專利名稱：新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，在燃料燃燒前對(duì)燃料進(jìn)行熱裂化處理，屬于熱能動(dòng)力工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
[0002]等離子點(diǎn)火技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代美國研制的等離子煤粉點(diǎn)火器。其點(diǎn)火機(jī)理如下依靠等離子發(fā)生器發(fā)射的高溫等離子體射流，直接點(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉，實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)點(diǎn)火。而我國等離子點(diǎn)火的工業(yè)試驗(yàn)可以追溯到20世紀(jì)80年代。[0003]目前，國內(nèi)等離子點(diǎn)火裝置是利用直流電流在空氣介質(zhì)氣壓約為0. OlMPa的條件下接觸引弧，并在強(qiáng)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(jì)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，迅速釋放出揮發(fā)物，使煤粉顆粒破裂粉碎并再造揮發(fā)份，從而迅速燃燒。由于反應(yīng)是在氣相中進(jìn)行，使混合物組分的粒級(jí)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。[0004]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(tuán)(OH、H2, 02)、離子 (O2 —、H2 —、OH —、0 —、H + )和電子等，可加速熱化學(xué)轉(zhuǎn)換，促進(jìn)燃料完全燃燒。[0005]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(diǎn)燃一定量的煤粉，這些劇烈燃燒的煤粉又要在瞬間點(diǎn)燃其它煤粉，為使燃燒器內(nèi)順利完成持續(xù)穩(wěn)定的點(diǎn)火和燃燒過程，同時(shí)又要保證內(nèi)燃式等離子燃燒器不被燒損，為此，實(shí)用新型并采用逐級(jí)點(diǎn)火、分級(jí)內(nèi)燃、氣膜冷卻技術(shù)。[0006]按煤質(zhì)的情況，盡可能使煤粉細(xì)度、一次風(fēng)氣流速度和一次風(fēng)溫度也在所要求范圍之內(nèi)，滿足條件的一次風(fēng)粉進(jìn)入點(diǎn)火區(qū)，濃煤粉經(jīng)過高溫的等離子體被點(diǎn)燃，在燃燒器內(nèi)部燃燒。淡煤粉流經(jīng)高溫套筒的外壁，對(duì)其起到冷卻的作用，在“環(huán)形縮口”的作用下被濃縮，并被已燃燒的火炬點(diǎn)燃，然后進(jìn)入混合燃燒，完成逐級(jí)點(diǎn)火分級(jí)燃燒的過程。實(shí)用新型內(nèi)容[0007]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)現(xiàn)有四角鍋爐煤粉燃燒器采用油槍點(diǎn)火的缺點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保的要求，本實(shí)用新型提出了一種新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，基于煤粉的熱裂解氣化作用，基本實(shí)現(xiàn)全無油煤粉點(diǎn)火，并增強(qiáng)對(duì)煤種的適應(yīng)性，特別是對(duì)劣質(zhì)煤點(diǎn)火是一個(gè)重要貢獻(xiàn)。[0008]為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本實(shí)用新型將采取以下的技術(shù)方案[0009]一種新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，包括煤粉燃燒器、等離子發(fā)生器以及冷卻室，所述等離子發(fā)生器安裝在等離子發(fā)生器安裝管段內(nèi)，所述煤粉燃燒器的入口與燃燒器連接筒連接；所述等離子發(fā)生器安裝在燃燒器連接筒的筒體上，且等離子發(fā)生器的軸線與煤粉燃燒器的軸線夾角α為75° <；煤粉燃燒器的內(nèi)流道入口段安裝一3級(jí)熱裂化室，燃燒器連接筒內(nèi)安裝冷卻室；所述等離子發(fā)生器的噴口端通過冷卻室的熱源通道與一級(jí)熱裂化室連接，且冷卻室的熱源通道進(jìn)口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒連接，而冷卻室的冷源通道則與冷源介質(zhì)連接；所述等離子發(fā)生器的噴口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒之間的冷卻室熱源管道內(nèi)安裝促使進(jìn)入點(diǎn)火風(fēng)粉筒的點(diǎn)火煤粉流垂直分流成兩股風(fēng)粉流的煤粉濃縮器。