專利名稱：直接點(diǎn)燃煤粉的兩級(jí)點(diǎn)火器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是熱力鍋爐的附件，屬熱力機(jī)械類。
近年來，各國都在研究等離子點(diǎn)火技術(shù)，力圖取代用燃油點(diǎn)燃煤粉爐的方法。與本實(shí)用新型最接近的技術(shù)是芬蘭伊馬特蘭福伊馬股份公司于1990年8月1日在我國申請的90100895．8號(hào)，名稱為&#60起動(dòng)固體燃料電站鍋爐并確保燃料燃燒過程的方法裝置&#62和俄羅斯聯(lián)邦布里亞季亞共和國于1996年1月3日在我國申請的96199519．X號(hào)，名稱為&#60鍋爐裝置點(diǎn)火的方法&#62兩個(gè)發(fā)明專利。前者，在裝置中提出了設(shè)有等離子火炬、氣化空間、氣化輔助燃料輸送管以及與它們同軸安裝的主體管和噴嘴的多級(jí)輔助燃燒器，該輔助燃燒器同軸地插入主燃燒器。但是，它不能直接點(diǎn)燃煤粉粒，而是將缺乏空氣的輔助燃料(如煤粉)注入等離子火炬氣化為煤氣被點(diǎn)燃，又逐級(jí)氣化缺乏空氣的輔助燃料(如煤粉)流，經(jīng)噴嘴對(duì)主燃料進(jìn)行混合并點(diǎn)火。上述點(diǎn)燃?xì)饣汉馁M(fèi)的功率很大，至今還沒有人實(shí)施。后者，只提出了直接點(diǎn)燃煤粉的方法是通過設(shè)在底層的煤粉燃燒器的套筒中等離子發(fā)生器所產(chǎn)生的低溫等離子射流，加熱燃燒器的套筒，點(diǎn)燃供入的煤粉混合物，形成煤粉火苗，隨后使分層裝在鍋爐裝置中的煤粉燃燒器噴嘴供送的煤粉混合物燃燒。它沒有涉及點(diǎn)火器的具體結(jié)構(gòu)，所述開發(fā)了組合等離子發(fā)生器的功率只有30～100KW，工作時(shí)間才15分鐘，且沒有公開其具體結(jié)構(gòu)。因此，目前，用等離子體直接點(diǎn)燃煤粉的課題仍處在試驗(yàn)階段。受等離子體功率的限制，點(diǎn)燃煤粉的出力小，不能直接點(diǎn)燃大的煤粉工業(yè)爐，更不能點(diǎn)燃劣質(zhì)煤；還受等離子發(fā)生器的陽極、確陰極以及電子加速線圈等器件壽命的限制，不能長期、穩(wěn)定的工作。因此，至今，還沒有成功的具有商業(yè)價(jià)值的“直接點(diǎn)燃煤粉的點(diǎn)火裝置”問世。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用空氣等離子體直接點(diǎn)燃煤粉的兩級(jí)點(diǎn)火器，它能夠長時(shí)間可靠地直接點(diǎn)燃包括貧煤在內(nèi)的各類煤種的煤粉。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的用一級(jí)等離子點(diǎn)火器和一級(jí)主燃點(diǎn)火器組成的軸流式兩級(jí)點(diǎn)火器，其中等離子點(diǎn)火器包括空氣等離子體、等離子點(diǎn)火器保溫層、等離子點(diǎn)火器喉部、等離子點(diǎn)火器噴口、點(diǎn)火煤粉風(fēng)道、點(diǎn)火煤粉風(fēng)管；主燃點(diǎn)火器包括主燃點(diǎn)火器噴口、定位支撐塊、主燃點(diǎn)火器保溫層、二次空氣風(fēng)道、二次空氣風(fēng)管、主燃點(diǎn)火器喉部、主燃煤粉風(fēng)道、主燃煤粉風(fēng)管。
第一重要的是，等離子點(diǎn)火器前端設(shè)計(jì)為先收斂后擴(kuò)散的拉法爾噴管式結(jié)構(gòu)，收斂到最小管口處為等離子點(diǎn)火器喉部，該最小管口要與等離子體發(fā)生器中陽極噴管的延長線相交，并且要使等離子點(diǎn)火器喉部的橫截面積與點(diǎn)火煤粉風(fēng)道及點(diǎn)火煤粉風(fēng)管的橫截面積相同。
第二重要的是，主燃點(diǎn)火器前端也設(shè)計(jì)為先收斂后擴(kuò)散的拉法爾噴管式結(jié)構(gòu)，收斂到最小管口處為主燃點(diǎn)火器喉部，該主燃點(diǎn)火器喉部的橫截面積小于等離子點(diǎn)火器噴口的橫截面積，主燃煤粉風(fēng)管的橫截面積與主燃煤粉風(fēng)道及主燃點(diǎn)火器喉部的橫截面積相同。
