一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法，包括燃燒器、一級燃燒室和燃燒器控制系統(tǒng)，其特征在于：燃燒器包括助燃氣管、位于燃燒器軸線方向的中空管、與所述助燃氣管風連通的空氣通道、混合燃氣管以及煤粉風管；煤粉風管的前端連接一級燃燒室；燃燒器的后端設有天然氣管、煤氣管以及連接天然氣管和煤氣管的氣體混合腔；燃燒器控制系統(tǒng)與助燃氣控制裝置、煤粉控制裝置、天然氣控制裝置、煤氣控制裝置和壓縮空氣控制裝置電連接；本發(fā)明有益之處在于：結構簡單合理、點火效率高且穩(wěn)定、防止燃燒壁結渣、燒蝕、無油節(jié)氣、有效避免災難性事故。
【專利說明】一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐燃燒裝置領域，具體涉及一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法。

【背景技術】
[0002]目前，當鍋爐設備在開始運行或極低負荷運行時常采用專用油槍向爐膛噴射重油，使用高能點火器引燃燃油，燃油再點燃煤粉，由于從冷爐狀態(tài)開始點火，這種方式點火效率不高，耗油量巨大。為了達到節(jié)油或無油的目的，研究使用微油、少油、等離子等燃燒器。利用天然氣作為引燃燃料也可以達到無油的目的，傳統(tǒng)基于天然氣燃燒器的煤粉鍋爐啟動點火方式為:先用點火棒點燃燃氣燃燒器，再用該燃燒器點燃煤粉，天然氣屬于高熱值燃氣，目前該類燃燒器用氣量消耗高。低熱值燃氣如高爐煤氣，為煉鐵過程中的副產(chǎn)品，熱值較低，燃燒易結焦，火焰穩(wěn)定性較差，但若不加以利用則會對環(huán)境造成嚴重危害。另外，當燃氣濃度達到爆炸極限時極易造成巨大災難性事故。
[0003]傳統(tǒng)鍋爐燃燒器都有進退裝置，即需要運行時系統(tǒng)發(fā)送指令將油(氣)槍或者點火棒伸進指定區(qū)域，此類伸縮動作需要空氣驅動器、行程開關、電磁控制閥等氣動部件及其他附件協(xié)助完成，機械結構復雜、設備制造、維護、安裝、調試等成本都很高。
[0004]因此，設計一種結構簡單、點火效率高、火焰穩(wěn)定、無油、節(jié)約用氣且具有防止災難性事故的點火裝置非常必要。


【發(fā)明內容】

[0005]為解決現(xiàn)有煤粉鍋爐燃燒器的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法，利用燃燒天然氣和低熱值煤氣的混合氣體來節(jié)約高熱值氣體，并且防止結渣、結構簡單、點火效率高、火焰穩(wěn)定。
[0006]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器及其控制方法，包括燃燒器、一級燃燒室和燃燒器控制系統(tǒng)，其特征在于:所述燃燒器包括連接在燃燒器外壁上的助燃氣管、位于燃燒器軸線方向的中空管、位于所述中空管外與所述助燃氣管風連通的空氣通道、位于所述空氣通道外的混合燃氣管以及位于所述混合燃氣管外的煤粉風管；所述煤粉風管的前端連接所述一級燃燒室；所述燃燒器的后端設有天然氣管、煤氣管以及連接所述天然氣管和煤氣管的氣體混合腔；所述燃燒器控制系統(tǒng)與位于所述助燃氣管入口端的助燃氣控制裝置、位于所述煤粉風管入口端的煤粉控制裝置、位于所述天然氣管入口端的天然氣控制裝置、位于所述煤氣管入口端的煤氣控制裝置以及位于壓縮空氣管入口端的壓縮空氣控制裝置電連接。
[0007]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述混合燃氣管包括與所述氣體混合腔連通的混合燃氣管后端、與所述混合燃氣管后端連通的混合燃氣管前端，所述混合燃氣管前端的內徑比所述混合燃氣管后端內徑小。
[0008]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述燃燒器外壁與位于燃燒器內的所述煤粉風管之間設有支撐桿。
[0009]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述位于燃燒器內的煤粉風管前端設有煤粉濃縮管，所述煤粉濃縮管的后端設有煤粉濃縮裝置。
[0010]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述空氣通道前端設有回火防止器，所述回火防止器為金屬絲球或相互疊加有縫隙的金屬板。
[0011]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述一級燃燒室、位于燃燒器內的煤粉風管的前端和煤粉濃縮管上設有中空的雙層壁，形成凹字形氣腔，且內壁上設有若干氣孔；所述一級燃燒室外設有壓縮空氣管。
