锅炉等离子点火原理

简介1、等离子点火系统构成等离子点火系统主要由以下几部分组成：等离子发生器——产生功率为60-130KW的等离子体；电源柜及供电系统——将三相380V电源整流成直流，用于产生等离子体。由直流电源柜（含整流变压器）、冷却风机、直流平波电搞器组成；燃烧器——与等离子发生器配套使用点燃煤粉；辅助系统——由冷却水、空气的供给系统组成；控制系统——由PLC、CRT、通讯接口和数据总线构成；风粉系统——煤粉由新增小粉斗通过给粉机、混合器进入一次风管，由热风送入等离子燃烧器。2、等离子点火系统工作原理直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子（C、H、O）离子（O2-、H+、OH-）和电子等。它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。这对于点燃煤粉（特别是贫煤）强化燃烧有着特别重要的意义。等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高温电弧冲击。线圈在高温情况下具有抗直流高压击穿能力。电源采用全波整流并具有恒流性能。其发火原理为：在一定输出电流条件下，当阴极前进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。压缩空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入燃烧器点煤粉。3、技术特点阳极与阴极使用抗氧化材料，使等离子体载体可以采用廉价易得的压缩空气，大大简化了系统，降低了运行成本；精心设计的复合结构，保证了输出电功率达到100KW以上，抗污染能力强，阳极使用寿命长（≥1000小时），适合与各种燃烧器配合；在燃烧器的设计上采用了分极燃烧、气膜冷却及浓淡分离等技术，使其适应煤种范围宽，对煤粉细度无特殊要求，且出力大、不结焦、耐磨损、使用寿命长；风粉在线监测系统，可为燃烧控制提供准确的数据；供电电源及控制主机采用了总线式的通讯方式，切换方便，两台单元式锅炉可采用共用一套供电电源、各自使用独立的操作界面的办法，从而节省大量的初始投资，提高设备的利用率。

燃烧方式采用的是四角切圆布置，燃烧器为水平浓淡煤粉式，其特点是由煤粉喷口叶片调节两个分喷口的煤粉密度，从而在煤粉喷出时形成涡流，有利于空气与煤粉混合，提高燃烧效率。而所谓双强燃烧器其实并不贴切，而应该叫双强点火，真就是在万基电厂特有的，解释如下：双强指的是这个燃烧器的点火方式，目前电站锅炉点火方式一般分等离子点火跟油点火两种，等离子点火一般比较适用于可燃性高的煤种，万基由于是烟煤，因此一般采用油点火。油点火装置是比较大的，其点火的耗油量也可想而知，而为了节约成本，万基电厂没有采用大的油点火装置，而是用两个小油点火装置代替。火时先开其中一个小的，在点火失败后第二个小的接着再点，以此保证锅炉的正常点火，因此给这种点火方式取名叫双强点火，

燃烧前的脱硫

1） 煤的洗选（可脱硫30-60%）

2） 其他原料煤的脱硫技术（化学法，物理法，微波法，生物法。。。。。。）

3） 煤的转化（液化，气化，高纯水煤浆，燃气-蒸汽联合循环[wiki]IGCC[/wiki]）

4） 燃料电池，等离子。。。。。。

燃烧中脱硫

1） 型煤

2） 流化床燃烧: 鼓泡床(BFBC)，循环床(CFBC)，增压床合循环（PFBC-CC）

3） 炉内喷钙

燃烧后烟气脱硫（FGD）

1) 干法烟气脱硫

a） 炉内喷钙+尾部增湿活化（LIFAC）--下关，钱清，沾化

b） 旋转喷雾法（SDA）—白马，黄岛

c） 循环流化床烟气脱硫（CFB-FGD）恒运，漳山，榆社

d） 增湿灰循环法（NID）--衢州[wiki]化工[/wiki]

e） 荷电干粉喷射法（CDSI）--德州, 杭钢二热

f） 其他

2）湿法烟气脱硫

a) 石灰石/石灰—抛弃/石膏法—珞璜，太原。。。。。。

b) 海水法—深圳西，后石

c) 氨法—内江

d) 镁法---

e) 磷氨法—豆坝

f) 其他

3）其他脱硫法 （同时脱硫和脱硝）

a) 电子束—成都

b) 脉冲电晕

c)活性炭

（3）烟气的预冷却

大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60℃左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60℃左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温，这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。通常，国外湿法烟气脱硫的效率较高，其原因之一就是对高温烟气进行增湿降温。

我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SO2的吸收效率降低，这就是目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原因之一。

（4）结垢和堵塞

在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。

一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。

脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。 强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部CaSO3氧化成CaSO4，并保持足够的浆液含固量（大于12%），以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。