第三重要的是點(diǎn)火煤粉風(fēng)管的橫截面積與主燃煤粉風(fēng)管的橫截面積之比根據(jù)出力的大小在1／5至1／3范圍內(nèi)選定。
第四重要的是主燃點(diǎn)火器的二次空氣風(fēng)是在主燃點(diǎn)火器超溫(＞1000℃)時(shí)送進(jìn)，對(duì)其進(jìn)行冷卻。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1，等離子體電弧在等離子點(diǎn)火器中直接點(diǎn)燃了點(diǎn)火煤粉風(fēng)道進(jìn)來的煤粉，它只占需點(diǎn)燃煤粉的1／5至1／3，形成一級(jí)小火炬，再去點(diǎn)燃主燃點(diǎn)火器中從主燃煤粉風(fēng)管送來的、其余的、大部份煤粉，形成一個(gè)大火炬，這樣的兩極點(diǎn)火，使等離子體的電源功率降下來，增加了直接點(diǎn)燃煤粉火焰的可靠性和點(diǎn)火出力。
2，由于兩極點(diǎn)火器采用了等流動(dòng)面積設(shè)計(jì)使煤粉流動(dòng)速度得到控制，在整個(gè)點(diǎn)火器中沒有積粉現(xiàn)象。
3，由于二次空氣風(fēng)的加入，使得主燃點(diǎn)火器不易超溫，避免燒壞主燃點(diǎn)火器的器壁且使壁面不會(huì)結(jié)焦。


圖1兩級(jí)點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)示意圖1--主燃點(diǎn)火器噴口 12--陽極噴管的延長線2--二次空氣風(fēng)道3--定位支撐塊 14--空氣等離子體4--主燃點(diǎn)火器保溫層5--二次空氣風(fēng)管 16--點(diǎn)火煤粉風(fēng)6--主燃點(diǎn)火器喉 17--點(diǎn)火煤粉風(fēng)道18--主燃煤粉風(fēng)管8--等離子點(diǎn)火器噴 19--主燃煤粉風(fēng)道20--等離子點(diǎn)火器10--等離子點(diǎn)火器保溫層21--等離子陽極套筒11--等離子點(diǎn)火器喉部 22--主燃點(diǎn)火器下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明實(shí)施例1，可直接點(diǎn)燃每小時(shí)1噸貧煤粉的兩級(jí)點(diǎn)火器，用200KW直流電源，它有一級(jí)主燃點(diǎn)火器(21)和一級(jí)同軸安裝在其后的等離子點(diǎn)火器(20)所組成的軸流式兩級(jí)點(diǎn)火器。其中等離子點(diǎn)火器包括空氣等離子體(14)、等離子點(diǎn)火器保溫層(10)、等離子點(diǎn)火器喉部(11)、點(diǎn)火等離子器噴口(8)、點(diǎn)火煤粉風(fēng)道(17)、點(diǎn)火煤粉風(fēng)管(16)；主燃點(diǎn)火器材料采用耐熱鑄鋼，它包括主燃點(diǎn)火器噴口(1)、定位支撐塊(3)，主燃點(diǎn)火器保溫層(4)、二次空氣風(fēng)道(2)、二次空氣風(fēng)管(5)、主燃點(diǎn)火器喉部(6)、主燃煤粉風(fēng)道(19)、主燃煤粉風(fēng)管(18)。配風(fēng)比大于1的煤粉風(fēng)分兩路進(jìn)入兩極點(diǎn)火器，一路從主燃煤粉風(fēng)管(18)進(jìn)入主燃煤粉風(fēng)道(19)，另一路從點(diǎn)火煤粉風(fēng)管(16)進(jìn)入點(diǎn)火煤粉風(fēng)道(17)。在主燃點(diǎn)火器噴口(1)外周設(shè)有定位支撐塊(3)和二次空氣風(fēng)道(2)，其外周設(shè)有主燃點(diǎn)火器保溫層(4)，在主燃煤粉風(fēng)道(19)的外周也設(shè)有保溫層，稱等離子點(diǎn)火器保溫層(10)。本實(shí)施例安裝在鍋爐的前墻上。
實(shí)施例2，直接點(diǎn)燃每小時(shí)1．5噸煙煤粉的等離子點(diǎn)火裝置，用100KW直流電源，其結(jié)構(gòu)都與實(shí)施例1完全相同。本實(shí)施例安裝在鍋爐的二次風(fēng)道內(nèi)。
實(shí)施例3，直接點(diǎn)燃每小時(shí)2噸無煙煤粉的等離子點(diǎn)火裝置，用300kw直流電源。其它與實(shí)施例1完全相同。本實(shí)施例安裝在鍋爐的后墻上。
