[实用新型]双控固态高能半导体点火装置

说明书

本实用新型公开了双控固态高能半导体点火装置，包括AC‑DC电源模块、MCU双控模块和高能充放电点火模块，AC220V交流电源接出一路经过防浪涌滤波器WT，再经过AC‑DC电源模块输出直流电源，通过直流电源给MCU双控模块供电，MCU双控模块用于高能充放电点火模块的控制、放电检测和故障报警指示，高能充放电点火模块包括可控硅SCR1、可控硅SCR2、升压变压器B1、高压桥式硅堆ZD1、限流电阻、蓄能电容C1、光电耦合器OP1、光电耦合器OP2、中压屏蔽电缆X1和半导体电嘴U1，使用高压大电流单向可控硅SCR2替代传统的玻璃惰性气体放电管作为脉冲放电开关，升压变压器初级端增加双向可控硅SCR1进行充电控制，并增加放电检测电路DsT，并用高性能的MCU双控模块进行充电、放电控制和放电检测。

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，具体为双控固态高能半导体点火装置。

背景技术

放空火炬是石油化工系统的有毒有害尾气处理的最后一道安全装置，其点火成功率是火炬系统中极为重要的设备，放空火炬的点火装置一般采用高压电点火、高能半导体点火等点火方式；

根据这几种点火装置在数十年的应用过程中的统计分析，这几种点火装置都存在一定的技术缺陷，导致其应用范围都存在一定限制；

高压电点火装置：

高压电点火装置的原理是将直流低压电或交流电采用升压变压器、中高频逆变升压电路或二极管脉冲倍压电路升压至几KV甚至10KV以上的高压电在电极上放电、利用电弧的高温引燃点火燃烧器实现大流量放空尾气的点火，具有连续小电流放电、功耗低等优点，但也存在几千上万伏特高压电对高压输电电路绝缘要求极高的缺点，常因受潮湿环境、雨水、水蒸气冷凝、绝缘电缆老化等原因导致输电线路漏电、短路放电而电极不放电故障导致火炬点火失败、尾气污染环境。

常规高能半导体点火装置：

常规高能半导体点火装置的原理(见图1)是采用升压变压器将单相交流电升压至2.3KV左右、经过限流电阻、高压硅堆(高压二极管)整流再对蓄能电容充电，在蓄能电容充电至2KV左右时，放电管瞬间导通，高压电加载于半导体点火电嘴两极，半导体电嘴起弧放电，由于半导体电嘴的特性，蓄能电容的电量在电嘴表面在形成维持数十微秒至数毫秒的强烈放电脉冲电弧；根据蓄能电容容量大小，该脉冲电弧的放电能量约为1-20焦耳，脉冲电弧的瞬间温度高达两千℃以上，可直接将点火燃烧器喷出混合气点燃，燃烧器火焰再将火炬的放空气点燃。

由于高能半导体点火器的点火电压只有2K至3KV，对高压输电线路的绝缘要求较低，使用常规耐压数千伏特的普通中等绝缘电缆即可满足绝缘输电要求，同时因为半导体电嘴放电引起的极端时间脉冲电弧呈爆炸状态，会在电嘴表面形成极强的气动轰击，足以将燃料气或尾气形成的积碳、油污等炸掉，可以在各种恶劣气候、脏污环境中保持正常放电运行，故高能半导体点火器的点火成功率极高，配合合适的点火燃烧器，完全可以做到100％的点火成功率。

常规半导体点火装置的影响使用寿命及安全的缺陷：

1)点火放电管容易破损、漏气失效；

常用型号为R-12M或相近型号，其结构为外径20mm长度30mm左右的充装惰性气体的玻璃气体放电管，在其中的电极击穿放电电极极强(瞬时脉冲电流高达数十乃至数百安培)时会强烈发热，如果连续击穿放电的次数过多，产生的热量会将腔体中的惰性气体加热导致压力升高，在腔体内压力升高到一定值时会导致密封胶和玻璃壳体破裂，导致空气进入腔体内，使放电电极表面的特殊合金涂层氧化，导致放电管失效；

2)强电流脉冲浪涌干扰、冲击破坏；