[0010]所述等離子發(fā)生器安裝管段的外壁貫穿冷卻室的冷源通道設(shè)置。[0011]所述煤粉燃燒器、一級(jí)熱裂化室、冷卻室以及燃燒器連接筒皆同軸設(shè)置。[0012]所述煤粉濃縮器為煤粉濃縮塊。[0013]等離子發(fā)生器的軸線與一級(jí)熱裂化室的間距為L= (D-d) Λ ；等離子發(fā)生器的噴口端與一級(jí)熱裂化室出口端的間距為K= (2 3)d;其中D為一級(jí)熱裂化室內(nèi)徑，d為等離子發(fā)生器的噴口端直徑。[0014]所述等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣；所述冷卻介質(zhì)為除鹽水。[0015]所述一級(jí)熱裂化室的長度為煤粉燃燒器軸向長度的50%_60%，且一級(jí)熱裂化室的內(nèi)壁設(shè)有陶瓷層。[0016]根據(jù)以上的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)以下的有益效果[0017](1)真正實(shí)現(xiàn)全無油點(diǎn)火，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)鍋爐冷態(tài)直接點(diǎn)火；[0018](2)對(duì)煤的適應(yīng)性廣，完全滿足劣質(zhì)煤粉點(diǎn)火要求，對(duì)劣質(zhì)煤粉的揮發(fā)份可要求低至 10% ；[0019](3)降低NOx的生成；[0020](4)有利于燃煤機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定燃燒；[0021](5)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(dá)3000小時(shí)以上。[0022](6)能夠準(zhǔn)確控制裂化室出口溫度、揮發(fā)份量、氧量等指標(biāo)，從而保證煤粉安全可靠高效的著火，同時(shí)能夠保證裂化室不結(jié)焦，確保鍋爐安全可靠運(yùn)行。


[0023]圖1是本實(shí)用新型所述的新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖中煤粉燃燒器1 ；一級(jí)熱裂化室2 ；冷卻水進(jìn)水管道3 ；等離子發(fā)生器4 ；等離子發(fā)生器安裝管道5 ；冷卻室6 ；燃燒器連接筒7 ；點(diǎn)火風(fēng)粉筒8 ；垂直濃度濃縮塊9 ；冷卻水出水管10;陶瓷層11。
具體實(shí)施方式
[0025]附圖非限制性地公開了本實(shí)用新型所涉及優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，包括煤粉燃燒器、等離子發(fā)生器以及冷卻室，所述等離子發(fā)生器安裝在等離子發(fā)生器安裝管段內(nèi)，所述煤粉燃燒器的入口與燃燒器連接筒連接；所述等離子發(fā)生器安裝在燃燒器連接筒的筒體上，且等離子發(fā)生器的軸線與煤粉燃燒器的軸線夾角α為75° < α <90° ；煤粉燃燒器的內(nèi)流道入口段安裝一級(jí)熱裂化室，燃燒器連接筒內(nèi)安裝冷卻室；所述等離子發(fā)生器的噴口端通過冷卻室的熱源通道與一級(jí)熱裂化室連接，且冷卻室的熱源通道進(jìn)口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒連接，而冷卻室的冷源通道則與冷源介質(zhì)連接；所述等離子發(fā)生器的噴口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒之間的冷卻室熱源管道內(nèi)安裝促使進(jìn)入點(diǎn)火風(fēng)粉筒的點(diǎn)火煤粉流垂直分流成兩股風(fēng)粉流的煤粉濃縮器。所述等離子發(fā)生器安裝管段的外壁貫穿冷卻室的冷源通道設(shè)置。所述煤粉燃燒器、一級(jí)熱裂化室、冷卻室以及燃燒器連接筒皆同軸設(shè)置。所述煤粉濃縮器為煤粉濃縮塊。