一、成果简介：

节能高效小型化等离子体点火技术属于锅炉及附属系统技术领域，应用于火电机组的点火及稳燃。

我国石油资源相对缺乏，国家一直提倡节约用油，近年来，国家发改委更提出火电灵活性的需要，等离子体点火及稳燃技术作为一项自主创新成果，不论对火电厂节油还是灵活性改造都是一项核心技术。当前该技术普遍存在能耗偏高、电极寿命短、电源系统可靠性较差，部分核心部件依赖国外产品、检修维护操作不便等问题，为解决以上问题，烟台龙源开发出了节能高效小型化等离子体点火技术。

本项目针对等离子体产品的自主化、可靠性、高效性、便捷性，从等离子体电源系统、等离子体发生器、等离子体燃烧器等方面进行了研究。在等离子体电源系统方面，针对接触式引弧的等离子体发生器特性，采用三相全波可控整流技术和模块化直流开关电源技术，实现了核心部件由国外产品到自主研发的巨大转变，同时解决了电弧控制不佳、容易断弧等问题。在等离子体发生器方面，提出高电压小电流技术路线，采用机械压缩和气旋压缩技术，运用复合阴极材料，解决了等离子体发生器寿命短、功耗高、重量大等问题。在等离子体燃烧器方面，分别开发出缩口型扰流环、缩口扩口两级浓缩环、狭窄间隙进粉口三种结构特征的高效等离子体燃烧器，实现了在较低点火源功率条件下对煤粉的安全稳定点火。本项目在研究过程中申请专利11项，其中获得授权专利9项，2项发明专利正在实审。

该技术提高了我国在煤粉锅炉等离子体点火及稳燃技术方面的核心竞争力，具有阴、阳极寿命长，维护便捷，节能高效，可靠性高，运行稳定等优点，阴极寿命可达500h以上，阳极寿命可达1000h以上，发生器重量仅为传统等离子体发生器的1/5；电源系统核心部件实现自主化，同时在稳定性、可靠性、适应性方面均有大幅度提升；新型高效等离子体燃烧器可实现在煤粉浓度为0.12-0.45kg/kg范围内的安全稳定点火，同时在相同点火性能前提下，燃烧器对点火源功率需求降低了20-30%。

该项目整体技术于2017年在国华台山电厂完成了工程示范，发生器阴、阳极使用寿命、电源系统稳定性、燃烧器点火性能等指标均通过了工程检验。技术成果大大提高了等离子体产品的用户体验，不仅满足市场对于等离子体点火技术升级的需求，也非常契合火电灵活性所需的稳燃系统低能耗、易维护的需求，目前已成功应用于90余台电站锅炉，取得了良好的经济、安全环保和社会效益，具有广阔的市场前景。

图1.DLZ-80等离子体发生器

图2.LYKG隔离型开关电源装置

图3.新型高效等离子体燃烧器

二、技术优势及性能指标：

技术优势：

1.开发出长寿命、小型化等离子体发生器，解决了等离子体发生器寿命短、重量大等问题，大大降低了检修维护频率及工作强度。

2.针对接触式引弧等离子体发生器特性，开发出电源装置，实现了核心部件由国外产品到自主研发的巨大转变，解决了电弧控制不佳、容易断弧等问题，在可靠性、安全性、运行稳定性、检修维护便捷性等方面都有大幅度提升。

3.针对不同煤质，开发出多种结构的高效等离子体燃烧器，实现了在较低点火源功率条件下对煤粉的安全稳定点火，可有效降低等离子体点火及稳燃期间的能耗，具有节能高效、安全性高、煤质工况适应性强等特点。

性能指标：

1.等离子体发生器：

①阴、阳极寿命长，阴极可达500h，阳极可达1000h；

②体积小、重量轻，发生器重量仅为传统等离子体发生器的1/5。

2.电源装置：

①取消隔离变压器，设备占地面积减小50%；

②功率因数高达90%以上，可有效减少所需电源容量；

③模块式冗余并联运行，可靠性高；

④模块输入输出端子插拔技术，维护便捷。

3.等离子体燃烧器：

①节能高效，在相同点火性能前提下，燃烧器对点火源功率需求降低了20-30%；

②防结焦性能强，解决了灰熔点低的煤种在内燃条件下，等离子体燃烧器易结焦烧损的问题；

③工况适应性强，尤其拓展了对低煤粉浓度的适应性，有助于降低锅炉冷态启动初投燃料量，提高锅炉启动的安全性。

三、所属领域：

综合能源服务方向：综合能效服务技术

四、成熟度：

产业化阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

市场应用情况：

2016年最先研制出等离子体电源系统，并在大唐三门峡电厂等多个电厂进行了推广应用。

2017年2月，节能高效小型化等离子体点火技术整体成功应用于广东国华粤电台山电厂#5炉600MW机组，点火过程中煤粉着火稳定，初投燃料量低，完全满足锅炉升温、升压曲线的要求，且系统安全可靠，调整灵活，检修维护方便，电厂对本技术高度认可。自此，该项目得到广泛推广应用。

该项目开发出的节能高效小型化等离子体点火技术，解决了常规等离子体点火及稳燃技术存在的能耗偏高；电源系统可靠性较差、核心部件依赖国外产品；发生器笨重检修维护不便、电极寿命短等问题，满足了市场对于等离子体点火技术升级的需求，仅烟台龙源公司实施改造的常规等离子体点火技术便有800余台，可利用本技术实施升级改造，市场前景十分广阔。

另外，国家能源局指出要提升我国火电运行灵活性、提升电力系统调节能力，该技术亦非常契合火电灵活性所需的稳燃系统低能耗、易维护的需求，必将在火电灵活性改造市场占据一席之地。

截至2019年，该技术已成功应用于90余台大型电站锅炉。

经济效益分析：

直接经济效益：2017-2019年累计新增销售额1.72亿元，新增销售额3345万元，经济效益显著。

间接经济效益：可节约大量的燃油费用，同时可实现单一燃料运行管理，降低运营成本，以300MW机组为例，每年单台锅炉可节约燃油费用130万元左右，为燃煤电厂带来巨大的经济效益。