CN200947700Y - 等离子发生器 - Google Patents

Abstract

一种等离子发生器，由阴极、阳极、前腔进气环、后腔进气环、电动调压阀、支撑套、罩壳、底座、前腔进气口、后腔进气口、进水口、出水口、引弧装置、开关电源组成，用于在燃煤锅炉点火、稳燃、助燃中直接点燃煤粉。本等离子发生器结构形式为定极距同轴双气室空气压缩式，功率可达350KW甚至更大；等离子发生器的阴阳极之间的距离为固定值，引弧方式为高频引弧或单独回路小电流触针引弧机构；等离子发生器的阴极设计为贵金属合金复合空心水冷结构，电子发射面为圆柱面；等离子发生器设计有气压波动装置，使阴极上发射电子的部位可以调节；等离子体的压缩设计为空气压缩，压缩空气从前后腔进气环旋转进入等离子发生器，使等离子体向中心压缩，从后腔进气环旋转进入等离子发生器的压缩空气，将向中心压缩后的等离子体推出阳极外部，与煤粉接触，点燃煤粉。

Description

等离子发生器

所属技术领域

本实用新型涉及一种在燃煤锅炉点火、稳燃、助燃时直接点燃煤粉用等离子发生器，是《燃煤锅炉等离子无油点火燃烧系统》的核心设备。

背景技术

目前电站燃煤锅炉启动时通用的点火方式是：先用点火装置点燃油燃烧器进行升温、升压，当锅炉各相关参数达到投粉要求时，启动制粉系统和煤粉燃烧器，实现带负荷运行；当锅炉负荷降低到50％左右时，还须投油稳燃才能保证锅炉正常运行。据统计，电力系统每年用于电站锅炉点火，稳燃，助燃用油高达近千万吨，占全国总燃油量的15％，价值数百亿元，消耗了大量燃油资源。

近几年来，国内外一些科研单位和企业，致力于研究等离子点火系统用于燃煤锅炉的点火和稳燃。其等离子点火燃烧装置在一些电厂得到运用，但也存在不少问题，其中《等离子发生器》不足之处主要是：功率小，一般不大于150KW，因此对煤种的适应性差，仅适用于优质烟煤；阴极寿命短，只有30-50小时；结构复杂。

发明内容

为了克服现有等离子发生器的上述问题，本实用新型提供一种等离子发生器，可以适用于烟煤、褐煤、无烟煤等各种煤种；阴极使用寿命上升一个数量级，从几十小时提高到几百小时；结构大为简化；效率可达85％。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种等离子发生器，它包括阴极、阳极、前腔进气环、后腔进气环、电动调压阀、支撑套、罩壳、底座、前腔进气口、后腔进气口、进水口、出水口、引弧装置、开关电源。其总体为定极距同轴双气室空气压缩式结构。

等离子发生器的阳极为空心筒体，内表面设计为先收敛后扩散的拉法尔喷管式结构，阳极的材质为铜合金，在拉法尔喷管部分上钎焊贵金属，阳极的外部与不锈钢套筒焊接形成水冷环形槽。

等离子发生器的阴极由可更换阴极头和阴极导电杆连接组成，其可更换阴极头为圆柱筒形结构，材质为铜合金，内圆柱面上钎焊贵金属，可更换阴极头上加工有水冷环形槽。

等离子发生器的阴极和阳极同轴布置，之间设置2-3毫米的间隙，在工作中不作相对运动，直流电源的正负极分别接等离子发生器的阳极和阴极。

等离子发生器的引弧方式设计为非接触高频引弧或单独回路小电流触针引弧机构，当采用高频引弧时高频引弧器串联接在直流电源和阴阳极的电路中，当采用小电流触针引弧时在直流电源和阴阳极的电路中并联一个限流电阻，并在两电极的间隙中插入一根由电磁铁和弹簧控制的、平时与阳极接触的触针。

等离子发生器前腔进气环的压缩空气管路上连接有电动调压阀，按照设定程序向电动调压阀输入电信号，可以使进入电极之间的压缩空气压力按要求产生波动，从而使阴极内圆柱面上的起弧位置按要求在轴线方向变动。

等离子体发生器的前后腔两个进气环上均加工有旋向喷孔，压缩空气从前腔进气环旋转进入阴阳极连接处的气室，将等离子体向中心压缩，可使阴阳极无烧损，压缩空气从后腔进气环旋转进入由可更换阴极头内腔形成的气室，将向中心压缩后的等离子体推出阳极外部，与煤粉接触，点燃煤粉。

等离子体发生器的电极、进气环都装在支撑套上，所有零件都装在支座上，通过管路与压缩空气、冷却水系统连接，并用罩壳与外界隔离。

本实用新型的有益效果是：

由于增加了前腔进气环，用双气室空气压缩技术，代替现有的单气室电磁压缩技术，去掉了用紫铜管弯曲绕制而成、管内通水冷却的电磁线圈，避免了冷却水带走大量热量，提高了等离子发生器的效率和出口火焰的温度，等离子发生器的功率可达数百千瓦，可以适用于烟煤、褐煤、无烟煤等各种煤种；

