CN113776081A - 等离子点火装置及其点火方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了等离子点火装置及其点火方法，等离子点火装置包括：主电源，用于提供直流电源；整流装置，用于将直流电源逆变成交流电压；引弧装置，连接整流装置，用于根据交流电压生成引弧；点火主装置，连接整流装置，用于在引弧和交流电压的作用下形成主等离子体，主等离子体用于点火。通过上述方式，本申请无需通过机械的相对运动点火，而是利用由交流电压生成的引弧引燃点火主装置，以生成主等离子体，提升其运行的可靠性和安全性。

Description

等离子点火装置及其点火方法

技术领域

本申请涉及等离子点火技术领域，尤其涉及等离子点火装置及其点火方法。

背景技术

在电厂生产中为了进一步降低生产成本，一般会在电厂锅炉的启停阶段和低负荷文然阶段使用等离子点火装置进行点燃煤粉起到助燃和稳燃的作用，等离子点火器的使用大大降低油枪的使用(成本较高)，但在使用过程中也出现很多问题。

目前主流的等离子点火器主要采用阴阳极脱离，利用空气介质产生等离子体，而实际使用中，因长时间的阴阳极的相对运动造成机械卡涩而无法拉弧产生等离子体的情况，很容易引发锅炉启停阶段和低负荷稳燃阶段灭火的现象。

发明内容

本申请提供等离子点火装置及其点火方法，以解决现有技术中容易引发锅炉启停阶段和低负荷稳燃阶段灭火的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种等离子点火装置，包括：主电源，用于提供直流电源；整流装置，用于将直流电源逆变成交流电压；引弧装置，连接整流装置，用于根据交流电压生成引弧；点火主装置，连接整流装置，用于在引弧和交流电压的作用下生成主等离子体，主等离子体用于点火。

可选地，引弧装置包括依次连接逆变装置、隔离变压器、引弧线圈和引弧阴阳极；交流电压经过逆变装置、隔离变压器以及引弧线圈的处理，最后在引弧阴阳极生成引弧。

可选地，点火主装置包括磁场线圈和主阴阳极；在磁场线圈提供的磁场作用下，利用引弧触发主阴阳极，以生产主等离子体。

可选地，还包括：气源控制装置，用于往等离子点火装置引入非可燃气体，非可燃气体用于熄灭引弧；其中，非可燃气体包括惰性气体、氮气和二氧化碳中的至少一种；非可燃气体的气压为0.5-1.0Mpa。

可选地，气源控制装置还用于根据引弧装置中引弧阴阳极的位置决定采用横吹或者纵吹。

可选地，引弧线圈的数量至少为一对。

可选地，还包括：冷却装置，用于利用液体或者空气对主阴阳极和引弧阴阳极进行冷却。

可选地，还包括：壁温监测装置，用于检测等离子点火装置的工作温度；当工作温度超过预设温度时，熄灭引弧并发出警报。

为解决上述技术问题，本申请提出一种等离子点火装置的点火方法，包括：利用引弧线圈产生的电压在引弧阴阳极生成引燃作用的等离子体，从而获得引弧；在磁场线圈和引弧的作用下，触发主阴阳极以生成点火作用的主等离子体；当主等离子体稳定时，引入非可燃气体控制引弧熄灭。

可选地，还包括：检测等离子点火装置的工作温度；当工作温度超过预设温度时，熄灭引弧并发出警报。

本申请提出等离子点火装置及其点火方法，等离子点火装置包括：主电源，用于提供直流电源；整流装置，用于将直流电源逆变成交流电压；引弧装置，连接整流装置，用于根据交流电压生成引弧；点火主装置，连接整流装置，用于在引弧和交流电压的作用下形成主等离子体，主等离子体用于点火。通过上述方式，本申请无需通过机械的相对运动点火，而是利用由交流电压生成的引弧引燃点火主装置，以生成主等离子体，提升其运行的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请等离子点火装置一实施例的结构示意图；

图2是本申请点火主装置一实施例的工作示意图；

图3是本申请等离子点火装置点火方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供等离子点火装置及其点火方法进一步详细描述。

本申请提出一种等离子点火装置，请参阅图1，图1是本申请等离子点火装置一实施例的结构示意图。等离子点火装置可以包括主电源、整流装置、引弧装置和点火主装置。

主电源，用于提供直流电源；

整流装置，用于将直流电源逆变成交流电压；

引弧装置，连接整流装置，用于根据交流电压生成引弧；

点火主装置，连接整流装置，用于在引弧和交流电压的作用下生成主等离子体，主等离子体用于点火。

在一些实施例中，主电源可以为高压直流电源，具体为大功率三相电源。主电源可以为等离子点火装置提供可靠的大功率直流电源，保证等离子体的拉弧的连续性和可靠性。

大功率三相电源为正常工业用电，优先使用独立的三相变压器提供等离子体点火装置运行。为了便于工业选型和降低生产成本，一般优先选择国标的供电设备，选用380V工业用电作为供电电源。

