專利名稱：一種低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于鍋爐燃燒煤粉的燃燒器，具體是一種采用等離子發(fā)生器 的燃燒器。
背景技術(shù)：
等離子點火技術(shù)的研究始于20世紀70年代美國研制的等離子煤粉點火器。其點火機理依靠等離子發(fā)生器發(fā)射的高溫等離子體射流，直接點燃一次風(fēng)煤粉， 實現(xiàn)冷風(fēng)點火。我國在80年代也進行了等離子點火的工業(yè)試驗。目前國內(nèi)等離子點火裝置是利用直流電流在空氣介質(zhì)氣壓 0. OlMPa的條件下 接觸引弧，并在強磁場控制下獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體在專門設(shè)計 的燃燒器的中心燃燒筒中形成溫度T > 5000K的溫度梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通 過該等離子“火核”受到高溫作用，并在10-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎 并再造揮發(fā)分，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進行，使混合物組分的粒級發(fā)生了變 化。因而使煤粉的燃燒速度加快，也有助于加速煤粉的燃燒，這樣就大大地減少促使煤粉燃 燒所需要的引燃能量。等離子體內(nèi)含有大量化學(xué)活性的粒子，如原子(C、H、0)、原子團(0Η、Η2、02)、離子 (02_、H2-, 0H—、0_、H+)和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進燃料完全燃燒。目前國內(nèi)等離子發(fā)生器的功率為50 200kW，該功率的等離子體能直接點燃一定 量的煤粉，這些劇烈燃燒的煤粉又要在瞬間點燃其它煤粉，為使燃燒器內(nèi)順利完成持續(xù)穩(wěn) 定的點火和燃燒過程。為保證內(nèi)燃式等離子燃燒器不被燒損，采用逐級點火、分級內(nèi)燃、氣 膜冷卻技術(shù)。為獲得煤粉點火的最佳濃度，采用葉柵、撞擊塊或?qū)Я靼宓确绞綕饪s煤粉，使 之達到點燃煤粉的最佳煤粉濃度。上述背景技術(shù)的主要缺陷是1、對煤質(zhì)有嚴格的要求，一般要求干燥無灰基Vdaf 大于30% ；2、其結(jié)構(gòu)形式為分級點火逐級燃燒內(nèi)燃式，煤粉在燃燒器內(nèi)部已經(jīng)開始高溫燃 燒，容易造成燃燒器的燒損及內(nèi)壁結(jié)焦；3、維護工作量大，每次點火前后都需要檢查或更換 等離子發(fā)生器電極。引出的技術(shù)問題1、對煤質(zhì)的適應(yīng)性問題；2、需解決內(nèi)燃式燃燒器內(nèi)壁燒損及結(jié) 焦問題；3、使用壽命問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種低溫等 離子發(fā)生器使煤粉產(chǎn)生熱裂化反應(yīng)并點燃，達到燃煤鍋爐啟動點火及穩(wěn)燃的目的，可為我 國節(jié)約大量的燃油，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是一種低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，包括產(chǎn)生低溫等離子體的等離子發(fā)生器及
3煤粉燃燒器，其特征是所述的煤粉燃燒器包括風(fēng)粉三通、點火煤粉管道、主煤粉管道、點火 煤粉旋流器、等離子發(fā)生器安裝管段、一級熱烈化室、主煤粉混合室、旋流調(diào)節(jié)器、二級熱烈 化室，所述的點火煤粉管道以及主煤粉管道與所述的風(fēng)粉三通的兩個出口連接，點火煤粉 旋流器的入口連接點火煤粉管道的出口，點火煤粉旋流器的出口與所述的等離子發(fā)生器安 裝管段的入口連接，等離子發(fā)生器安裝管段的出口連接至一級熱烈化室的入口，一級熱烈 化室的出口連接至主煤粉混合室的一端，所述的主煤粉管道的出口也連接至所述的主煤粉 混合室內(nèi)，在主煤粉混合室的另一端依次連接所述的旋流調(diào)節(jié)器和二級熱烈化室，所述的 等離子發(fā)生器固定在所述的等離子發(fā)生器安裝管段上。所述的等離子發(fā)生器產(chǎn)生低溫等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣、冷卻介質(zhì)為除鹽水。在所述的等離子安裝管段設(shè)置有水冷結(jié)構(gòu)，該水冷結(jié)構(gòu)由冷卻水進口管、冷卻水 出口管、冷卻室組成。在所述的一級熱裂化室內(nèi)壁設(shè)有高溫耐磨陶瓷；在所述的二級熱烈化室內(nèi)壁設(shè)有 高溫耐磨陶瓷。主煤粉混合室為切向進粉；旋流調(diào)節(jié)器的旋流片角度為0 90°可調(diào)、片數(shù)為 8 12片。在所述的點火煤粉管道內(nèi)設(shè)置有點火煤粉調(diào)節(jié)閘板門，在所述的點火煤粉管道內(nèi) 設(shè)置有主煤粉調(diào)節(jié)間板門，所述的點火煤粉調(diào)節(jié)間板門和主煤粉調(diào)節(jié)間板門為手動、電動 或氣動。