由于采用贵金属复合空心水冷结构的阴极，又设计了气压波动装置，阴极的整个内圆柱面都可作为电子发射面，增大了阴极上可烧蚀的面积和体积，又由于采用非接触高频引弧或触针引弧，在引弧阶段阴阳极不接触，不会出现电极表面粘连撕裂情况。而现有技术是用碳棒作阴极，或虽用贵金属合金作阴极但电子发射面为平面又不能调节，引弧方式是使阴阳极先接触再分开的接触式引弧。两者比较，本实用新型阴极的使用寿命，可以比现有技术上升一个数量级，从几十小时提高到几百小时；

由于采用空气压缩代替现有的电磁压缩技术，去掉了体积较为庞大的电磁线圈，又由于采用非接触高频引弧或触针引弧，取消了较复杂的变极距电动引弧装置，使等离子发生器的结构变得简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1：等离子发生器第一个实施例的结构图。

图2：等离子发生器第二个实施例的结构图。

图中1.阳极，2.前腔进气环，3.电动调压阀，4.可更换阴极头，5.后腔进气环，

6.支撑套，7.阴极导电杆，8.罩壳，9.底座，10.后腔进气口，11.前腔进气口。12.进水口，13.出水口，14.开关电源，15、高频引弧器，16、电弧，17、等离子体，18，限流电阻，19、电磁铁，20、触针。

实施例1

图1为高频引弧等离子发生器。阳极(1)与可更换阴极头(4)之间设置2-3毫米的间隙，在阴阳极的水冷环形槽中通入循还冷却水，压缩空气通过前腔进气环(2)和后腔进气环(5)高速旋转进入发生器的两个气室，开关电源(14)正负极分别接阳极(1)和阴极导电杆(7)，高频引弧器(15)串联接在电路中。当高频引弧器(15)发出高频、高压信号时，在两极间产生电弧(16)，此电弧使发生器中的空气电离，形成等离子体(17)，并被压缩空气压缩送出发生器点燃煤粉。压缩空气在进入前腔进气环(2)前通过电动调压阀(3)，按照设定的程序使压缩空气的压力产生周期性波动，从而改变电弧在阴极上的起弧位置，增大可烧蚀面积。

实施例2

图2为双回路小电流触针式引弧等离子发生器。与实施例1所不同的是在开关电源(14)、阳极(1)、阴极导电杆(7)的主回路外，设置了从开关电源(14)经过限流电阻(18)、触针(20)连接两个电极的第二条回路。在非工作状态，触针(20)只与阳极(1)接触，当要工作时，电磁铁(19)吸合后松开，触针(20)使两极短路后分开，在两极间产生电弧(16)，此电弧使发生器中的空气电离，形成等离子体(17)，并被压缩空气压缩送出发生器点燃煤粉。

Claims (4)

1.一种等离子发生器，由阴极、阳极、引弧装置、直流电源组成，用于在燃煤锅炉上直接点燃煤粉，其特征是：它包括阴极、阳极、前腔进气环、后腔进气环、电动调压阀、支撑套、罩壳、底座、前腔进气口、后腔进气口、进水口、出水口、引弧装置、开关电源，其总体上为定极距同轴双气室空气压缩式结构；等离子发生器的阳极为空心筒体，内表面设计为先收敛后扩散的拉法尔喷管式结构，阳极的材质为铜合金，在拉法尔喷管部分上钎焊贵金属，阳极的外部与不锈钢套筒焊接形成水冷环形槽；等离子发生器的阴极由可更换阴极头和阴极导电杆连接组成，其可更换阴极头为圆柱筒形结构，材质为铜合金，内圆柱面上钎焊贵金属，可更换阴极头上加工有水冷环形槽；等离子发生器的阴极和阳极同轴布置，之间设置2-3毫米的间隙，在工作中不作相对运动，直流电源的正负极分别接等离子发生器的阳极和阴极；等离子体发生器的电极、进气环都装在支撑套上，所有零件都装在支座上，通过管路与压缩空气、冷却水系统连接，并用罩壳与外界隔离。

2.根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征是：等离子发生器的引弧方式设计为非接触高频引弧或单独回路小电流触针引弧机构，当采用高频引弧时高频引弧器串联接在直流电源和阴阳极的电路中，当采用小电流触针引弧时在直流电源和阴阳极的电路中并联一个限流电阻，并在两电极的间隙中插入一根由电磁铁和弹簧控制的、平时与阳极接触的触针。

3.根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征是：等离子发生器前腔进气环的压缩空气管路上连接有电动调压阀，按照设定程序向电动调压阀输入电信号，可以使进入电极之间的压缩空气压力按要求产生波动，从而使阴极内圆柱面上的起弧位置按要求在轴线方向变动。

4、根据权利要求1所述的等离子发生器，其特征是：等离子体发生器的前后腔两个进气环上均加工有旋向喷孔，压缩空气从前腔进气环旋转进入阴阳极连接处的气室，将等离子体向中心压缩，可使阴阳极无烧损，压缩空气从后腔进气环旋转进入由可更换阴极头内腔形成的气室，将向中心压缩后的等离子体推出阳极外部，与煤粉接触，点燃煤粉。

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