專利名稱：用于等離子點(diǎn)火裝置上的燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種用于等離子點(diǎn)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(jì)的燃燒器主要有煤粉預(yù)燃室燃燒器，鈍體燃燒器，火焰穩(wěn)定船燃燒器，夾心風(fēng)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(diǎn)火時(shí)，均沒有擺脫使用燃油點(diǎn)火的局面。
電站鍋爐燃油霧化點(diǎn)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(diǎn)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(gè)不可估量的數(shù)字，面對世界性的能源危機(jī)，特別是面對我國這樣一個(gè)貧油大國，迫切需要一種非燃油點(diǎn)火裝置來解決煤粉鍋爐的點(diǎn)火、助燃和低負(fù)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(xué)開始研究采用等離子技術(shù)直接點(diǎn)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(diǎn)燃煤粉的試驗(yàn)室及工業(yè)性試驗(yàn)；在等離子點(diǎn)火技術(shù)研究世界前列的原蘇聯(lián)，研制了一種等離子點(diǎn)火裝置，設(shè)計(jì)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(diǎn)燃銅川貧煤，正常運(yùn)行三小時(shí)零八分，即出現(xiàn)蝸殼燒紅嚴(yán)重、壁面結(jié)焦、磨損嚴(yán)重、使用壽命短等缺點(diǎn)。
用于等離子點(diǎn)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(jià)，以至今日，等離子點(diǎn)火裝置一直未能在各國被推廣運(yùn)用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于等離子點(diǎn)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(jià)格低、能帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于等離子點(diǎn)火裝置上的燃燒器，輸送二次風(fēng)的管、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(kuò)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(fēng)管與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管的前端開有蒸氣導(dǎo)流孔；蒸氣導(dǎo)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(fēng)的管與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管前端開有二次風(fēng)導(dǎo)流孔；二次風(fēng)導(dǎo)流孔的總面積約等于輸送二次風(fēng)的管道環(huán)向端面積。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于本實(shí)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(gè)大溫降區(qū)，使得整個(gè)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(dá)到灰分的熔點(diǎn)，另外，利用內(nèi)氣膜的隔離作用使一次風(fēng)粉不致撞擊及磨擦燃燒器壁面，因此，特別是在使用貧煤時(shí)，本實(shí)用新型能夠成功地直接點(diǎn)燃貧煤及在低負(fù)荷時(shí)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(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
使用本實(shí)用新型所述燃燒器，能更快地推廣運(yùn)用等離子點(diǎn)火裝置，以取代傳統(tǒng)的燃油點(diǎn)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(jì)效益和社會效益，且結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)獨(dú)特，價(jià)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(shí)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(shí)施例結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1如
圖1所示，一種用于等離子點(diǎn)火裝置上的燃燒器，它有輸送二次風(fēng)的管2、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3、輸送高溫蒸汽的管8、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(fēng)的管道4、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管道11；輸送二次風(fēng)的管道4、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管道11均是環(huán)形管道；輸送二次風(fēng)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(fēng)管3相聯(lián)接，輸送主煤粉流的一次風(fēng)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(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10相聯(lián)接，輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(fēng)管2上開有二次風(fēng)F2進(jìn)口，輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3上開有主煤粉流的一次風(fēng)F1進(jìn)口，輸送高溫蒸汽的管8上開有高溫蒸汽Fh進(jìn)口，輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10上開有一次風(fēng)粉Fd1進(jìn)口；輸送高溫蒸汽的管8與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端均勻開有若干垂直于軸線的多排蒸氣導(dǎo)流孔5；所有環(huán)向蒸氣導(dǎo)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(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端不封閉，不開蒸氣導(dǎo)流孔5，通過改變蒸汽的壓強(qiáng)亦可同樣達(dá)到抑制膨脹的目的；輸送二次風(fēng)的管2與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端上均勻開有若干垂直于軸線的多排二次風(fēng)導(dǎo)流孔1；同樣，所有環(huán)向二次風(fēng)導(dǎo)流孔1的總面積約等于輸送二次風(fēng)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(fēng)的管2與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端不封閉，不開導(dǎo)流孔，通過改變二次風(fēng)的壓強(qiáng)，同樣可以實(shí)現(xiàn)利用二次風(fēng)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(kuò)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(fēng)粉能夠流通穿過的環(huán)形孔，此時(shí)的噴管6固定焊接在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10上。
