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

　　我國是一個石油進口大國，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是3800萬噸。

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

　　1．等離子火炬點燃煤粉的基本原理

　　通常所說的用于煤粉點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 ）能夠直接點燃煤粉是因為風粉混合物通過等離子體時具有以下特點：

　　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3000~10000K的等離子火炬，被用作點燃煤粉的高溫熱源。被點燃的物質(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入氣相反應(yīng)階段。根據(jù)熱化學反應(yīng)原理，高溫的等離子氣體與揮發(fā)份氣體化學反應(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（NH、CH、CN、OH）以及電子氣與相應(yīng)的正負離子（C-、H-、CO-、N+、SI+、K+）,即所謂活化中心。由于進入氣相反應(yīng)所產(chǎn)生數(shù)量巨大的更有利于燃燒的原子、原子基團、電子氣以及各種正負離子將數(shù)倍的加快氧化反應(yīng)，甚至達到爆炸反應(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)表面擴散釋出，在均勻工況下燃燒時將加強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、電子氣、各種正負離子的多少，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。當溫度在 1600~1900K時，活性成分不超過1?，當溫度在3000K時，活性成分達到7.5?，當溫度在4000K時，活性成分達到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)致具有化學活性的組分: 氧原子,臭氧，離子和游離原子團,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T=2500K時就可以在空氣中達到，當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)生相當強的電場,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)，成為化學反應(yīng)能力很強的可燃性氣體，然后再與其他未被等離子炬激活的煤粉進行熱化學反應(yīng)作用，從而加速達到或超過煤粉的實際著火溫度，實現(xiàn)點燃煤粉火炬的目的。