等離子發(fā)生器的軸線與一級(jí)熱裂化室的間距為L= (D-d)/2 ；等離子發(fā)生器的噴口端與一級(jí)熱裂化室出口端的間距為K= (2^3) d ；其中D為一級(jí)熱裂化室內(nèi)徑，d為等離子發(fā)生器的噴口端直徑。所述等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣；所述冷卻介質(zhì)為除鹽水。[0027]所述一級(jí)熱裂化室的長度為煤粉燃燒器軸向長度的50%_60%，且一級(jí)熱裂化室的內(nèi)壁設(shè)有陶瓷層。[0028]由此可知產(chǎn)生等離子體的等離子發(fā)生器由陰極和陽極組成，為徑向安裝，產(chǎn)生等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣，冷卻介質(zhì)為除鹽水，等離子安裝管段采用水冷結(jié)構(gòu)，以對(duì)等離子安裝管段實(shí)現(xiàn)冷卻。[0029]上述低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器的主要運(yùn)行流程如下當(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(dá)到4000 5000°C，在等離子發(fā)生器安裝管內(nèi)形成高溫活化區(qū)?？傦L(fēng)粉流一部分經(jīng)過點(diǎn)火風(fēng)粉筒，成為為點(diǎn)火風(fēng)粉流，另一部分為主煤粉流，沿一級(jí)熱裂化室外壁進(jìn)入等離子煤粉燃燒器。點(diǎn)火風(fēng)粉流經(jīng)過上下濃淡濃縮塊，分成濃淡兩股風(fēng)粉流，濃側(cè)點(diǎn)火煤粉流經(jīng)過高溫活化區(qū)進(jìn)入一級(jí)熱裂化室并產(chǎn)生熱裂化反應(yīng)，同時(shí)伴有化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，煤粉被氣化獲得更多的可燃?xì)怏w，提高了煤粉氣流的可燃?xì)怏w含量，經(jīng)過一級(jí)熱裂化反應(yīng)后的煤粉流在一級(jí)熱裂化室出口處溫度大于煤粉著火溫度、小于煤粉灰熔點(diǎn)溫度，含氧量趨于零。點(diǎn)火風(fēng)粉流形成的高溫混合物與主煤粉流混合反應(yīng)后，使主煤粉流加熱，析出揮發(fā)份。進(jìn)入爐膛后，通過二次風(fēng)的深度補(bǔ)氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。[0030]其中一級(jí)熱裂化室內(nèi)壁均設(shè)有高溫耐磨陶瓷，保護(hù)燃燒筒免受高溫的沖擊及煤粉的沖刷磨損；高溫強(qiáng)化區(qū)的等離子安裝管段采用水冷結(jié)構(gòu)，由冷卻水進(jìn)口管、冷卻水出口管、冷卻室組成。[0031]本實(shí)用新型的的最突出的優(yōu)點(diǎn)是采用低溫等離子體及熱裂化機(jī)理氣化煤粉，提高煤粉氣流可燃?xì)怏w含量，對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性廣，完全滿足劣質(zhì)煤粉點(diǎn)火要求，劣質(zhì)煤的干燥無灰基V daf可低至14%。另外，一級(jí)熱裂化室中混合燃料的溫度可以達(dá)到1200°C以上；或者等離子煤粉燃燒器中混合燃料的溫度不低于1000°C。[0032]本實(shí)用新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)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(diǎn)火煤粉氣化，提高煤粉氣流的可燃?xì)怏w含量，將燃燒器中的煤粉在燃燒器出口點(diǎn)燃，利用等離子氣化點(diǎn)燃的煤粉放出的熱量啟動(dòng)及穩(wěn)燃燃煤鍋爐，實(shí)現(xiàn)燃煤鍋爐的全無油點(diǎn)火，系統(tǒng)安裝方便、使用可靠、節(jié)油率100%。[0033]本實(shí)用新型所述燃燒器將風(fēng)粉流分為點(diǎn)火風(fēng)粉流和主風(fēng)粉流，點(diǎn)火風(fēng)粉流分成濃淡兩股送入一級(jí)熱裂化室，與等離子發(fā)生器產(chǎn)生的等離子流相互作用，進(jìn)行多級(jí)化學(xué)反應(yīng)生成混合氣體燃料。高溫混合燃料進(jìn)入等離子煤粉燃燒器與主風(fēng)粉流混合進(jìn)一步反應(yīng)加熱，使出口燃料溫度大于煤的燃燒溫度，最后送入鍋爐爐膛，與爐膛入口二次風(fēng)混合生成強(qiáng)大的高溫火焰，點(diǎn)燃爐膛內(nèi)風(fēng)粉。