抑制氧化系统采用氧化抑制剂，如单质硫，乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子，与亚硫酸根自由基反应，从而干扰氧化反应。EDTA则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。（5）腐蚀及磨损

煤炭燃烧时除生成SO2以外，还生成少量的SO3，烟气中SO3的浓度为10~40ppm。由于烟气中含有水（4%~12%），生成的SO3瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。解决方法主要有：采用耐腐蚀材料制作吸收塔，如采用不锈钢、环氧玻璃钢、硬聚氯乙烯、陶瓷等制作吸收塔及有关设备；设备内壁涂敷防腐材料，如涂敷水玻璃等；设备内衬橡胶等。

含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道，在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触，设备磨损相当严重。解决的主要方法有：采用合理的工艺过程设计，如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘，以减少高速流动烟尘对设备的磨损；采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备，以及设备内 壁内衬或涂敷耐磨损材料。近年来，我国燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫技术中，吸收塔的防腐及耐磨损已取得显著进展，致使烟气脱硫设备的运转率大大提高。

吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均影响装置的使用寿命和成本。吸收塔体可用高（或低）合金钢、碳钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内衬有机树脂或玻璃钢。美国因劳动力昂贵，一般采用合金钢。德国普遍采用碳钢内衬橡胶（溴橡胶或氯丁橡胶），使用寿命可达10年。腐蚀特别严重的如浆池底和喷雾区，采用双层衬胶，可延长寿命25%。ABB早期用C-276合金钢制作吸收塔，单位成本为63[wiki]美元[/wiki]/KW，现采用内衬橡胶，成本为22美元/KW。烟道应用碳钢制作时，采用何种防腐措施取决于烟气温度（是否在酸性[wiki]露点[/wiki]或水蒸汽饱和温度以上）及其成分（尤其是SO2和H2O含量）。

日本日立公司的防腐措施是：烟气再热器、吸收塔入口烟道、吸收塔烟气进口段，采用耐热玻璃鳞片树脂涂层，吸收塔喷淋区用不锈钢或碳钢橡胶衬里，除雾器段和氧化槽用玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬里。

（6）除雾

湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60m的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。

目前，我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成SO2的二次污染，对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器，通常为二级除雾器，安装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。

（7）净化后气体再加热

在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60℃左右。将60℃左右的净化气体排入大气后，在一定的气象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。被净化的气体，通常被加热到105~130℃。为此，要增设燃烧炉。燃烧炉燃烧天然气或轻柴油，产生1000~1100℃的高温燃烧气体，再与净化后的气体混对。这里应当指出，不管采用何种方法对净化气体进行二次加热，在将净化气体的温度加热到105~130℃的同时，都不能降低烟气的净化效率，其中包括除尘效率和脱硫效率。为此，对净化气体二次加热的方法，应权衡得失后进行选择。

吸收塔出口烟气一般被冷却到45~55℃（视烟气入口温度和湿度而定），达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。德国《大型燃烧设备法》中明确规定，烟囱入口最低温度为72℃，以保证烟气扩散，防止冷烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为5~10℃，故吸收塔出口烟气至少要加热到77~82℃。据ABB或B&W公司介绍，美国一般不采用烟气再加热系统，而对烟囱采取防腐措施。如脱硫效率仅要求75%时，可引出25%的未处理的旁通烟气来加热75%的净化烟气，

德国第1台湿法脱硫装置就采用这种方法。德国现在还把净化烟气引入自然通风冷却塔排放的脱硫装置，籍烟气动量（质量 速度）和携带热量的提高，使烟气扩散的更好。

烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式两种形式。蓄热式工艺利用未脱硫的热烟气加热冷烟气，统称GGH。蓄热式换热器又可分为回转式烟气换热器、板式换热器和管式换热器，均通过载热体或热介质将热烟气的热量传递给冷烟气。回转式换热器与电厂用的回转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或者带波纹的金属薄片载热体将热烟气的热量传递给净化后的冷烟气，缺点是热烟气会泄露到冷烟气中。板式换热器中，热烟气与冷烟气逆流或交*流动，热交换通过薄板进行，这种系统基本不泄露。管式加热器是通过中间载体水将热烟气的热量传递给冷烟气，无烟气泄露问题，用于年满负荷运行在4000~6500h的脱硫装置。 非蓄热式换热器通过蒸汽、天然气等将冷烟气重新加热，又分为直接加热和间接加热。直接加热是燃烧加热部分冷烟气，然后冷热烟气混合达到所需温度；间接加热是用低压蒸汽（≥2×105Pa）通过热交换器加热冷烟气。这种加热方式投资省，但能耗大，使用于脱硫装置年运行时间4000h-6500h的脱硫装置。