本實(shí)用新型的工作原理及過程是本實(shí)用新型工作時(shí)，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(diǎn)火十分有利)，膨脹的倒錐形火焰受到由管道11輸出的點(diǎn)火用一次風(fēng)粉Fd1的抑制(調(diào)整管道11內(nèi)的一次風(fēng)粉總壓即可以控制等離子火焰的膨脹)；當(dāng)點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的揮發(fā)分被等離子火焰點(diǎn)燃之后，又要進(jìn)行二次膨脹，該膨脹流亦受到從管道9環(huán)向蒸氣導(dǎo)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(fēng)粉揮發(fā)分的膨脹，并能控制整個(gè)燃燒器內(nèi)的溫度)；燃燒的風(fēng)粉揮發(fā)分二次點(diǎn)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(fēng)導(dǎo)流孔1輸送的二次風(fēng)F2抑制；若輸送二次風(fēng)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(fēng)F2抑制(同理，調(diào)整管道4內(nèi)的二次風(fēng)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(fēng)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(jī)理是當(dāng)管內(nèi)氣體流向管道端部時(shí)，被封閉的檔板擋阻，動壓降低，靜壓升高，氣體被強(qiáng)制從附面層導(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤粉灰分的熔點(diǎn)，另外，由于垂直流動的影響，使一次風(fēng)粉不致靠近燃燒器壁面，抑制了結(jié)焦。
本實(shí)用新型上述燃燒器的燃燒過程分四個(gè)區(qū)域，進(jìn)行兩次點(diǎn)火，即一次點(diǎn)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(diǎn)燃點(diǎn)火一次風(fēng)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(xué)熱處理區(qū)Ⅱ，在該區(qū)內(nèi)完成熱化學(xué)處理(煤氣化)，即H2O+C-CO+H2；主點(diǎn)火區(qū)Ⅲ，在該區(qū)內(nèi)用點(diǎn)火一次風(fēng)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(diǎn)燃主一次風(fēng)煤粉的揮發(fā)分；燃盡區(qū)Ⅳ，在該區(qū)內(nèi)，大量的二次風(fēng)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(diǎn)火可大大降低等離子點(diǎn)火器的電源功率，延長裝置的壽命。
本實(shí)用新型所述燃燒器的火焰穩(wěn)定機(jī)理是利用高溫電弧電解，電離及對煤的物理化學(xué)過程，建立一個(gè)兩高一低火炬區(qū)，即高溫、高速、低壓等離子流火炬區(qū)實(shí)現(xiàn)中心低壓區(qū)對所有流場特別是對一次風(fēng)粉的卷吸摻混作用，創(chuàng)造良好的著火條件。燃燒器設(shè)計(jì)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(qiáng)行控制兩層主流場膨脹的貼墻摩擦。完成了兩級點(diǎn)火、及在低負(fù)荷情況下穩(wěn)定燃燒。
本實(shí)用新型所述燃燒器采用形成大溫降區(qū)的強(qiáng)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(diǎn)火裝置上的燃燒器，其特征是輸送二次風(fēng)的管(2)、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(kuò)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(diǎn)火裝置上的燃燒器，其特征是在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(diǎn)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(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)的前端開有蒸氣導(dǎo)流孔(5)。
4．如權(quán)利要求3所述的一種用于等離子點(diǎn)火裝置上的燃燒器，其特征是蒸氣導(dǎo)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(diǎn)火裝置上的燃燒器，其特征是輸送二次風(fēng)的管(2)與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)前端開有二次風(fēng)導(dǎo)流孔(1)。
6．如權(quán)利要求5所述的一種用于等離子點(diǎn)火裝置上的燃燒器，其特征是二次風(fēng)導(dǎo)流孔(1)的總面積約等于輸送二次風(fēng)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)用新型公開了一種用于等離子點(diǎn)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(fēng)的管、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管、輸送高溫蒸汽的管、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)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(kuò)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(diǎn)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(jià)格低,能帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的優(yōu)點(diǎn)。
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?jiān)措娏θ紵刂乒こ逃邢薰?br>