等离子点火简介讲解

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1、等离子点火设备介绍 主讲人：田永强 设备简介 1 纲要 点火原理 2 系统组成3 使用和维护 4 设备简介 煤粉锅炉等离子体发生器外形图 点火示意图 设备组成 二次风 火焰监视电视 触 摸 屏 一次风 火焰探头 进 水 回 水 压 缩 空 气 电源控制柜 炉膛燃烧状况图片 火焰检测效果 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 粒破裂粉碎，从

2、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） 点火原理 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。 等离子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

3、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，当阴极前进同阳极接触后，整个系统 具有抗短路的能力且电流恒定不变，当阴极缓缓离 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。 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

4、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。 煤粉锅炉等离子体发生器简图 (6)电源 等离子体体电弧放电腔 (7)压缩空气进口 (9)出水口 (8)进水口 (4)可更换阴极头(1)阳极(3)线圈(5)直线

5、电机(2)阴极 系统组成 火焰检测 整流柜 等离子体 发生器 等离子体 燃烧器 工业电视 运行界面 隔离变压器原边电压：380VAC；付边电压：365VAC 直流电源柜提供等离子发生器所需的直流电；AC输入：380V，150KVA；DC输出：250350A 冷却水冷却等离子发生器阳极、阴极等部件；8t/h、0.2MPa 高压空气提供等离子发生器产生等离子体所需介质；洁净、0.01MPa、150Nm3/h 火检探头及火焰电视监视等离子燃烧器的燃烧状况 控制部分通过触摸屏或DCS操作。 控制部分 直流电源柜 火焰监视器 火焰探头 等离子燃烧器 高压空气 冷却水回水 冷却水给水 等离子发生器 隔离变

6、压器 点火示意图 燃烧器原理 等离子体 发生器 特制弯头 一级火焰 二级火焰 三级火焰 分级燃烧 冷却水系统（以四角切圆燃烧锅炉为例） 就地压力表 差压开关 来自水箱 回水箱 等离子体发生器 四角切圆燃烧锅炉改造 煤粉分离器 一次风管道 等 离 子 体 燃 烧 器 二次风箱 等离子发生器的使用和维护 一：拉弧前的检查与使用 二：拉弧后的检查与调整 三：运行中常见问题的维护 四：常见故障的判断与处理 一：拉弧前的检查与使用 l 1主电路电源线的检查。 l 2拉弧电机正反转的检查。 l 3载体风的调整。 l 4冷却水的调整。 l 5拉弧间隙的设定。 l 6整流柜的优化。 l 7拉弧条件的检查。 1

7、主电路电源线的检查 检查等离子发生器的主电路电源线（正、负极 ）是否接错，用万用表检查，电源正极接线圈，负 极接阴极，（从电源柜后面看带电抗器的一端出线 为电源正极），阴极线是随阴极前后移动的，检查 阴极电源线是否自由及各接线点是否牢靠。 2拉弧电机正反转的检查 检查拉弧电机接线是否正确，在触摸屏上手动 调整阴极前进、后退，或者把电源柜打倒就地位用 阴极前进、后退按钮控制电机前进、后退，在现场 观察电机正反转是否正确，如果不正确在现场等离 子发生器里的2根线对调一下就可以了。在检查电 机进退的同时顺便检查阴、阳极接触信号是否回来 了，在触摸屏上看24v变零并有黄色小块，在电源 柜上主要看继电器

8、k11是否吸合或J1 是否吸合。 3载体风的调整 l 载体风过大或过小将会影响等离子发生器的稳定性、阴、阳极 的寿命及电弧质量，载体风调整至关重要，载体风调整一般分2 部分 l1、是拉弧前粗调，短发生器一般调至5-10KPa之间就可以了， 加阻尼环的也不要超过15KPa。带输送弧的长点火器压力最好不 要低于10KPa，否则电弧的质量差，阳极的寿命也会大大缩短， 最好是12KPa左右 l2、拉弧后的细调，是根据拉弧后的电流及电压波动情况进行调 整，如果拉弧后电流电压波动较大，就要对载体风进行细调， 直到找到最佳值，载体风粗调也可以采用各角不同风压进行调 整，拉弧后观察各角电流、电压波动，找出最佳

9、值。 l注：现场一般有2路风，一路是吹扫风，一路载体风，拉弧时关 掉吹扫风，打开载体风，拉弧结束后关掉载体风打开吹扫风，2 路风不能同时打开，切记。 4冷却水的调整 l冷却水压力的调整：冷却水水压最好都要保持在0.4- 0.6MPa之间，冷却水调整好后一定要检查一下线圈是否 有回水。 l注意：在北方使用等离子的地方停炉时最好冷却水泵不 要停，如果水泵必须要停一定要把等离子发生器的水用 压缩空气吹扫干净，防止把线圈冻裂，一定要跟使用厂 家交待清楚。 5拉弧间隙的设定 l拉弧间隙的设定：根据试验拉弧间隙26mm为最佳值。 l拉弧前的粗调：发生器的间隙一般调到30左右就可以了，长发 生器因为阴极杆长

10、前进阻力大，前进的速度慢，一般调至40mm ，有时程序的速率不一样同样设定的间隙与实际拉弧间隙也不 一样，最好在拉弧前把阴极和阳极接触上在阴极杆上做一记号 拉弧后检查实质距离（注意安全不要用手接触阴极也不要用尺 子量，估计一下就可以了），一般在30mm左右最佳， l拉弧后的细调：是根据拉弧后的电弧稳定性进行细调，找出最 佳值，也可以把各角的间隙设定不同的间隙，根据电流、电压 稳定性找出最佳值，经验值短发生器在拉弧时电压一般在290 300v为最佳。 6整流柜的优化 l整流柜要做优化（自适应），特别是整流柜距离发生器比 较远的（电源线长回路电阻大）一定要做，否则电弧不稳 定易掉弧，安装时电源柜尽

