锅炉等离子点火技术

电站锅炉等离子体煤粉点火系统是由中国科技大学与皖能集团联合研发的新型系统，属低温等离子体物理应用技术成果。

电站锅炉等离子体煤粉点火系统

中国科技大学与皖能集团联合研发的电站锅炉等离子体煤粉点火系统在合肥发电厂5号机60万千瓦机组获得成功应用。

该系统由中科大热科学和能源工程系与皖能集团联合研发，属低温等离子体物理应用技术成果。它利用大功率等离子体电弧所产生的高温火焰，在专门设计的煤粉燃烧器内瞬间点燃煤粉颗粒并释放可燃气体，一次风粉在燃烧器的作用下火焰逐级放大并喷燃进入锅炉炉膛，实现等离子体点火。使用等离子体点火技术，在新机组调试运行期间可节省约千万元。

与现有的类似系统相比，该系统采用气旋稳弧等离子体发生器技术，点火器结构简单，等离子体电弧稳定，电极寿命长，点火器热效率高，在合肥发电厂5号机组调试过程中，阴极寿命达到200小时以上，是目前普通商业阴极寿命的4倍；系统采用计算流体力学技术设计的多级火焰放大燃烧器适应工况范围更广，工作更可靠，设计工况内燃烧器不超温、不结焦，放大燃烧性能稳定。专家表示，其性能和关键技术指标达到国际先进水平。

该系统主要应用于发电行业大型燃煤火力发电厂煤粉锅炉的启动点火与稳燃，也可用于其他工业领域类似的煤粉锅炉的点火与稳燃，以代替传统的燃油点火技术。专家称，合肥发电厂5号机组如果采用燃油点火系统，调试期间的用油运行费用约为1200—1400万元；而采用等离子体点火系统，其运行费用只需300万元，调试费用节省约1000万元。该机组通过168小时考核运行后，等离子体点火系统运行消耗费用只是燃油点火系统的1/4。2100433B

锅炉点火指的指通过点火器与引火燃料在锅炉点火准备完成后打开引火燃料阀门，再打开点火开关，待其燃烧火焰稳定正常后，关闭点火系统的过程。

目的：使锅炉内部增压，升温，让锅炉燃料进入炉膛能稳定进行着火稳定燃烧

点火前准备：必须打开烟道挡板和风道挡板，通风10~15分钟，以引入新鲜空气及排除炉膛和烟道的残存可燃气体。

（点火失败：迅速关闭引火燃料阀门，并查清原因妥善处理，再增大配风，排除炉内可燃气体后再重新点火）

锅炉点火指的是通过锅炉来起火源。2100433B

激光等离子体点火技术具有点火位置和时序精确可控、电磁兼容性好、工况适应性好等优点，在内燃机、天然气发动机、燃气轮机等动力系统上具有广泛的应用前景。项目针对激光等离子体点火参数和机理不明确的研究现状，开展了激光等离子体点火机理研究，获得了如下创新性研究成果。 1）建立了甲烷/氧气混合燃气激光等离子体点火化学反应动力学模型，研究了热效应和燃烧化学反应效应在点火过程中的作用，明确了影响成功点火的关键因素是初始火核中激光等离子体产生早期形成的活性基团的浓度，提出了“热效应-燃烧化学反应”点火新机理，完善了现有的“间接点火”模型。 2）系统获得了甲烷/氧气混合燃气激光诱导等离子体的电子温度、电子密度、时空演化、活性粒子分布、振转温度等特性，为分析激光等离子体点火机理奠定了基础。 3）系统开展了甲烷/氧气预混和扩散燃气系统激光等离子体点火实验研究，建立了最小点火能量、点火延时等参数的研究方法，获得了相关参数的边界条件，为激光等离子体点火的应用奠定了基础。 4）提出了激光烧蚀等离子体点火技术，使成功点火的激光脉冲能量降低一个数量级，有利于激光等离子体点火系统的小型化，促进了激光等离子体点火技术的工程应用。 5）在国内最先开展了液氧/甲烷等低温燃料的激光等离子体点火研究，突破了低温推进剂燃料可靠重复点火的技术瓶颈，在姿轨控发动机燃烧模拟器上成功实现了液氧/甲烷的激光等离子体点火，填补了国内空白。 6）克服了超燃冲压发动机燃烧室中湍流耦合、激波干扰等恶劣条件，在国际上首次实现了Ma2.52超声速气流条件下航空煤油的直接激光点火和稳定燃烧，为超燃冲压发动机的可靠重复点火奠定了基础。 本项目的研究成果对于加深激光等离子体点火机理的研究、促进激光等离子体点火的工程应用具有重要的理论意义和应用价值，为火箭发动机、超燃冲压发动机等先进动力系统的可靠重复点火提供了重要的技术支撑。 2100433B