[0012]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述天然氣控制裝置和煤氣控制裝置分別包括依次連接的流量計、流量調節(jié)閥、手動關斷閥、電動球閥、排空閥及阻火器，所述流量計、流量調節(jié)閥、電動球閥和排空閥分別與所述燃燒器控制系統(tǒng)電連接。
[0013]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述煤粉控制裝置、助燃氣控制裝置和壓縮空氣控制裝置分別包括手動關斷閥和電動球閥，所述電動球閥分別與所述燃燒器控制系統(tǒng)電連接。
[0014]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述混合燃氣管的前端設有若干混合燃氣出氣孔。
[0015]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述中空管內放置與燃燒器控制系統(tǒng)電連接的點火器；所述中空管靠火焰一側放置火焰檢測裝置，所述火焰檢測裝置與燃燒器控制系統(tǒng)電連接。
[0016]一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器的控制方法，包括:
燃燒器控制系統(tǒng)自動控制打開助燃氣管，利用助燃氣管內的空氣吹掃燃燒器和一級燃燒室，排凈其中的混合氣；
點火時，燃燒器控制系統(tǒng)自動控制打開煤粉風管、天然氣管和煤氣管，控制中空管內的點火器點燃混合燃氣；
通過火焰檢測裝置監(jiān)控火焰情況，當火焰較小時，燃燒器控制系統(tǒng)分別控制流量調節(jié)閥加大天然氣流量，減小低熱值煤氣流量，穩(wěn)定火焰；當火焰穩(wěn)定后，控制流量調節(jié)閥減少天然氣流量，加大低熱值煤氣流量；當燃燒火焰熄滅后，自動控制天然氣控制裝置和煤氣控制裝置的電動球閥關閉燃氣管道；
當需要檢修燃氣管道時，利用管道中的排空閥排凈管內剩余氣體。
[0017]前述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器的控制方法，其特征是:通過燃燒器控制系統(tǒng)自動控制壓縮空氣控制裝置，定時開啟壓縮空氣管，通過壓縮空氣和凹字形氣腔清除燃燒器前端和一級燃燒室內壁上的結洛。
[0018]本發(fā)明所達到的有益效果:利用高熱值的天然氣和低熱值的煤氣混合氣體作為燃氣，在中空管內設置點火器點燃燃氣，進而點燃濃縮管內的煤粉，再引燃一級燃燒室內的煤粉；利用火焰觀測裝置實時檢測火焰強度，通過燃燒器控制系統(tǒng)調節(jié)燃氣流量；通過凹字形氣腔和壓縮空氣管防止結渣。本發(fā)明結構簡單合理、點火效率高且穩(wěn)定、防止燃燒壁結渣、燒蝕、無油節(jié)氣、有效避免災難性事故。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本燃燒器的結構示意圖；
圖2是燃燒器頭部橫截面示意圖；
圖3是燃燒器后端橫截面示意圖；
圖中附圖標記的含義:
1-燃燒器，2- 一級燃燒室,3-燃燒器控制系統(tǒng),4-助燃氣管,5-煤粉風管,6-混合燃氣管后端，7-混合燃氣管前端，8-中空管，9-回火防止器，10支撐桿，11-壓縮空氣管，12-凹字形氣腔，13-煤粉濃縮裝置，14-天然氣管，15-煤氣管，16-天然氣控制裝置，17-煤氣控制裝置，18-煤粉控制裝置，19-助燃氣控制裝置，20-空氣通道，21煤粉濃縮管，22-燃燒器外壁，23-氣體混合腔，24-混合燃氣出氣孔，25-壓縮空氣控制裝置。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0021]一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，包括燃燒器1、一級燃燒室2和燃燒器控制系統(tǒng)3。
[0022]如圖1所示，燃燒器I包括連接在燃燒器外壁22上的助燃氣管4、位于燃燒器I軸線方向的中空管8、位于中空管8外與助燃氣管4風連通的空氣通道20、位于空氣通道20外的混合燃氣管以及位于混合燃氣管外的煤粉風管5 ;煤粉風管5前端連接一級燃燒室2 ；燃燒器I的后端設有天然氣管14、煤氣管15以及連接天然氣管14和煤氣管15的氣體混合腔23 ；
混合燃氣管包括與氣體混合腔23連通的混合燃氣管后端6、與混合燃氣管后端6連通的混合燃氣管前端7，混合燃氣管前端7的內徑比混合燃氣管后端6內徑小。
