用于电站锅炉煤粉点火的等离子体发生器的研究

摘要

电站锅炉启动用油是构成电厂发电成本的重要组成部分。由于世界能源的缺乏，石油的价格持续上涨，加之我国又是一个缺油少气的国家，开发新的点火技术直接点燃煤粉代替燃油，以减少燃油耗量，降低发电成本具有很大的经济效益和社会效益。 利用电弧等离子体的极高温度(10000K)和化学活性，使煤粉快速升温、快速热解挥发、促进煤粉快速点燃，已开始在中国推广应用。目前国内的电站锅炉等离子体煤粉点火装置普遍采用等离子体炬的射流尾焰点燃煤粉。由于尾焰区域已不是电弧等离子体的高温区，等离子体的高温快速点火效果不能发挥，不易点燃低挥发份煤粉，而且等离子体炬的功率损耗大，这些造成点火功率大，从而增加了点火能耗和电极损耗，目前已有技术的电极寿命还不够理想，同时对等离子体炬的冷却要求和空气压力的要求，使设备复杂化，增加了运行维护量。 根据电站锅炉煤粉点火的特点和要求，研究了一种新型的等离子体发生器：将电弧放电通道设置在煤粉输运通道中，煤粉直接受到电弧通道中等离子体高温作用，充分发挥电弧等离子体高温快速加热煤粉、产生超量易燃挥发份的特点，提高了煤粉的着火速度和点火效率。 为此，本文提出了这种类型等离子体发生器多种结构设计，研究了这些发生器中的电弧特性(伏安特性、电弧形状、电弧电压波动、弧根的运动规律、电弧的稳定性等)以及与工艺参数(电流、气体流量与流动方式、煤粉浓度等)之间的关系、电极性能、点燃煤粉的效果、结焦问题等，取得了可点燃挥发份为13％的煤粉(60N，180kg/h)的结果。 本课题的研究得到了国家自然科学基金的资助(No.10375065，No.10675122)和安徽省能源集团公司的支持。

目录

文摘

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第一章引言

1.1课题背景介绍

1.2电弧等离子体发生器及等离子点火基本原理

1.2.1等离子体的定义、特点及分类

1.2.2电弧及热等离子体的概念和有关基本性质

1.2.3电弧等离子体发生器

1.2.4等离子点火基本原理

1.2.5等离子体发生器电极材料的选择

1.3相关文献综述

1.4对等离子体发生器的要求

1.4.1电弧的稳定性

1.4.2等离子体工质气体与气体压力

1.4.3冷却水结构

1.4.4电极寿命

1.4.5等离子燃烧器的结焦问题

1.5论文主要研究内容

1.6论文组织结构

第二章实验室装置系统简介及电弧理论

2.1实验装置

2.1.1等离子体发生器

2.1.2煤粉燃烧器

2.1.3等离子体电源

2.1.4冷却水

2.1.5送风单元

2.1.6煤粉料斗

2.1.7螺旋送粉机

2.2电弧电压、电流测量

2.3电弧理论

2.3.1分流的机理

2.3.2等离子射流的不稳定性

2.3.3电弧的伏安特性

2.3.4电弧弧根运动与电极损耗关系

第三章煤粉点火等离子发生器的设计及实验研究

3.1管弧等离子体发生器

3.1.1装置设计

3.1.2实验及分析

3.1.3结果及分析

3.2煤粉放电通道混合型等离子体发生器

3.2.1装置设计

3.2.2实验及分析

3.2.3结果及分析

3.3双射流等离子体发生器

3.3.1装置设计

3.3.2实验及分析

3.3.3结果及分析

3.4平行电极等离子体发生器

3.4.1装置设计

3.4.2工作原理

3.4.3实验及分析

3.4.4结果及分析

3.5四阳极等离子体发生器

3.5.1装置设计

3.5.2实验及分析

3.5.3结果及分析

3.6双阳极石墨电极等离子体发生器

3.6.1装置设计

3.6.2实验及分析

3.6.3结果及分析

第四章小结

参考文献

论文发表情况

致谢