以上實(shí)施例的工作過程是由直流電源供給的大電流(300A-500A)通過陰極棒(405)，在電壓(300V-400V)及壓縮空氣(702)的作用下與陽極之間形成空氣等離子體(14)。煤粉風(fēng)分兩路進(jìn)入點(diǎn)火器，一路是從點(diǎn)火煤粉風(fēng)管(16)進(jìn)入，占總煤粉流量的25％-35％，另一路是從主燃煤粉風(fēng)管(17)進(jìn)入，占總煤粉流量的75％-65％。濃淡塊(11)使點(diǎn)火煤粉風(fēng)獲得較高的煤粉濃度，此煤粉流全部在進(jìn)入空氣等離子體(14)時(shí)，在10000℃以上的高溫下裂解，其揮發(fā)份于10-3秒內(nèi)立即著火，并在等離子點(diǎn)火器噴口(8)前形成一個(gè)持續(xù)高溫的火炬區(qū)，在點(diǎn)火旋流板(15)的作用下旋向主燃點(diǎn)火器喉部(6)。70％左右的煤粉流從主燃煤粉風(fēng)管(18)入口，經(jīng)主燃煤粉風(fēng)道(19)時(shí)被升溫強(qiáng)化，經(jīng)主旋流板(9)的作用進(jìn)入充滿火焰的主燃燒器喉部(6)，立即被點(diǎn)燃形成一個(gè)大火炬從主燃燒器噴口(1)進(jìn)入爐膛，完成了兩次直接點(diǎn)燃煤粉的點(diǎn)火過程。
權(quán)利要求1，直接點(diǎn)燃煤粉的兩級(jí)點(diǎn)火器，它具有一級(jí)等離子點(diǎn)火器和一級(jí)同軸安裝的主燃點(diǎn)火器組成的兩級(jí)軸流式點(diǎn)火器，其特征在于其等離子點(diǎn)火器包括空氣等離子體、等離子點(diǎn)火器保溫層、等離子點(diǎn)火器喉部、等離子點(diǎn)火器噴口、點(diǎn)火煤粉風(fēng)道、點(diǎn)火煤粉風(fēng)管；其主燃點(diǎn)火器包括主燃點(diǎn)火器噴口、定位支撐塊，主燃點(diǎn)火器保溫層、二次空氣風(fēng)道、二次空氣風(fēng)管、主燃點(diǎn)火器喉部，主燃煤粉風(fēng)道、主燃煤粉風(fēng)管；其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征是第一，等離子點(diǎn)火器前端設(shè)計(jì)為先收斂后擴(kuò)散的拉法爾噴管式結(jié)構(gòu)，收斂到最小管口處為等離子點(diǎn)火器喉部，該最小管口要與等離子體發(fā)生器中陽極噴管的延長線相交，并且要使等離子點(diǎn)火器喉部的橫截面積與點(diǎn)火煤粉風(fēng)道及點(diǎn)火煤粉風(fēng)管的橫截面積相同；第二，主燃點(diǎn)火器前端也設(shè)計(jì)為先收斂后擴(kuò)散的拉法爾噴管式結(jié)構(gòu)，收斂到最小管口處為主燃點(diǎn)火器喉部，該主燃點(diǎn)火器喉部的橫截面積小于等離子點(diǎn)火器噴口的橫截面積，主燃煤粉風(fēng)管的橫截面積與主燃煤粉風(fēng)道及主燃點(diǎn)火器喉部的橫截面積相同；第三，點(diǎn)火煤粉風(fēng)管的橫截面積與主燃煤粉風(fēng)管的橫截面積之比根據(jù)出力的大小在1／5至1／3范圍內(nèi)選定；第四，主燃點(diǎn)火器的二次空氣風(fēng)是在主燃點(diǎn)火器壁超溫(＞1000℃)時(shí)送進(jìn)，對(duì)其進(jìn)行冷卻。
專利摘要直接點(diǎn)燃煤粉的兩級(jí)點(diǎn)火器,它的兩級(jí)都具拉法爾噴管式結(jié)構(gòu)和等流動(dòng)面積煤粉風(fēng)通道設(shè)計(jì)的等離子點(diǎn)火器和主燃點(diǎn)火器,它具有等離子體的電源功率小,點(diǎn)火出力大;可靠地直接點(diǎn)燃煤粉火焰,燃燒穩(wěn)定,在整個(gè)點(diǎn)火器中沒有積粉現(xiàn)象和壁面不會(huì)結(jié)焦等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F23Q7/00GK2429752SQ00231570
公開日2001年5月9日 申請日期2000年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月27日
發(fā)明者王愛生, 田東, 王雨蓬, 王公林, 紀(jì)書信, 唐宏 申請人:煙臺(tái)開發(fā)區(qū)龍?jiān)措娏θ紵刂乒こ逃邢薰?br>