專利名稱：用于等離子點火裝置上的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型公開了一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，該燃燒器屬于以避免結(jié)焦為目的的燃燒器，適于燃燒各種電站煤粉鍋爐，尤其能夠用于燃燒以貧煤為燃料的電站鍋爐。
目前，國內(nèi)設(shè)計的燃燒器主要有煤粉預燃室燃燒器，鈍體燃燒器，火焰穩(wěn)定船燃燒器，夾心風燃燒器，大速差射流燃燒器，濃淡燃燒器，扁平射流燃燒器，這些燃燒器在鍋爐起動點火時，均沒有擺脫使用燃油點火的局面。
電站鍋爐燃油霧化點火每年要燒掉大量的燃油，以我國電站鍋爐為例，每年用于起動點火及穩(wěn)燃用油約為150～180萬噸，折合人民幣約45～54億元，全世界電站鍋爐所需燃油將是一個不可估量的數(shù)字，面對世界性的能源危機，特別是面對我國這樣一個貧油大國，迫切需要一種非燃油點火裝置來解決煤粉鍋爐的點火、助燃和低負荷穩(wěn)燃。
七十年代末，美國、西歐、原蘇聯(lián)、澳大利亞及我國的清華大學開始研究采用等離子技術(shù)直接點燃煤粉的課題，八十年代初，美國、加拿大、原蘇聯(lián)相續(xù)完成了采用等離子技術(shù)直接點燃煤粉的試驗室及工業(yè)性試驗；在等離子點火技術(shù)研究世界前列的原蘇聯(lián)，研制了一種等離子點火裝置，設(shè)計了一種蝸殼式燃燒器，采用蝸殼旋流送粉，1995年底，該燃燒器在我國的寶雞電廠直接點燃銅川貧煤，正常運行三小時零八分，即出現(xiàn)蝸殼燒紅嚴重、壁面結(jié)焦、磨損嚴重、使用壽命短等缺點。
用于等離子點火裝置上的燃燒器，因各種技術(shù)問題未能徹底解決，加之極其昂貴的售價，以至今日，等離子點火裝置一直未能在各國被推廣運用。
本實用新型的目的是提供一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其具有燃燒器壁面不結(jié)焦、磨損小、使用壽命長、燃燒貧煤穩(wěn)定、價格低、能帶來顯著經(jīng)濟效益和社會效益的特點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，輸送二次風的管、輸送主煤粉流的一次風管、輸送點火用一次風粉的管、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，等離子體噴管是先收斂后擴散的噴管，等離子體噴管固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管的前端；或是，在輸送主煤粉流的一次風管與輸送點火用一次風粉的管間，同軸相套固定安裝著輸送高溫蒸汽的管；其中，輸送高溫蒸汽的管與輸送點火用一次風粉的管前端封閉，在輸送點火用一次風粉的管的前端開有蒸氣導流孔；蒸氣導流孔的總面積約等于輸送高溫蒸汽的管道環(huán)向端面積；輸送二次風的管與輸送主煤粉流的一次風管前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風管前端開有二次風導流孔；二次風導流孔的總面積約等于輸送二次風的管道環(huán)向端面積。
本實用新型的優(yōu)點是由于本實用新型所述燃燒器采用了全直流同軸逐級控制式氣動布局，延用了航空拉伐爾噴管及附面層氣膜冷卻技術(shù)，建立了階梯式速度流場，以保證逐級卷吸及摻混并在燃燒器內(nèi)造成一個大溫降區(qū)，使得整個燃燒過程是在規(guī)定的氣動流場內(nèi)完成的，確保燃燒器壁面溫度不致達到灰分的熔點，另外，利用內(nèi)氣膜的隔離作用使一次風粉不致撞擊及磨擦燃燒器壁面，因此，特別是在使用貧煤時，本實用新型能夠成功地直接點燃貧煤及在低負荷時支撐穩(wěn)定燃燒；具有燃燒器壁面不結(jié)焦、磨損小、使用壽命長、價格低廉等優(yōu)點。
使用本實用新型所述燃燒器，能更快地推廣運用等離子點火裝置，以取代傳統(tǒng)的燃油點火方式，從而每年能夠節(jié)省大量燃油，具有巨大的節(jié)能降耗作用，能為國家?guī)盹@著經(jīng)濟效益和社會效益，且結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計獨特，價格低廉，特別適于中國還有很多地區(qū)是燃燒貧煤的國情。


圖1是本實用新型所述燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖(使用狀態(tài))；下面通過實施例結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明實施例1如