整流装置可以为三相桥式可控硅整流装置。

引弧装置包括依次连接逆变装置、隔离变压器、引弧线圈和引弧阴阳极；交流电压经过逆变装置、隔离变压器以及引弧线圈的处理，最后在引弧阴阳极生成引弧。

引弧线圈采用冗余设计，其数目要满足投运的可靠性，引弧线圈的数量至少为一对。在一些实施例中，可以采用大于等于2对的引弧线圈，并且布置于主等离子体阴阳极附近。

可选地，引弧线圈为高频引弧线圈。具体地，通过直流逆变生成高频交流电，再经过高频引弧线圈升压生成高频高压的交流电作为引弧电源。

引弧只起到引燃作用，在主等离子体运行正常后停止工作。在断弧或者需要再次投运时，需要再次通过手动或者保护才能激活。

点火主装置包括磁场线圈和主阴阳极；在磁场线圈提供的磁场作用下，利用引弧触发主阴阳极，以生产主等离子体。

需要说明的是，点火主装置的主阴阳极是相对固定的，可以根据等离子体生成的运行可靠性手动调整位置主阴阳极的位置。引弧装置的引弧阴阳极与点火主装置的主阴阳极设置同理。

等离子体因各种故障或者停止指令断弧后，剧需要复位“断弧报警”，方可重新进行手动触发启动等离子体指令；在等离子体故障检测系统判断为非主要设备原因造成主等离子体断弧的，可以通过设置保护快速的进行保护投运(主等离子体断弧快速二次投运)。

在一些实施例中，等离子点火装置还可以包括：气源控制装置、冷却装置和壁温监测装置。

气源控制装置，用于往等离子点火装置引入非可燃气体，非可燃气体用于熄灭引弧；其中，非可燃气体包括惰性气体、氮气和二氧化碳中的至少一种；非可燃气体的气压为0.5-1.0Mpa。

在一些实施例中，气源控制装置可以引入高压压缩空气(即非可燃气体)，可以通过罗茨风机或者高压风机提供。高压压缩空气可以作为主等离子体的工作介质，因此高压压缩空气需要在等离子点火装置任何状态(如工作、停止或者检修状态)下均要连续可靠的供应。任何引起工作介质中断的情况都要立即使等离子点火装置断弧。

引弧阴阳极生成持续的等离子体电弧(即引弧)是通过高压压缩空气和引弧线圈而控制生成和熄灭的。原理主要是利高压压缩空气具有熄灭电弧的作用，在适当的压力与流量作用下，生成可靠的引燃作用的等离子体电弧。

可选地，在一实施例中，等离子点火装置还可以包括工作介质监测装置，用于检测工作介质的压力和流量。基于此，采用工作介质压力和流量冗余监测，可以保证点火的可靠性和故障情况下的可靠断弧。

可选地，气源控制装置还用于根据引弧装置中引弧阴阳极的位置决定采用横吹或者纵吹。

冷却装置，用于利用液体或者空气对主阴阳极和引弧阴阳极进行冷却。冷却装置可以采用液体冷却(例如水)或者空气冷却的方式。

为了确保主阴阳极和引弧阴阳极的工作温度冷却至合理范围，设置有壁温监测装置。壁温监测装置，用于检测等离子点火装置的工作温度；当工作温度超过预设温度时，熄灭引弧并发出警报。

需要说明的是，警报类型需要进一步判断的，当警报是由于等离子点火装置的主等离子体无法生成造成时，均需要复归报警后才能进行下一次触发等离子体点火装置投运。

请参阅图2，图2是本申请点火主装置一实施例的工作示意图。在本实施例中，高压直流电源通过三相桥式可控硅整流可以分别为磁场线圈和主阴阳极直接提供电源，亦或者通过分为两路经隔离变后再整流为直流电源。

整流后的直流电源经过逆变生成高频交流，再通过引弧线圈生成高压交流引弧电源，利用引弧阴阳极生成持续的主等离子体电弧。使得在磁场线圈生成的强磁场的作用下，因主阴阳极接通高压直流电源，在引弧的帮助下可以生成可靠连续的主等离子体。

其中，高压压缩空气可以控制引弧阴阳极的引弧等离子体生成和运行可靠性。进一步地，点火主装置的主阴阳极之间生成点火作用的主等离子体，在主阴阳极生成连续可靠的主等离子体时，断开引弧和高压压缩空气，完成等离子点火装置的触发和运行。

等离子点火装置生成等离子体的指令所触发，立即在引弧阴阳极之间通入高压压缩空气，之后接通高频引弧线圈电源，准备生成高频电弧，当高频电弧线圈接通后，立即通过设定好的逻辑调整高压压缩空气压力和流量，满足生成连续可靠的引燃等离子体。