（8）脱硫风机位置的选择

安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单*原有锅炉引风机（IDF）不足以克服这些阻力，需设置一助推风机，或称脱硫风机（BUF）。脱硫风机有四种布置方案。脱硫引风机处于低烟温段，风机容量相当，由于风机位于再热器后，烟气中水份得到改善，对风机防腐无特殊要求。脱硫系统在负压下运行，有利于环境保护。（9）石灰石制备系统

将块状石灰石应用干磨或湿磨研磨成石灰石粉，或从石粉制造厂购进所需要的石灰石粉，由罐车运到料仓存储，然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体质量分数为10%-15%的浆液。对石灰石粉粒度要求一般是90%通过325目筛（45m）或250目筛。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性、可磨性也有一定的要求。

（10）氧化槽

氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂、溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为4-8min，与石灰石反应性能有关。石灰石反应性能越差，为使之完全溶解，则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入，压力约5×104-8.6×104Pa一般氧化1mo1SO2需要1mo1 O2。

一直以来，人们常以为火是气态的，上学的时候老师也是这么说的，但其实火的燃烧过程是一种剧烈的氧化反应，在原子分子的层面是发生了电子跃迁的，同时有能量辐射出来，很显然，它已经不是一种单纯的气态，通常认为火是等离子态，但是在我们常见的火焰中，它又不全是等离子态，而是气态和等离子态的混合物。

说起等离子态，可能很多朋友会认为和高科技产品有关系，因为总是听说什么等离子电视、等离子发动机等等，但其实等离子态在生活中也是随处可见的，比如闪电、高压电弧、霓虹灯、极光、电弧焊等。

虽然我们常说物体分为气体，液体，固体三种状态，但其实物体的状态有几十种，如果放眼全宇宙的话，其实我们常见的气体液体固体三种状态倒不常见了，而最常见的恰恰正是等离子态，因为基本所有的恒星都是等离子态，当然包括我们的太阳，其实就连很多行星的内部（包括地球）也属于等离子态，天文学家认为在整个宇宙中，等离子态物质占到了宇宙物质总量的99%之多。

等离子态指的是物质在原子分子层面共用部分电子的状态，通常是在某种化学或者物理条件下，原子的电子发生跃迁，导致其中带正电荷的原子与带负电荷的自由电子形成共存且平衡的状态，保持等离子态通常需要较高的温度，因为只有在高温之下，电子才有足够的动能脱离某个原子核的束缚而游离于众多原子之间。

物质要达到等离子态，一般需要上千摄氏度的温度，因为在高温下，电子才有更大机会获得足够的动能，从而脱离原子核的束缚。

我们都知道火焰的温度是很高的，其实不同的火焰的温度是不一样的，木材燃烧的温度通常在800到1000摄氏度，而气焊枪喷出的火焰温度常高达两三千摄氏度，不同的火焰的状态是不一样的，通常木材煤炭等燃烧的火焰都属于激发态的气体（氧气与高温可燃气体）和等离子态的混合物，但能量的释放一般都是等离子态火焰发出的，特别是火焰的中心，等离子态物质就很多，而上面、下面以及外围，就主要是气态了，不过没有气体的火焰是极少见了，一般就是温度越高的火焰等离子态物质越多，温度越低的火焰气体越多罢了。

燃烧这种常见的现象是我们人类最早掌握的一种化学反应，这种化学变化最直观的表现就是有火的产生，火是一种高温的等离子体，是一种剧烈的放热现象，能够释放相对大量的能量。

人类一开始发现火这种化学反应以后，虽然不知道其中的本质原因，但是人们很快就意识到火是一个很好的工具，能够用来煮熟食物、取暖、驱赶天敌、开辟荒地。为人类的生存、进化和繁衍提供了不可估量的作用。而且在人类不同的文化背景下都有相关的关于火的图腾和神话。

化学反应：质量守恒

以前的人们肯定也注意到了，常见的木材、杂草燃烧以后，只剩下了一堆的白灰，那么之前的物质都去哪了？其实关于这个问题人类很早就知道了其中的一部分原因，并给出了当时看来比较准确的解释，不管当时解释的是不是很完善，但这个问题并没有困扰人类多长时间。

人们关于火，以及其他化学反应的了解也是到了近代发现原子以后才初步的掌握了化学反应的本质。它所涉及到的层面只是原子和原子之间的外层电子结合方式的改变，化学键的断裂和重组。也就是反应前后，反应物和生成物的质量是不变的。