[0023]燃燒器外壁22與位于燃燒器內的煤粉風管5之間設有支撐桿10。
[0024]位于燃燒器內的煤粉風管5前端設有煤粉濃縮管21，煤粉濃縮管21的后端設有煤粉濃縮裝置13，該煤粉濃縮裝置13同時起到支撐固定作用。
[0025]空氣通道2前端設有回火防止器9，回火防止器9為金屬絲球或相互疊加有縫隙的金屬板，如圖2所示。
[0026]一級燃燒室2、位于燃燒器內的煤粉風管5的前端和煤粉濃縮管21上設有中空的雙層壁，位于燃燒器內的煤粉風管5的中部與煤粉濃縮管21的后端之間設有與上述中空雙層壁連通的氣管，上述雙層壁和氣管形成凹字形氣腔12，且內壁上設有若干氣孔，該氣孔的直徑為20微米至I毫米，可防止較大顆粒落入內壁中，所述一級燃燒室2外設有壓縮空氣管11。
[0027]混合燃氣管的前端設有若干混合燃氣管的前端外表面設有若干混合燃氣出氣孔24，該氣孔均勻分布在混合氣燃氣管的前端，如圖2所示。
[0028]中空管8內設有與燃燒器控制系統(tǒng)3電連接的點火器，該點火器可以直接放置在中空管內，不需要復雜的伸縮機構，由于點火器不直接處于高溫燃燒區(qū)，因此點火器不易被燒蝕，結構簡單化；中空管8靠火焰一側放置火焰檢測裝置，所述火焰檢測裝置與燃燒器控制系統(tǒng)3電連接。
[0029]圖3為燃燒器I后端橫截面示意圖，有助于更好的理解燃燒器內部結構。
[0030]燃燒器控制系統(tǒng)3與位于助燃氣管4入口端的助燃氣控制裝置19、位于煤粉風管5入口端的煤粉控制裝置18、位于天然氣管14入口端的天然氣控制裝置16、位于煤氣管15入口端的煤氣控制裝置17以及位于壓縮空氣管11入口端的壓縮空氣控制裝置25電連接。
[0031]天然氣控制裝置16和煤氣控制裝置17分別包括依次連接的流量計、流量調節(jié)閥、手動關斷閥、電動球閥、排空閥及阻火器，所述流量計、流量調節(jié)閥、電動球閥和排空閥分別與燃燒器控制系統(tǒng)3電連接。手動關斷閥是用來人工控制，可雙重保證在緊急情況下快速切斷燃氣供應，也可用于人工維修等情況。天然氣和煤氣控制裝置入口處還設有過濾裝置，用以濾除天然氣和煤氣中的雜質，防止阻塞燃燒器混合燃氣出氣孔24影響燃燒不穩(wěn)定。燃氣進入控制裝置前的額定流量為3.3X 14NmVh,溫度為3° -36°，壓力為0.35Mpa，流量調節(jié)閥用來調節(jié)進入混合燃氣管的燃氣流量；排空閥用來排凈燃燒器管內的剩余氣體，便于維修。
[0032]煤粉控制裝置18、助燃氣控制裝置19和壓縮空氣控制裝置25分別包括手動關斷閥和電動球閥，其電動球閥分別與燃燒器控制系統(tǒng)3電連接。
[0033]煤粉鍋爐燃氣燃燒器的控制方法:
燃燒器控制系統(tǒng)3自動控制打開助燃氣管4，利用助燃氣管4內的空氣吹掃燃燒器I和一級燃燒室2，排凈其中的混合氣；
點火時，燃燒器控制系統(tǒng)3自動控制打開煤粉風管5、天然氣管14和煤氣管15，控制中空管8內的點火器點燃混合燃氣；
通過火焰檢測裝置監(jiān)控火焰情況，當火焰較小時，燃燒器控制系統(tǒng)3分別控制流量調節(jié)閥加大天然氣流量，減小低熱值煤氣流量，穩(wěn)定火焰；當火焰穩(wěn)定后，控制流量調節(jié)閥減少天然氣流量，加大低熱值煤氣流量；當燃燒火焰熄滅后，自動控制天然氣控制裝置16和煤氣控制裝置17的電動球閥關閉燃氣管道，能有效避免災難性事故發(fā)生。
[0034]當需要檢修燃氣管道時，利用管道中的排空閥排凈管內剩余氣體。
[0035]通過燃燒器控制系統(tǒng)3自動控制壓縮空氣控制裝置25，定時開啟壓縮空氣管11，利用壓縮空氣和凹字形氣腔12清除燃燒器I前端和一級燃燒室2內壁上的結渣。
[0036]利用高熱值的天然氣和低熱值的煤氣混合氣體作為燃氣，有效消耗掉低熱值的煤氣，節(jié)約天然氣用量，且保證了火焰的穩(wěn)定性；在中空管內設置點火器點燃燃氣，進而點燃濃縮管內的煤粉，再引燃一級燃燒室內的煤粉；利用火焰觀測裝置實時檢測火焰強度，通過燃燒器控制系統(tǒng)調節(jié)燃氣流量；通過凹字形氣腔和壓縮空氣管防止結渣。本發(fā)明結構簡單合理、點火效率高且穩(wěn)定、防止燃燒壁結渣、燒蝕、無油節(jié)氣、有效避免災難性事故。