进一步地，触发等离子体生成的指令可以通过强制拉弧指令进行，主要是在高压压缩空气无法提供或者高压压缩空气所控制的电磁调节阀无法打开时，可以通过强制拉弧指令直接接通高频引弧线圈进而生成引弧等离子体，进而触发主等离子体的生成。

可选地，等离子点火装置在确定是否已可靠的点火作用的主等离子体时，要装设可靠的监测装置和显示装置。在生成可靠主等离子体时，触发引弧高频线圈断电熄弧和切断高压压缩空气，并在显示系统中显示等离子体电弧的电压、电流、壁温等监视参数；在监测系统监测到等离子点火装置没有生成主等离子体时，及时触发报警，并及时的断开主电源和投运高压压缩空气进行熄弧。

可选地，三相桥式可控硅整流可以根据需要调整主阴阳极或者引弧阴阳极之间的运行电压。

本申请提出还一种等离子点火装置的点火方法，请参阅图3，图3是本申请等离子点火装置点火方法一实施例的流程示意图。在本实施例中，具体可以包括以下步骤：

S110：利用引弧线圈产生的电压在引弧阴阳极生成引燃作用的等离子体，从而获得引弧。

S120：在磁场线圈和引弧的作用下，触发主阴阳极以生成点火作用的主等离子体。

S130：当主等离子体稳定时，引入非可燃气体控制引弧熄灭。

可选地，为了保护等离子点火装置的安全性，在一些实施例中还可以包括：

检测等离子点火装置的工作温度；当工作温度超过预设温度时，熄灭引弧并发出警报。

等离子点火装置点火方法的原理已在上述实施例中详细介绍。在此不再赘述。

本申请提出等离子点火装置及其点火方法，等离子点火装置包括：主电源，用于提供直流电源；整流装置，用于将直流电源逆变成交流电压；引弧装置，连接整流装置，用于根据交流电压生成引弧；点火主装置，连接整流装置，用于在引弧和交流电压的作用下形成主等离子体，主等离子体用于点火。通过上述方式，本申请无需通过机械的相对运动点火，而是利用由交流电压生成的引弧引燃点火主装置，以生成主等离子体，提升其运行的可靠性和安全性。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。文中所使用的步骤编号也仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种等离子点火装置，其特征在于，包括：

主电源，用于提供直流电源；

整流装置，用于将所述直流电源逆变成交流电压；

引弧装置，连接所述整流装置，用于根据所述交流电压生成引弧；

点火主装置，连接所述整流装置，用于在所述引弧和所述交流电压的作用下生成主等离子体，所述主等离子体用于点火。

2.根据权利要求1所述的等离子点火装置，其特征在于，所述引弧装置包括依次连接逆变装置、隔离变压器、引弧线圈和引弧阴阳极；

所述交流电压经过所述逆变装置、所述隔离变压器以及所述引弧线圈的处理，最后在所述引弧阴阳极生成所述引弧。

3.根据权利要求1所述的等离子点火装置，其特征在于，所述点火主装置包括磁场线圈和主阴阳极；

在所述磁场线圈提供的磁场作用下，利用所述引弧触发所述主阴阳极，以生产所述主等离子体。

4.根据权利要求1所述的等离子点火装置，其特征在于，还包括：

气源控制装置，用于往所述等离子点火装置引入非可燃气体，所述非可燃气体用于熄灭所述引弧；

其中，所述非可燃气体包括惰性气体、氮气和二氧化碳中的至少一种；所述非可燃气体的气压为0.5-1.0Mpa。

5.根据权利要求4所述的等离子点火装置，其特征在于，

所述气源控制装置还用于根据所述引弧装置中引弧阴阳极的位置决定采用横吹或者纵吹。

6.根据权利要求2所述的等离子点火装置，其特征在于，所述引弧线圈的数量至少为一对。

7.根据权利要求1所述的等离子点火装置，其特征在于，还包括：

冷却装置，用于利用液体或者空气对主阴阳极和引弧阴阳极进行冷却。

8.根据权利要求1所述的等离子点火装置，其特征在于，还包括：

壁温监测装置，用于检测所述等离子点火装置的工作温度；

当所述工作温度超过预设温度时，熄灭所述引弧并发出警报。

9.一种等离子点火装置的点火方法，其特征在于，包括：

利用引弧线圈产生的电压在引弧阴阳极生成引燃作用的等离子体，从而获得引弧；

在磁场线圈和所述引弧的作用下，触发主阴阳极以生成点火作用的主等离子体；

当所述主等离子体稳定时，引入非可燃气体控制所述引弧熄灭。

10.根据权利要求9所述的等离子点火装置的点火方法，其特征在于，还包括：

检测所述等离子点火装置的工作温度；

当所述工作温度超过预设温度时，熄灭所述引弧并发出警报。

Images