物組成的粒級發生了變化,因而使煤粉的燃燒速度加快,也有助加速煤粉的燃燒,這樣就大大地減少促使煤粉燃燒所需要的引燃能量。等離子體內含有大量化學活性的粒子,如原子(C、H、O)、原子團(OH、H2、02)、離子(02、H2—、OH—、O—、H+)和電子等,可加速熱化學轉換,促進燃料完全燃燒。