該燃燒器基于煤粉的熱裂解氣化作用，催化固相可燃?xì)怏w的逸出，使燃料揮發(fā)份達(dá)到30%以上，溫度達(dá)到800°C左右，進(jìn)入爐膛與二次風(fēng)混合形成強(qiáng)勁的火焰，點(diǎn)燃爐膛煤粉，實(shí)現(xiàn)了全無油煤粉點(diǎn)火，對(duì)煤的適應(yīng)性廣，達(dá)到燃煤鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火及穩(wěn)燃的目的，并節(jié)約大量的燃油，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求1.一種新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，包括煤粉燃燒器、等離子發(fā)生器以及冷卻室，所述等離子發(fā)生器安裝在等離子發(fā)生器安裝管段內(nèi)，其特征在于所述煤粉燃燒器的入口與燃燒器連接筒連接；所述等離子發(fā)生器安裝在燃燒器連接筒的筒體上，且等離子發(fā)生器的軸線與煤粉燃燒器的軸線夾角α為75° < α <90° ；煤粉燃燒器的內(nèi)流道入口段安裝一級(jí)熱裂化室，燃燒器連接筒內(nèi)安裝冷卻室；所述等離子發(fā)生器的噴口端通過冷卻室的熱源通道與一級(jí)熱裂化室連接，且冷卻室的熱源通道進(jìn)口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒連接，而冷卻室的冷源通道則與冷源介質(zhì)連接；所述等離子發(fā)生器的噴口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒之間的冷卻室熱源管道內(nèi)安裝促使進(jìn)入點(diǎn)火風(fēng)粉筒的點(diǎn)火煤粉流垂直分流成兩股風(fēng)粉流的煤粉濃縮器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于所述等離子發(fā)生器安裝管段的外壁貫穿冷卻室的冷源通道設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于所述煤粉燃燒器、一級(jí)熱裂化室、冷卻室以及燃燒器連接筒皆同軸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于所述煤粉濃縮器為煤粉濃縮塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于等離子發(fā)生器的軸線與一級(jí)熱裂化室的間距為L= (D-d)/2 ；等離子發(fā)生器的噴口端與一級(jí)熱裂化室出口端的間距為K= (2^3) d ；其中D為一級(jí)熱裂化室內(nèi)徑，d為等離子發(fā)生器的噴口端直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于所述等離子發(fā)生器產(chǎn)生等離子體的介質(zhì)為壓縮空氣；所述冷卻介質(zhì)為除鹽水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，其特征在于所述一級(jí)熱裂化室的長度為煤粉燃燒器軸向長度的50%-60%，且一級(jí)熱裂化室的內(nèi)壁設(shè)有陶瓷層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型低溫等離子直流煤粉點(diǎn)火燃燒器，包括煤粉燃燒器、等離子發(fā)生器以及冷卻室；等離子發(fā)生器安裝在等離子發(fā)生器安裝管段內(nèi)，所述煤粉燃燒器的入口與燃燒器連接筒連接；等離子發(fā)生器安裝在燃燒器連接筒的筒體上，其軸線與煤粉燃燒器的軸線夾角α為75°＜α≤90°；煤粉燃燒器的內(nèi)流道入口段安裝一級(jí)熱裂化室，燃燒器連接筒內(nèi)安裝冷卻室；等離子發(fā)生器的噴口端通過冷卻室的熱源通道與一級(jí)熱裂化室連接，且冷卻室的熱源通道進(jìn)口端連接點(diǎn)火風(fēng)粉筒；等離子發(fā)生器的噴口端與點(diǎn)火風(fēng)粉筒之間的冷卻室熱源管道內(nèi)安裝煤粉濃縮器。故本實(shí)用新型基本實(shí)現(xiàn)全無油煤粉點(diǎn)火，并增強(qiáng)對(duì)煤種的適應(yīng)性，尤其對(duì)劣質(zhì)煤點(diǎn)火是一個(gè)重要貢獻(xiàn)。
文檔編號(hào)F23D1/00GK202281222SQ20112037876
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者劉飛, 李寧建, 耿薦, 錢文鈞 申請人:南京創(chuàng)能電力科技開發(fā)有限公司