11、量靠近发生器，以缩短电源线 的距离，最好不要超过50米，否则回路电阻大电弧不稳定 ，新安装的不明显，时间长了电弧就不稳定了。 7拉弧条件的检查 l检查触摸屏或CRT上的拉弧条件是否满足，满足条件是通 讯正常；风压正常；水压正常，遥控位，无MFT，如果条 件满足就可以拉弧了。 l注意：现在的整流柜控制电源和主电源是分开的，主电 源没有电在触摸屏上显示不到，一定要落实清楚以后再 拉弧。 二：拉弧后的检查与调整 l 1检查功率曲线是否平稳及调整。 l 2检查等离子发生器的电压及调整。 l 3整流柜与隔离变压器的检查。 l 4阴极与阳极寿命的观察。 l 5整流柜房间温度的观察。 l 6现场设备的观察。

12、 l 7燃烧器壁温的观察。 1检查功率曲线是否平稳及调整 l拉弧成功后观察电流、电压的变化及功率曲线的波动， 如果波动过大适当的调整一下风压及拉弧间隙，也就是 对风压、拉弧间隙进行细调，长发生器的电压波动比短 发生器的大是正常的，但是电流波动不能大否则就易掉 弧。 2检查等离子发生器的电压及调整 l 拉弧成功后检查拉弧电压，短发生器电压一般在290 300V之间为最佳，长发生器电压比短发生器电压低一般在 260280V左右（条件是新阳极、新阴极头），电压过高 过低都不好，证明拉弧间隙、风压没有在最佳值应适当调 整拉弧间隙和风压值 ，调整的目的是提高等离子发生器 的稳定性。 3整流柜与隔离变压器

13、的检查 l检查整流柜的可控硅冷却风扇是否运行正常，不要看触摸屏 上的信号，因为触摸屏的信号是取自风扇电源接触器上的触 点，接触器吸合就认为风扇转，不准确，要是风扇的电源线 掉了，或者风扇坏了都检测不到，最好到整流柜前检查，用 手放在风扇顶上看是否有风。 l检查电抗器及隔离变压器温升与噪声是否超标。 4阴极与阳极寿命的观察 l电弧稳定后就要观察阴极头的寿命是多小，各厂的阴极头 寿命不一样，这与各厂家的冷却水压力及电流的大小有关 ，在每次停炉时都要检查阴极的消耗情况，做到心中有数 以便及时更换，特别是长发生器由于阴极头消耗的形状不 好寿命一般在50小时左右，有的地方更短要特别关注，长 发生器由于加

14、了输送弧所以电弧比较稳定阴极头烧漏时也 不掉弧，这样一边漏水一边拉弧就会把阳极烧毁，当发现 电压突然下降1020伏左右，电流波动大时一定要停弧检 查阴极和阳极是否漏水，及时更换，以免造成堵管和击毁 燃烧器事故。 5整流柜房间温度的观察 l注意观察整流柜房间的温度变化，不能超过40度，如果温 度过高就要联系厂家打开空调，没有空调的要打开风扇及 门窗进行强制通风降温。 6现场设备的观察 l 运行中注意观察锅炉热胀冷缩对系统的影响，特 别关注载体风及冷却水管路，电源线及控制线的 出线部分，防止由于锅炉热胀冷缩造成的破坏。 l 检查水泵、风机震动及温升。 7燃烧器壁温的观察 l 燃烧器壁温一般保持在2

15、00400度之间如果发现燃 烧器壁温升高过快，就要马上联系运行人员采取措 施，如提高一次和二次风速、降低给煤等。 l 等离子发生器调整，降电流，降电流时拉弧间隙、 载体风量也要相应减小，保证等离子发生器的稳定 性。 l 以上措施都作过了温度还降不下就要联系运行人员 停止拉弧检查原因。 三：运行中常见问题的处理 l 1阳极寿命短的原因 及处理方法。 l 2阴极头寿命短原因 及处理方法。 l 3电弧不稳易掉弧原因 及处理方法。 l 4拉弧条件都满足启弧时电流、电压无变化的原因 及处理方法。 l 5拉弧条件都满足启弧时电流变化、电压不变化 的 原因及处理方法。 1阳极寿命短的原因 及处理方法 l载体

16、风过低，提高载体风压力。 l拉弧间隙过少，增大拉弧间隙。 l冷却水压力低，冷却水有空气，提高冷却压力， 冷却水系统放气。 2阴极头寿命短原因 及处理方法 l冷却水压力低、不通畅、温度高，应提高冷却水 压力至0.4-0.6MPa，清理冷却水滤网，检查冷却 水软管部分是否卡死，水箱加水降温。 l拉弧电流设定过高，应降低拉弧电流为300A。 l阴极头烧损的形状不好，原因是冷却不均匀或风 压及拉弧间隙设定不合理造成的，应调整拉弧间 隙及风压到最佳值，长发生器阳极支架里阴极杆 托快脱落也是造成阴极头烧偏的原因。 3拉弧困难、电弧不稳易掉弧原因 及处理方法 l阴极头、阳极太脏，清理阴极、阳极。 l风压及拉弧间隙调整不当，调整风压及拉弧间隙至最佳 值。 l阴极头、阳极漏水，更换阴、阳极。 l整流柜没有做自适应（优化），整流柜做优化。 l如果阴极阳极都没问题，风压、拉弧间隙都在最佳值电 弧还不稳定，就要检查就地电源线是否有接地的地方， 特别是就地电源过渡箱的进、出线部分易被电源箱边缘 割破，应仔细检查。再一个是220V、24v控制电