等離子燃燒器的工作原理

1.點火機構(gòu)

直流(280-350 A)在中壓0.01-0.03MPa條件下接觸引弧，在強磁場下獲得功率穩(wěn)定的直流空氣體等離子體，T >:在5000K的大梯度局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過等離子體“火芯”暴露在高溫下，在0.001s內(nèi)迅速釋放揮發(fā)物，煤粉顆粒被破碎、粉碎、迅速燃燒。由于反應(yīng)發(fā)生在氣相中，混合物組分的粒徑發(fā)生變化，加速了煤粉的燃燒，大大降低了促進煤粉燃燒所需的點火能量。等離子體中有大量的化學(xué)活性原子、原子團、離子和電子，可以加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，促進燃料的完全燃燒。此外，等離子體對煤粉的作用比正常情況下高20%-80%，即等離子體具有重構(gòu)揮發(fā)份的作用，對于點燃低揮發(fā)份煤粉以增強燃燒具有特殊意義。

2.等離子發(fā)生器的工作原理

等離子體發(fā)生器由線圈、陰極和陽極組成。它們都是水冷的，以承受電弧的高溫沖擊。線圈可承受250℃2000伏DC擊穿，電源采用全波整流，具有恒流性能。引弧原理是:設(shè)定輸出電流。當陰極3與陽極2接觸時，整個系統(tǒng)具有抵抗短路的能力，并且電流是恒定的。當陰極慢慢離開陽極時，電弧在線圈磁力的作用下被拉出噴嘴。在電弧作用下，空恒壓氣體電離成高溫等離子體，能量密度高達105 ~ 106 W/cm2，為點燃不同種類的煤創(chuàng)造了有利條件。

3.燃燒機理

根據(jù)高溫等離子體有限的能量無法與無限的煤粉量和風(fēng)速相匹配的原理，設(shè)計了一種多級燃燒器。其意義在于應(yīng)用多級放大原理，使系統(tǒng)的空氣粉濃度和氣流速度處于非常有利點火的工作狀態(tài)，從而完成連續(xù)穩(wěn)定的點火燃燒過程。在建立一次點火燃燒的過程中，濃縮煤粉被垂直送到等離子炬的中心區(qū)域。10000℃高溫等離子體與濃縮煤粉的匯聚及伴隨的物理化學(xué)過程使煤粉原始揮發(fā)分含量提高80%，著火延遲時間小于1s。點火燃燒器的性能決定了整個燃燒器運行的成敗。燃燒器出力約500-800 kg/h，噴嘴溫度不低于1200℃。采用一級氣膜冷卻技術(shù)，避免了煤粉的附壁流動和結(jié)焦，同時解決了燃燒器的燒蝕問題。這個區(qū)域叫做第一區(qū)。第二區(qū)是混合燃燒區(qū)，采用“集中點和集中點”的原則。環(huán)形濃淡燃燒器將輕粉流粘在壁上，而濃縮粉則混入主點火燃燒器中燃燒。它不僅有利于混合段的點火，還能冷卻混合段的壁。第三區(qū)為強化燃燒區(qū)，揮發(fā)性物質(zhì)在第一、二區(qū)基本燃盡。采用提前補氧，提高松碳燃盡率。提前補氧是為了提高該區(qū)域的焓和噴嘴的初速度，從而增加火焰長度，改善燃盡。采用薄膜冷卻技術(shù)，避免結(jié)焦。第四個區(qū)域是燃盡區(qū)，松散碳的燃盡率取決于火焰的長度

等離子點火燃燒系統(tǒng)的組成

1等離子點火燃燒系統(tǒng)

等離子燃燒器借助等離子發(fā)生器的電弧點燃煤粉。它在煤粉進入燃燒器的初期用等離子弧點燃煤粉，在燃燒器內(nèi)逐步擴大火焰。屬于內(nèi)燃燃燒器，可直接點燃煤粉，爐內(nèi)無火焰，實現(xiàn)鍋爐無油啟動和無油低負荷穩(wěn)定燃燒。

2膠片風(fēng)系統(tǒng)

使用薄膜冷卻空氣防止燃燒器燃燒，與燃燒器壁溫一致

最好控制在500-600℃。

3等離子電氣系統(tǒng)

等離子體發(fā)生器的電源系統(tǒng)用于產(chǎn)生DC電源裝置，以維持等離子體電弧的穩(wěn)定性。其基本原理是通過三相全控橋式晶閘管整流電路將三相交流電源穩(wěn)定化

DC電源。

4等離子空氣體系統(tǒng)

壓縮空氣體是等離子弧的介質(zhì)。等離子弧形成后，線圈形成的強磁場被壓縮成壓縮電弧，需要將壓縮空氣體以一定流量吹出陽極，形成可用電弧。

5等離子冷卻水系統(tǒng)

等離子弧形成后，弧柱的溫度一般在5000K到10000K的范圍內(nèi)，因此形成電弧的等離子發(fā)生器的陰極和陽極必須用水冷卻，否則很快就會燒壞。要求冷卻水壓力不低于0.3兆帕，溫度不高于30℃。

6監(jiān)控系統(tǒng)

通過熱電偶測量燃燒器壁溫，通過火焰檢測監(jiān)測燃燒器燃燒情況，有利于操作人員判斷。