圖1所示，一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，它有輸送二次風的管2、輸送主煤粉流的一次風管3、輸送高溫蒸汽的管8、輸送點火用一次風粉的管10、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管12，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，管與管間依次形成輸送二次風的管道4、輸送主煤粉流的一次風管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點火用一次風粉的管道11；輸送二次風的管道4、輸送主煤粉流的一次風管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點火用一次風粉的管道11均是環(huán)形管道；輸送二次風的管道4末端通過環(huán)形擋板13與輸送主煤粉流的一次風管3相聯(lián)接，輸送主煤粉流的一次風管道7末端通過環(huán)形檔板13與輸送高溫蒸汽的管8相聯(lián)接，輸送高溫蒸汽的管道9末端通過環(huán)形檔板13與輸送點火用一次風粉的管10相聯(lián)接，輸送點火用一次風粉的管道11末端通過環(huán)形檔板13與內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管12相聯(lián)接，具體聯(lián)接可以采用螺釘緊固聯(lián)接方式；二次風管2上開有二次風F2進口，輸送主煤粉流的一次風管3上開有主煤粉流的一次風F1進口，輸送高溫蒸汽的管8上開有高溫蒸汽Fh進口，輸送點火用一次風粉的管10上開有一次風粉Fd1進口；輸送高溫蒸汽的管8與輸送點火用一次風粉的管10前端封閉，在輸送點火用一次風粉的管10前端均勻開有若干垂直于軸線的多排蒸氣導流孔5；所有環(huán)向蒸氣導流孔5的總面積約等于輸送高溫蒸汽的管道9環(huán)向端面積；以利于減少氣體的流動阻力；在煤的揮發(fā)分比較高的情況下，可以去掉高溫蒸氣管道9，即去掉輸送高溫蒸汽的管8；或還可以是輸送高溫蒸汽的管8與輸送點火用一次風粉的管10前端不封閉，不開蒸氣導流孔5，通過改變蒸汽的壓強亦可同樣達到抑制膨脹的目的；輸送二次風的管2與輸送主煤粉流的一次風管3前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風管3前端上均勻開有若干垂直于軸線的多排二次風導流孔1；同樣，所有環(huán)向二次風導流孔1的總面積約等于輸送二次風的管道4環(huán)向端面積，以利于減少氣體的流動阻力；或還可以是輸送二次風的管2與輸送主煤粉流的一次風管3前端不封閉，不開導流孔，通過改變二次風的壓強，同樣可以實現(xiàn)利用二次風F2抑制火焰的膨脹及阻止煤粉在燃燒器壁面結(jié)焦；陽極等離子體噴管6是先收斂后擴散的噴管，材料可選用紫銅，采用水冷，固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管12的前端；或是等離子體噴管6的邊緣開一圈一次風粉能夠流通穿過的環(huán)形孔，此時的噴管6固定焊接在輸送點火用一次風粉的管10上。
本實用新型的工作原理及過程是本實用新型工作時，等離子火焰由陽極等離子體噴管6噴出，在口部發(fā)散膨脹呈倒錐形(倒錐形火焰對點火十分有利)，膨脹的倒錐形火焰受到由管道11輸出的點火用一次風粉Fd1的抑制(調(diào)整管道11內(nèi)的一次風粉總壓即可以控制等離子火焰的膨脹)；當點火用一次風粉的揮發(fā)分被等離子火焰點燃之后，又要進行二次膨脹，該膨脹流亦受到從管道9環(huán)向蒸氣導流孔5輸出的高溫蒸汽Fh抑制(同理，調(diào)整管道9內(nèi)的蒸汽總壓即可以控制風粉揮發(fā)分的膨脹，并能控制整個燃燒器內(nèi)的溫度)；燃燒的風粉揮發(fā)分二次點燃由管道7送來的主煤粉流F1，發(fā)生再次膨脹，該膨脹流亦受到從管道4環(huán)向二次風導流孔1輸送的二次風F2抑制；若輸送二次風的管道4前端不封閉，則該膨脹流直接受到從管道4輸出的二次風F2抑制(同理，調(diào)整管道4內(nèi)的二次風總壓即可以控制膨脹)；管道9內(nèi)流動的高溫蒸汽Fh和管道4內(nèi)流動的二次風F2，不僅能夠抑制火焰的膨脹，還能使燃燒器壁面形成大溫降區(qū)。形成機理是當管內(nèi)氣體流向管道端部時，被封閉的檔板擋阻，動壓降低，靜壓升高，氣體被強制從附面層導流孔流出，冷卻了燃燒器，形成了大溫降區(qū)，使燃燒器溫度遠遠低于煤粉灰分的熔點，另外，由于垂直流動的影響，使一次風粉不致靠近燃燒器壁面，抑制了結(jié)焦。
本實用新型上述燃燒器的燃燒過程分四個區(qū)域，進行兩次點火，即一次點火區(qū)Ⅰ，在該區(qū)內(nèi)，電弧火焰以及空氣等離子流直接點燃點火一次風粉中的揮發(fā)分，并完成第一次膨脹，該膨脹流受到蒸氣流的控制；煤化學熱處理區(qū)Ⅱ，在該區(qū)內(nèi)完成熱化學處理(煤氣化)，即H2O+C-CO+H2；主點火區(qū)Ⅲ，在該區(qū)內(nèi)用點火一次風粉揮發(fā)分的熱量加上第二區(qū)內(nèi)生成的C0、H2的熱量點燃主一次風煤粉的揮發(fā)分；燃盡區(qū)Ⅳ，在該區(qū)內(nèi)，大量的二次風在燃燒器端部同固定碳摻混并將其推至爐內(nèi)燃盡。