當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器拉弧成功并產(chǎn)生低溫等離子體后，等離子發(fā)生器出口處的等離子 體溫度達到4000 5000°C，在等離子發(fā)生器安裝管內(nèi)形成高溫強化區(qū)，經(jīng)過高溫強化區(qū)的 風(fēng)粉氣流進入一級熱裂化室并產(chǎn)生熱裂化反應(yīng)，同時伴有化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，將煤粉氣 化獲得更多的可燃氣體，提高煤粉氣流的可燃氣體含量，經(jīng)過一級熱裂化反應(yīng)后的煤粉在 一級熱裂化室出口處溫度大于煤粉著火溫度、小于煤粉灰熔點溫度，含氧量趨于零，進入 二級熱裂化室后與主煤粉混合產(chǎn)生二級熱裂化反應(yīng)，經(jīng)過二級熱裂化反應(yīng)后的煤粉在燃燒 器出口處溫度大于煤粉著火溫度、小于煤粉灰熔點溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃氣 體含量高于30%，進入爐膛后，通過二次風(fēng)的深度補氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。其中一級熱裂化室、二級熱裂化室內(nèi)壁均設(shè)有高溫耐磨陶瓷，保護燃燒筒免受高 溫的沖擊及煤粉的沖刷磨損；高溫強化區(qū)的等離子安裝管段采用水冷結(jié)構(gòu)，由冷卻水進口 管、冷卻水出口管、冷卻室組成。本實用新型的的最突出的優(yōu)點是采用低溫等離子體及熱裂化機理氣化煤粉，提 高煤粉氣流可燃氣體含量，對煤質(zhì)的適應(yīng)性廣，完全滿足劣質(zhì)煤粉點火要求，劣質(zhì)煤的干燥 無灰基Vdaf可低至4%，這在當(dāng)前國內(nèi)外任何同類系統(tǒng)中是不可比擬的。本實用新型低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，它采用等離子發(fā)生器產(chǎn)生的低溫等 離子體使點火煤粉氣化，提高煤粉氣流的可燃氣體含量，將燃燒器中的煤粉在燃燒器出口 點燃，利用等離子氣化點燃的煤粉放出的熱量啟動及穩(wěn)燃燃煤鍋爐，實現(xiàn)燃煤鍋爐的全無 油點火，系統(tǒng)安裝方便、使用可靠、節(jié)油率100%。本專利的其它優(yōu)點是a.真正實現(xiàn)全無油點火；b.降低NOx生成；[0025]c.燃煤機組的助穩(wěn)燃；d.鍋爐冷態(tài)直接點火；e.等離子發(fā)生器體積小、重量輕、拆卸簡便，陰極使用壽命長達3000小時以上。由于本實用新型的上述優(yōu)點，加快了該項技術(shù)在工業(yè)鍋爐上的推廣應(yīng)用，符合國 家提倡的“節(jié)能減排”方針，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖1是本實用新型專利所述低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A視圖。
具體實施方式
下面通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明實施例1如圖1、圖2所示，一種低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，它主要由二級熱烈化室 1、旋流調(diào)節(jié)器2、主煤粉混合室3、一級熱烈化室4、連接法蘭5、等離子發(fā)生器安裝管段6、連 接法蘭7、點火煤粉旋流器8、連接法蘭9、點火煤粉管段10、點火煤粉調(diào)節(jié)間板門11、風(fēng)粉三 通12、主煤粉調(diào)節(jié)閘板門13、主煤粉管段14、連接法蘭15、高溫耐磨陶瓷16、旋流片17、高 溫耐磨陶瓷18、冷卻水進口管19、等離子發(fā)生器20、冷卻室21、冷卻水出口管22組成。以 上零部件依次采用焊接或螺栓聯(lián)接方式組裝在一起。在啟動點火時通過手動或程序控制首先打開點火風(fēng)粉調(diào)節(jié)閘板門11、主風(fēng)粉調(diào)節(jié) 閘板門13并固定開度。當(dāng)?shù)入x子發(fā)生器20拉弧成功并建立穩(wěn)定的低溫等離子體后，一部 分風(fēng)粉(點火風(fēng)粉)通過點火風(fēng)粉管10進入點火煤粉旋流器8，形成旋轉(zhuǎn)的風(fēng)粉氣流進入 等離子發(fā)生器管段6，這部分風(fēng)粉通過低溫等離子體加熱后進入一級熱裂化室4產(chǎn)生一級 熱裂化反應(yīng)，經(jīng)過一級熱裂化反應(yīng)后的點火風(fēng)粉在一級熱裂化室出口處溫度大于煤粉著火 溫度、小于煤粉灰熔點溫度，含氧量趨于零，后與經(jīng)過主煤粉管14進入主煤粉混合室3通過 旋流片17產(chǎn)生旋流后進入二級熱裂化室1的另一部分風(fēng)粉(主風(fēng)粉)混合并產(chǎn)生二級熱 裂化反應(yīng)，經(jīng)過二級熱裂化反應(yīng)后的煤粉在燃燒器出口處溫度大于煤粉著火溫度、小于煤 粉灰熔點溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃氣體含量高于30%，進入爐膛后，通過二次 風(fēng)的深度補氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。