因为反应前和反应后，组成物质的原子数量、单个原子的质量、以及元素的种类并没有发生任何变化，所以反应前后质量也不会发生变化。而且人们还发现，不管什么物体，你通过外力也就是物理攻击，不这个物体变成任何形状，质量和之前相比也不会发生变化。于是人们根据所掌握的化学现象和物理现象就总结出来一个铁律：质量守恒定律，也就是物质守恒定理。

还记得我们上中学时学的化学公式吗？就是根据反应前原子的种类和数量来配平方程的。那么化学反应中是什么发生了变化？在化学反应中，一定发生改变的就是分子的种类，和分子的数量也就是物质形态会发生变化。知道了以上的知识，再来看题目，其实这个问题就不是问题。

木材中的成分主要是碳元素、还有一些氢元素和氧元素，以及一些微量的氮、钙、钾、镁、钠、锰、铁、磷、硫。燃烧的过程其实就是一个氧化放热的过程，众多的元素会与氧气结合生成氧化物，而木材中碳的比例高达49～50％，所以大部分的质量就是生成了一氧化碳和二氧化碳消散在了空气中。如果你把这些消散的物质，都收集起来，测量以下其实前后的质量基本上是一致的，这就是我们认为的质量守恒定律。

宇宙最基本的是能量而不是物质

其实到这里问题都已经解决了，可是科学往往有一定的隐秘性，普通现象背后还有更加深层次的原因。你看，我上文说的是，质量基本一致。换句话说，其实就算你把所有可能的生成物加起来，燃烧反应前后，质量还是会缺失一点点，基本上可以忽略不计，但科学是严谨的，我们需要找到这点缺失的质量去哪了？

其实这个问题也很简单，我们光记得收集反应后生成的物质，却忘了燃烧后还释放了大量的热量。现在我们知道，根据爱因斯坦的著名的质能方程式E=MC^2，告诉我们质量其实并不是宇宙的本质，在宇宙中更加本质的东西其实是能量，换句话说：质量只不过是能量的一种变现形式，它们可以相互转化，而化学反应所释放出的热量，就是损失的一点点质量乘以C^2所转变出来的。这个过程所损失的质量我们根本就无法察觉也无法精确的称出来。

而人们真正发现反应前后出现的质量缺失，是在核反应中发现的，也就是原子核发生聚变、裂变或者是衰变，这个前后损失的质量就比较大，当然释放的能量也就更大。原子弹就是通过以上的基本原理造出来的。至此人们发现坚持了很长时间的质量守恒定律其实并不准确，至少描述的不够完整，所以我们现在将其更名为：能量守恒定律。

燃煤锅炉有很多种，比如：有常压立式锅炉、层燃的链条炉、煤粉电站锅炉、循环流化床锅炉等，不同的形式的锅炉点火方式不同。

1、常压立式锅炉：

木柴至于固定炉排，点火引燃。

2、层燃链条炉：

木柴、木屑等易燃物至于料条炉排，煤斗装入挥发份较高的燃煤，木柴点燃后，炉排不动，调整引风机，使木柴未定燃烧，提高炉膛温度，利用炉拱的辐射慢慢引燃均匀铺在炉排的燃煤，待燃煤开燃烧后，调整炉排速度和落煤厚度。

3、电站锅炉：

分为煤粉锅炉和流化床锅炉，一般利用燃油（油枪）助燃，提高炉膛温度，待炉温允许后，慢慢加入燃煤，煤粉锅炉也有用小有枪（等离子点火器）点火引燃燃料的。对于一些特殊的锅炉，也有用天然气和煤气作为助燃剂来引燃燃煤的。

扩展资料：

注意事项：

1、检查锅炉所有人孔和手孔盖是否装好，各法兰密封处螺丝是否拧紧等，同时应检查法兰处装置的临时隔板及其它临时堵头是否全部拆除。

2、炉膛及烟道内的积灰及杂物应清除干净。风道及烟道的调节门，闸板须完整严密，开关灵活，启闭指示准确。

3、锅炉外部炉墙应完好严密，炉门，灰门、看火门和检查门等装置完整齐全，关闭严密。

4、检查安全附件是否完好；旋塞是否旋转灵活、好用；各种仪表和控制装置应齐全，究好、清洁。检查合格后，应使压力表旋塞处于工作状态。

5、锅炉各种管道上的阀门手轮应完好无缺，开关灵活、密封盘根充足。检查合格后，开启锅炉进出水管道上的阀门。

6、检查燃烧装置是否完好；对机械传动系统，输煤系统，出碴系统试转正常；调速箱安全弹簧压紧程度应适当，润滑良好；煤闸板尺指示正确。