采用兩次點火可大大降低等離子點火器的電源功率，延長裝置的壽命。
本實用新型所述燃燒器的火焰穩(wěn)定機理是利用高溫電弧電解，電離及對煤的物理化學過程，建立一個兩高一低火炬區(qū)，即高溫、高速、低壓等離子流火炬區(qū)實現(xiàn)中心低壓區(qū)對所有流場特別是對一次風粉的卷吸摻混作用，創(chuàng)造良好的著火條件。燃燒器設(shè)計的全直流氣動布局是采用四層階梯式速度流場，其中兩層為主流場，兩層為控制流場，強行控制兩層主流場膨脹的貼墻摩擦。完成了兩級點火、及在低負荷情況下穩(wěn)定燃燒。
本實用新型所述燃燒器采用形成大溫降區(qū)的強制冷卻壁面，用氣流將煤粉壓縮在燃燒器中部，避免煤粉磨擦壁面及結(jié)焦的結(jié)構(gòu)，亦適用于各種煤及油燃燒器。
權(quán)利要求1．一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是輸送二次風的管(2)、輸送主煤粉流的一次風管(3)、輸送點火用一次風粉的管(10)、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，等離子體噴管(6)是先收斂后擴散的噴管，等離子體噴管(6)固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)的前端。
2．如權(quán)利要求1所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是在輸送主煤粉流的一次風管(3)與輸送點火用一次風粉的管(10)間，同軸相套固定安裝著輸送高溫蒸汽的管(8)。
3．如權(quán)利要求2所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是輸送高溫蒸汽的管(8)與輸送點火用一次風粉的管(10)前端封閉，在輸送點火用一次風粉的管(10)的前端開有蒸氣導流孔(5)。
4．如權(quán)利要求3所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是蒸氣導流孔(5)的總面積約等于輸送高溫蒸汽的管道(9)環(huán)向端面積。
5．如權(quán)利要求1或4所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是輸送二次風的管(2)與輸送主煤粉流的一次風管(3)前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風管(3)前端開有二次風導流孔(1)。
6．如權(quán)利要求5所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是二次風導流孔(1)的總面積約等于輸送二次風的管道(4)環(huán)向端面積。
7．如權(quán)利要求1或2所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是等離子體噴管(5)固定安裝在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)內(nèi)。
8．如權(quán)利要求6所述的一種用于等離子點火裝置上的燃燒器，其特征是等離子體噴管(5)固定安裝在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于等離子點火裝置上的燃燒器,它由依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體的輸送二次風的管、輸送主煤粉流的一次風管、輸送高溫蒸汽的管、輸送點火用一次風粉的管、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管組成,等離子體噴管是先收斂后擴散的噴管,固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管的前端,解決了原蘇聯(lián)等離子點火燃燒器的不足,具有燃燒器壁面不結(jié)焦、磨損小、使用壽命長、燃燒貧煤穩(wěn)定、價格低,能帶來顯著經(jīng)濟效益和社會效益的優(yōu)點。
文檔編號F23D1/00GK2326843SQ98202920
公開日1999年6月30日 申請日期1998年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者王愛生, 田東 申請人:煙臺開發(fā)區(qū)龍源電力燃燒控制工程有限公司