在點火成功后，停止等離子發(fā)生器拉弧，一次風(fēng)粉管內(nèi)的煤 粉正常進入爐膛燃燒，完成一次正常啟動程序。在低負荷穩(wěn)燃時通過手動或程序控制啟動等離子發(fā)生器20，在拉弧成功并建立穩(wěn) 定的低溫等離子體后，使經(jīng)過一級熱裂化室4的煤粉產(chǎn)生熱裂化反應(yīng)并加熱二級熱裂化室 1內(nèi)的主煤粉產(chǎn)生二級熱裂化反應(yīng)，使煤粉在燃燒器出口處溫度大于煤粉著火溫度、小于煤 粉灰熔點溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃氣體含量高于30 %，進入爐膛后，通過二次 風(fēng)的深度補氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。根據(jù)燃燒器出力，通過主風(fēng)粉調(diào)節(jié)閘板門13手動或自動調(diào) 整主風(fēng)粉量，完成燃煤機組的低負荷穩(wěn)燃。
權(quán)利要求1.一種低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，包括產(chǎn)生低溫等離子體的等離子發(fā)生器(20)及煤粉燃燒器，其特征是所述的煤粉燃燒器包括風(fēng)粉三通(12)、點火煤粉管道(10)、 主煤粉管道(14)、點火煤粉旋流器(8)、等離子發(fā)生器安裝管段(6)、一級熱烈化室、主 煤粉混合室(3)、旋流調(diào)節(jié)器O)、二級熱烈化室(1)，所述的點火煤粉管道(10)以及主煤 粉管道(14)與所述的風(fēng)粉三通(12)的兩個出口連接，點火煤粉旋流器(8)的入口連接點 火煤粉管道(10)的出口，點火煤粉旋流器(8)的出口與所述的等離子發(fā)生器安裝管段(6) 的入口連接，等離子發(fā)生器安裝管段(6)的出口連接至一級熱烈化室(4)的入口，一級熱烈 化室(4)的出口連接至主煤粉混合室C3)的一端，所述的主煤粉管道(14)的出口也連接至 所述的主煤粉混合室C3)內(nèi)，在主煤粉混合室C3)的另一端依次連接所述的旋流調(diào)節(jié)器(2) 和二級熱烈化室(1)，所述的等離子發(fā)生器00)固定在所述的等離子發(fā)生器安裝管段(6) 上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，其特征是所述的等離子 發(fā)生器00)產(chǎn)生低溫等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣、冷卻介質(zhì)為除鹽水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子旋流煤粉燃燒器，其特征是在所述的等離子安 裝管段(6)設(shè)置有水冷結(jié)構(gòu)，該水冷結(jié)構(gòu)由冷卻水進口管(19)、冷卻水出口管(22)、冷卻室(21)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，其特征是在所述的一級 熱裂化室(4)內(nèi)壁設(shè)有高溫耐磨陶瓷；在所述的二級熱烈化室(1)內(nèi)壁設(shè)有高溫耐磨陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，其特征是主煤粉混合室 (3)為切向進粉；旋流調(diào)節(jié)器O)的旋流片角度為0 90°可調(diào)、片數(shù)為8 12片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，其特征是在所述的點火 煤粉管道(10)內(nèi)設(shè)置有點火煤粉調(diào)節(jié)閘板門(11)，在所述的點火煤粉管道(10)內(nèi)設(shè)置有 主煤粉調(diào)節(jié)閘板門(13)，所述的點火煤粉調(diào)節(jié)閘板門(11)和主煤粉調(diào)節(jié)閘板門(1 為手 動、電動或氣動。
專利摘要本實用新型公開了一種低溫等離子旋流煤粉點火燃燒器，包括產(chǎn)生低溫等離子體的等離子發(fā)生器及煤粉燃燒器，所述的煤粉燃燒器包括風(fēng)粉三通、點火煤粉管道、主煤粉管道、點火煤粉旋流器、等離子發(fā)生器安裝管段、一級熱烈化室、主煤粉混合室、旋流調(diào)節(jié)器、二級熱烈化室。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用低溫等離子體及熱裂化機理氣化煤粉，提高煤粉氣流可燃氣體含量，對煤質(zhì)的適應(yīng)性廣，完全滿足劣質(zhì)煤粉點火要求，劣質(zhì)煤的干燥無灰基Vdaf可低至4％，這在當(dāng)前國內(nèi)外任何同類系統(tǒng)中是不可比擬的。
文檔編號F23D1/02GK201844394SQ201020274479
公開日2011年5月25日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者劉飛 申請人:南京創(chuàng)能電力科技開發(fā)有限公司