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，包括燃燒器(I)、一級燃燒室(2 )和燃燒器控制系統(tǒng)(3 )，其特征在于:所述燃燒器(I)包括連接在燃燒器外壁(22)上的助燃氣管(4)、位于燃燒器(I)軸線方向的中空管(8)、位于所述中空管(8)外與所述助燃氣管(4)風連通的空氣通道(20)、位于所述空氣通道(20)外的混合燃氣管以及位于所述混合燃氣管外的煤粉風管(5);所述煤粉風管(5)的前端連接所述一級燃燒室(2);所述燃燒器(I)的后端設有天然氣管(14)、煤氣管(15)以及連接所述天然氣管(14)和煤氣管(15)的氣體混合腔(23);所述燃燒器控制系統(tǒng)(3)與位于所述助燃氣管(4)入口端的助燃氣控制裝置(19)、位于所述煤粉風管(5)入口端的煤粉控制裝置(18)、位于所述天然氣管(14)入口端的天然氣控制裝置(16)、位于所述煤氣管(15)入口端的煤氣控制裝置(17)以及位于壓縮空氣管(11)入口端的壓縮空氣控制裝置(25)電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述混合燃氣管包括與所述氣體混合腔(23)連通的混合燃氣管后端(6)、與所述混合燃氣管后端(6)連通的混合燃氣管前端(7)，所述混合燃氣管前端(7)的內徑比所述混合燃氣管后端(6)內徑小。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述燃燒器外壁(22)與位于燃燒器內的所述煤粉風管(5)之間設有支撐桿(10)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述位于燃燒器內的煤粉風管(5)前端設有煤粉濃縮管(21)，所述煤粉濃縮管(21)的后端設有煤粉濃縮裝置(13)。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述空氣通道(20)前端設有回火防止器(9)，所述回火防止器(9)為金屬絲球或相互疊加有縫隙的金屬板。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述一級燃燒室(2)、位于燃燒器內的煤粉風管(5)的前端和煤粉濃縮管(21)上設有中空的雙層壁，形成凹字形氣腔(12 )，且內壁上設有若干氣孔；所述一級燃燒室(2 )外設有壓縮空氣管(11)。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述天然氣控制裝置(16)和煤氣控制裝置(17)分別包括依次連接的流量計、流量調節(jié)閥、手動關斷閥、電動球閥、排空閥及阻火器，所述流量計、流量調節(jié)閥、電動球閥和排空閥分別與所述燃燒器控制系統(tǒng)(3)電連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述煤粉控制裝置(18)、助燃氣控制裝置(19)和壓縮空氣控制裝置(25)分別包括手動關斷閥和電動球閥，所述電動球閥分別與所述燃燒器控制系統(tǒng)(3)電連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述混合燃氣管的前端外圍設有若干混合燃氣出氣孔(24 )。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器，其特征是:所述中空管(8)內設有與燃燒器控制系統(tǒng)(3)電連接的點火器；所述中空管(8)靠火焰一側放置火焰檢測裝置，所述火焰檢測裝置與燃燒器控制系統(tǒng)(3)電連接。
11.一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器的控制方法，包括: 燃燒器控制系統(tǒng)(3)自動控制打開助燃氣管(4)，利用助燃氣管(4)內的空氣吹掃燃燒器(I)和一級燃燒室(2)，排凈其中的混合氣； 點火時，燃燒器控制系統(tǒng)(3)自動控制打開煤粉風管(5)、天然氣管(14)和煤氣管(15)，控制中空管(8)內的點火器點燃混合燃氣； 通過火焰檢測裝置監(jiān)控火焰情況，當火焰較小時，燃燒器控制系統(tǒng)(3)分別控制流量調節(jié)閥加大天然氣流量，減小低熱值煤氣流量，穩(wěn)定火焰；當火焰穩(wěn)定后，控制流量調節(jié)閥減少天然氣流量，加大低熱值煤氣流量；當燃燒火焰熄滅后，自動控制天然氣控制裝置(16)和煤氣控制裝置(17)的電動球閥關閉燃氣管道； 當需要檢修燃氣管道時，利用管道中的排空閥排凈管內剩余氣體。
12.根據(jù)權利要求11所述的一種煤粉鍋爐燃氣燃燒器裝置的控制方法，其特征是:通過燃燒器控制系統(tǒng)(3)自動控制壓縮空氣控制裝置(25)，定時開啟壓縮空氣管(11)，通過壓縮空氣和凹字形氣腔(12)清除燃燒器(I)前端和一級燃燒室(2)內壁上的結渣。
【文檔編號】F23Q9/00GK104235877SQ201410450666
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】葉江明 申請人:南京工程學院