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）等離子體來點燃煤粉的，屬內(nèi)燃型燃燒器，等離子燃燒器在煤粉進入燃燒器的初始階段就用高溫等離子體將煤粉點燃，煤粉在燃燒器內(nèi)分級點燃、火焰逐級放大，可在燃燒器噴嘴處形成3~10米長的火焰。一般點燃的煤粉質(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點燃、火焰逐級放大。

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，陽極組成．陰陽極由高導(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)陰極前進與陽極接觸后，整個系統(tǒng)具有抗短路的能力且電流恒定不變，當(dāng)陰極緩緩離開陽極時，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105W/cm．為點燃不同的煤粉創(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入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大，屬內(nèi)燃型燃燒器．等離子有再造揮發(fā)分的效應(yīng)，這對于點燃貧煤強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入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級放大，屬內(nèi)燃型燃燒器，可在爐膛內(nèi)無火焰狀態(tài)下直接點燃煤粉，從而實現(xiàn)鍋爐的無油啟動和無油低負(fù)荷穩(wěn)燃。

根據(jù)有限的點火功率不可能直接點燃無限的煤粉量的問題，等離子燃燒器采用了多級燃燒結(jié)構(gòu)，如下圖所示，煤粉首先在中心筒中點燃，進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)定的二級煤粉的點火源，并以次逐級放大，可點燃12T/H的粉量。

當(dāng)煤粉在等離子體中燃燒時,會形成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,從而迅速點燃周界的煤粉氣流。因此等離子體點火與常規(guī)的點火從本質(zhì)上有著的很大的區(qū)別。

(1)等離子體點火過程中能夠生成容易著火的低著火點雙相燃料當(dāng)一次煤粉進入到等離子體中時,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,也就是可燃氣體和焦碳殘余物。實踐證明這些雙相燃料可以達到該煤種在普通燃燒情況下有機物質(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行燃燒,所以,采用等離子點火對煤粉火焰的可靠穩(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,煤粉顆粒就會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。而且這個過程往復(fù)循環(huán)進行。根據(jù)資料顯示:在煤粉顆粒受到快速加熱時,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間內(nèi)破碎成大約8一10個更細碎的煤粉顆。

(3)等離子體點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,只要接觸時間在10-45數(shù)量級范圍內(nèi),就會產(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)實驗證明,能量高達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使煤粉顆粒的著火溫度下降大約3/8,著火前的預(yù)熱時間減少2/3,而原子氧在T=2500K的空氣中就可以達到這種均勻程度,在T二400OK時原子氧濃度可以達到2.5%的高度。

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