與傳統(tǒng)的煤粉燃燒器不同，等離子燃燒器是借助等離子發(fā)生器產(chǎn)生的高溫（4000~12000K）等離子體來點(diǎn)燃煤粉的，屬內(nèi)燃型燃燒器，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用高溫等離子體將煤粉點(diǎn)燃，煤粉在燃燒器內(nèi)分級(jí)點(diǎn)燃、火焰逐級(jí)放大，可在燃燒器噴嘴處形成3~10米長(zhǎng)的火焰。一般點(diǎn)燃的煤粉質(zhì)量約5~15t/h之多，而等離子的功率僅50~300KW；這中間的竅門主要是分級(jí)點(diǎn)燃、火焰逐級(jí)放大。

工作原理

本發(fā)生器為磁穩(wěn)空氣載體等離子發(fā)生器，它由線圈，陰極，陽(yáng)極組成．陰陽(yáng)極由高導(dǎo)電率，高導(dǎo)熱率，抗氧化的金屬材料制成；并采用水冷方式以承受電弧高溫沖擊.其拉弧原理：首先設(shè)定輸出電流，當(dāng)陰極前進(jìn)與陽(yáng)極接觸后，整個(gè)系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變，當(dāng)陰極緩緩離開陽(yáng)極時(shí)，電弧在線圈磁力的作用下，被電離為高溫等離子體，其能量密度高達(dá)105W/cm．為點(diǎn)燃不同的煤粉創(chuàng)造了良好的條件。

燃燒系統(tǒng)

與以往燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級(jí)放大，屬內(nèi)燃型燃燒器．等離子有再造揮發(fā)分的效應(yīng)，這對(duì)于點(diǎn)燃貧煤強(qiáng)化燃燒有特別的意義[5]．

等離子燃燒器是借助等離子發(fā)生器的電弧來點(diǎn)燃煤粉的煤粉燃燒器，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級(jí)放大，屬內(nèi)燃型燃燒器，可在爐膛內(nèi)無(wú)火焰狀態(tài)下直接點(diǎn)燃煤粉，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐的無(wú)油啟動(dòng)和無(wú)油低負(fù)荷穩(wěn)燃。

根據(jù)有限的點(diǎn)火功率不可能直接點(diǎn)燃無(wú)限的煤粉量的問題，等離子燃燒器采用了多級(jí)燃燒結(jié)構(gòu)，如下圖所示，煤粉首先在中心筒中點(diǎn)燃，進(jìn)入中心筒的粉量根據(jù)燃燒器的不同在500-800kg/h之間，這部分煤粉在中心筒中穩(wěn)定燃燒，并在中心筒的出口處形成穩(wěn)定的二級(jí)煤粉的點(diǎn)火源，并以次逐級(jí)放大，可點(diǎn)燃12T/H的粉量。

當(dāng)煤粉在等離子體中燃燒時(shí),會(huì)形成T>4000K和溫差非常大的局部高溫區(qū)。在這種情況下,煤粉顆粒會(huì)在高溫的熱沖擊作用下,迅速的釋放出揮發(fā)分,從而迅速點(diǎn)燃周界的煤粉氣流。因此等離子體點(diǎn)火與常規(guī)的點(diǎn)火從本質(zhì)上有著的很大的區(qū)別。

(1)等離子體點(diǎn)火過程中能夠生成容易著火的低著火點(diǎn)雙相燃料當(dāng)一次煤粉進(jìn)入到等離子體中時(shí),煤粉與空氣氧化劑發(fā)生熱化學(xué)作用,很容易獲得易燃的雙相燃料,也就是可燃?xì)怏w和焦碳?xì)堄辔?。?shí)踐證明這些雙相燃料可以達(dá)到該煤種在普通燃燒情況下有機(jī)物質(zhì)量的2570一3000W。由于這種雙相燃料在自然工況下就很容易進(jìn)行燃燒,所以,采用等離子點(diǎn)火對(duì)煤粉火焰的可靠穩(wěn)定性有非常顯著的作用。

(2)等離子體點(diǎn)火過程中能夠再造揮發(fā)分

在一次風(fēng)粉氣流通過等離子體時(shí),煤粉顆粒就會(huì)由于熱激化而破裂粉碎,致使固相反應(yīng)表面積急劇增加,這樣就顯著加速了揮發(fā)分的產(chǎn)生和析出。而且這個(gè)過程往復(fù)循環(huán)進(jìn)行。根據(jù)資料顯示:在煤粉顆粒受到快速加熱時(shí),煤粉顆粒由于被熱激化而產(chǎn)生的內(nèi)部熱應(yīng)力可使其在很短的時(shí)間內(nèi)破碎成大約8一10個(gè)更細(xì)碎的煤粉顆。

(3)等離子體點(diǎn)火能提高燃料煤粉的反應(yīng)度,降低煤粉的著火溫度。

由于等離子流與煤粉空氣的混合作用,在大約為2000一3000K的溫度下,只要接觸時(shí)間在10-45數(shù)量級(jí)范圍內(nèi),就會(huì)產(chǎn)生大量的活性粒子,顯著提高了燃料煤粉的反應(yīng)度。有關(guān)實(shí)驗(yàn)證明,能量高達(dá)250Mw/m3的等離子體電弧和其中的化學(xué)活性粒子,比如:O、C、OH、O2、H2和電子氣體,都可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換。有關(guān)資料顯示[39]:即使在空氣氧化劑中夾雜大約0.6%的很少量的原子氧也足以會(huì)使煤粉顆粒的著火溫度下降大約3/8,著火前的預(yù)熱時(shí)間減少2/3,而原子氧在T=2500K的空氣中就可以達(dá)到這種均勻程度,在T二400OK時(shí)原子氧濃度可以達(dá)到2.5%的高度。

(4)等離子體可以實(shí)現(xiàn)以較低的點(diǎn)火功率去點(diǎn)燃較大熱功率的煤粉燃燒器的目的。