長期以來，火力發(fā)電機(jī)組鍋爐的啟停及低負(fù)荷穩(wěn)燃消耗大量的燃料油。特別是對于新建的火力發(fā)電機(jī)組，其在試運(yùn)期間要經(jīng)過鍋爐吹管、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、機(jī)組并網(wǎng)、電氣試驗(yàn)、機(jī)組帶大負(fù)荷運(yùn)行等許多階段，此期間由于鍋爐無法投磨或無法完全斷油運(yùn)行，因此要耗費(fèi)大量的燃油。根據(jù)原電力部頒布的試運(yùn)導(dǎo)則中的規(guī)定， 600MW機(jī)組試運(yùn)期間燃油消耗的標(biāo)準(zhǔn)定量為9000噸，燃料費(fèi)用十分可觀。

　　我國是一個石油進(jìn)口大國，國家鼓勵推廣節(jié)油和以煤代油技術(shù)，國家經(jīng)貿(mào)委資源節(jié)約與綜合利用司在“節(jié)約和替代燃料油十一五規(guī)劃”中明確提出：電力行業(yè)等節(jié)約和替代燃料油的目標(biāo)是3800萬噸。

　　等離子煤粉點(diǎn)火是使用等離子火炬直接點(diǎn)燃煤粉使用煤粉火焰啟動鍋爐，達(dá)到以煤代油的目的。

　　1．等離子火炬點(diǎn)燃煤粉的基本原理

　　通常所說的用于煤粉點(diǎn)火的等離子體稱之謂熱等離子體。

　　小能量等離子火炬（100KW~幾百KW ）能夠直接點(diǎn)燃煤粉是因?yàn)轱L(fēng)粉混合物通過等離子體時具有以下特點(diǎn)：

　　1）等離子體高溫效應(yīng)

　　空氣等離子體是靠空氣作為等離體形成氣，等離子體形成氣在等離子發(fā)生器陰極的電弧區(qū)形成被電離化的等離子氣，這就是溫度可高達(dá)3000~10000K的等離子火炬，被用作點(diǎn)燃煤粉的高溫?zé)嵩础１稽c(diǎn)燃的物質(zhì)應(yīng)是煤粉與空氣的混合物。等離子炬與空氣煤粉混合物相接觸遇到3000K以上的等離子炬，首先發(fā)生物理變化，由于兩者溫度相差極大，煤粉顆粒遇熱急劇膨脹，在0.1~0.005秒內(nèi)分裂成8~10個細(xì)微顆粒，此即所謂的熱爆炸，這使煤粉表面反應(yīng)面積急劇增大，對加快煤粉的熱化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)能力非常有利。同時，高溫的等離子炬可使煤粉中揮發(fā)份的逸出速度加快，其成分包括CO、CO2、CH4、C6H6、 N2和H2O，這些揮發(fā)份氣體與等離子氣相火炬直接相互作用進(jìn)入氣相反應(yīng)階段。根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)原理，高溫的等離子氣體與揮發(fā)份氣體化學(xué)反應(yīng)活性加大，反應(yīng)的活化能值降低，在這段反應(yīng)過程中又可形成化學(xué)反應(yīng)活性更大、活化能值更低的單個原子氣體（O、H、N、C、S）、原子基團(tuán)（NH、CH、CN、OH）以及電子氣與相應(yīng)的正負(fù)離子（C-、H-、CO-、N+、SI+、K+）,即所謂活化中心。由于進(jìn)入氣相反應(yīng)所產(chǎn)生數(shù)量巨大的更有利于燃燒的原子、原子基團(tuán)、電子氣以及各種正負(fù)離子將數(shù)倍的加快氧化反應(yīng)，甚至達(dá)到爆炸反應(yīng)的程度，在反應(yīng)的過程中迅速釋放出大量的熱量加速殘余焦碳升華。這個過程伴隨著碳從煤粉顆粒體積中向反應(yīng)表面擴(kuò)散釋出，在均勻工況下燃燒時將加強(qiáng)碳與氧化劑的相互作用。這在一定條件下使火焰前端的傳播速度大大加快。

　　煤粉中碳成分的氣相轉(zhuǎn)化率以及活性原子、原子團(tuán)、電子氣、各種正負(fù)離子的多少，關(guān)鍵在于等離子炬的核心溫度，溫度越高碳成分的活性氣相轉(zhuǎn)化率越高。當(dāng)溫度在 1600~1900K時，活性成分不超過1?，當(dāng)溫度在3000K時，活性成分達(dá)到7.5?，當(dāng)溫度在4000K時，活性成分達(dá)到41.5?，接近最大值，此后隨著溫度的升高活性成分緩慢增加。

　　2）等離子體化學(xué)效應(yīng)

　　在等離子體中,熱電離,光電離,解離和合成導(dǎo)致具有化學(xué)活性的組分: 氧原子,臭氧，離子和游離原子團(tuán),這些大大改變了在等離子體和其相鄰區(qū)域內(nèi)燃燒的狀態(tài)。尤其是氧原子對著火溫度、著火時間影響很大，有研究表明即使在氧化劑中含有少量的（約0.6％），也會使煤粉顆粒的著火溫度降低3/8。使著火前的預(yù)熱時間減少2/3。原子氧的這種濃度當(dāng)T=2500K時就可以在空氣中達(dá)到，當(dāng)T=4000K時，濃度約為25%。

　　3）等離子體電物理效應(yīng)

　　電弧產(chǎn)生等離子體,特別是在高壓下,可能伴隨在燃燒區(qū)里產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的電場,這種電場的存在無論在氣相中,還是在非均勻燃燒中,都可能對燃燒過程產(chǎn)生積極影響,可以把煤粉燃料的燃盡程度提高一倍以上［1］。

　　另外，等離子火炬的功率畢竟很小，要用小功率等離子火炬點(diǎn)燃大量的煤粉，不僅需要產(chǎn)生一個3000~10000K的等離子火炬；其次需要一個熱化學(xué)反應(yīng)室，提供一個反應(yīng)和反應(yīng)時間的足夠空間，將等離子火炬的能量盡可能的用于使煤粉的揮發(fā)份及煤中碳成份的逸發(fā)，成為化學(xué)反應(yīng)能力很強(qiáng)的可燃性氣體，然后再與其他未被等離子炬激活的煤粉進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)作用，從而加速達(dá)到或超過煤粉的實(shí)際著火溫度，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燃煤粉火炬的目的。