專利名稱：一種低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)火燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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
/jm-nfr O
背景技術(shù)：
等離子點(diǎn)火技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代美國(guó)研制的等離子煤粉點(diǎn)火器。其點(diǎn)火機(jī)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(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉， 實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)點(diǎn)火。我國(guó)在80年代也進(jìn)行了等離子點(diǎn)火的工業(yè)試驗(yàn)。目前國(guó)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 0. OlMPa的條件下 接觸引弧，并在強(qiáng)磁場(chǎng)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(guò)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(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。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)(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(jìn)燃料完全燃燒。目前國(guó)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(guò)程。為保證內(nèi)燃式等離子燃燒器不被燒損，采用逐級(jí)點(diǎn)火、分級(jí)內(nèi)燃、氣 膜冷卻技術(shù)。為獲得煤粉點(diǎn)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(dá)到點(diǎn)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(duì)煤質(zhì)有嚴(yán)格的要求，一般要求干燥無(wú)灰基Vdaf 大于30% ；2、其結(jié)構(gòu)形式為分級(jí)點(diǎn)火逐級(jí)燃燒內(nèi)燃式，煤粉在燃燒器內(nèi)部已經(jīng)開(kāi)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(hù)工作量大，每次點(diǎn)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(wèn)題1、對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性問(wèn)題；2、需解決內(nèi)燃式燃燒器內(nèi)壁燒損及結(jié) 焦問(wèn)題；3、使用壽命問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)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(diǎn)燃，達(dá)到燃煤鍋爐啟動(dòng)點(diǎn)火及穩(wěn)燃的目的，可為我國(guó)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。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)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(diǎn)火煤粉管道、主煤粉管道、點(diǎn)火 煤粉旋流器、等離子發(fā)生器安裝管段、一級(jí)熱烈化室、主煤粉混合室、旋流調(diào)節(jié)器、二級(jí)熱烈 化室，所述的點(diǎn)火煤粉管道以及主煤粉管道與所述的風(fēng)粉三通的兩個(gè)出口連接，點(diǎn)火煤粉 旋流器的入口連接點(diǎn)火煤粉管道的出口，點(diǎn)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(jí)熱烈化室的入口，一級(jí)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(jí)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。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)形成高溫強(qiáng)化區(qū)，經(jīng)過(guò)高溫強(qiáng)化區(qū)的 風(fēng)粉氣流進(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)，將煤粉氣 化獲得更多的可燃?xì)怏w，提高煤粉氣流的可燃?xì)怏w含量，經(jīng)過(guò)一級(jí)熱裂化反應(yīng)后的煤粉在 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，進(jìn)入二 級(jí)熱裂化室后與主煤粉混合產(chǎn)生二級(jí)熱裂化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)二級(jí)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(diǎn)溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃?xì)怏w 含量高于30%，進(jìn)入爐膛后，通過(guò)二次風(fēng)的深度補(bǔ)氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。其中一級(jí)熱裂化室、二級(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。本發(fā)明的的最突出的優(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(wú)灰 基Vdaf可低至4%，這在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外任何同類系統(tǒng)中是不可比擬的。本發(fā)明低溫等離子旋流煤粉點(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(wú)油點(diǎn) 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(diǎn)是a.真正實(shí)現(xiàn)全無(wú)油點(diǎn)火；b.降低NOx生成；c.燃煤機(jī)組的助穩(wěn)燃；d.鍋爐冷態(tài)直接點(diǎn)火；e.等離子發(fā)生器體積小、重量輕、拆卸簡(jiǎn)便，陰極使用壽命長(zhǎng)達(dá)3000小時(shí)以上。由于本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)，加快了該項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)鍋爐上的推廣應(yīng)用，符合國(guó)家提 倡的“節(jié)能減排”方針，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是本發(fā)明專利所述低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)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(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1如圖1、圖2所示，一種低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)火燃燒器，它主要由二級(jí)熱烈化室 1、旋流調(diào)節(jié)器2、主煤粉混合室3、一級(jí)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(diǎn)火煤粉旋流器8、連接法蘭9、點(diǎn)火煤粉管段10、點(diǎn)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(jìn)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(dòng)點(diǎn)火時(shí)通過(guò)手動(dòng)或程序控制首先打開(kāi)點(diǎn)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(kāi)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(diǎn)火風(fēng)粉)通過(guò)點(diǎn)火風(fēng)粉管10進(jìn)入點(diǎn)火煤粉旋流器8，形成旋轉(zhuǎn)的風(fēng)粉氣流進(jìn)入 等離子發(fā)生器管段6，這部分風(fēng)粉通過(guò)低溫等離子體加熱后進(jìn)入一級(jí)熱裂化室4產(chǎn)生一級(jí) 熱裂化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)一級(jí)熱裂化反應(yīng)后的點(diǎn)火風(fēng)粉在一級(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，后與經(jīng)過(guò)主煤粉管14進(jìn)入主煤粉混合室3通過(guò) 旋流片17產(chǎn)生旋流后進(jìn)入二級(jí)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(jí)熱 裂化反應(yīng)，經(jīng)過(guò)二級(jí)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(diǎn)溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃?xì)怏w含量高于30 %，進(jìn)入爐膛后，通過(guò)二次 風(fēng)的深度補(bǔ)氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。在點(diǎn)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(jìn)入爐膛燃燒，完成一次正常啟動(dòng)程序。在低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)通過(guò)手動(dòng)或程序控制啟動(dòng)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(guò)一級(jí)熱裂化室4的煤粉產(chǎn)生熱裂化反應(yīng)并加熱二級(jí)熱裂化室 1內(nèi)的主煤粉產(chǎn)生二級(jí)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(diǎn)溫度，含氧量趨于零，煤粉氣流的可燃?xì)怏w含量高于30%，進(jìn)入爐膛后，通過(guò)二次 風(fēng)的深度補(bǔ)氧，產(chǎn)生劇烈燃燒。根據(jù)燃燒器出力，通過(guò)主風(fēng)粉調(diào)節(jié)閘板門13手動(dòng)或自動(dòng)調(diào) 整主風(fēng)粉量，完成燃煤機(jī)組的低負(fù)荷穩(wěn)燃。
權(quán)利要求
一種低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)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(diǎn)火煤粉管道(10)、主煤粉管道(14)、點(diǎn)火煤粉旋流器(8)、等離子發(fā)生器安裝管段(6)、一級(jí)熱烈化室(4)、主煤粉混合室(3)、旋流調(diào)節(jié)器(2)、二級(jí)熱烈化室(1)，所述的點(diǎn)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(gè)出口連接，點(diǎn)火煤粉旋流器(8)的入口連接點(diǎn)火煤粉管道(10)的出口，點(diǎn)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(jí)熱烈化室(4)的入口，一級(jí)熱烈化室(4)的出口連接至主煤粉混合室(3)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(3)內(nèi)，在主煤粉混合室(3)的另一端依次連接所述的旋流調(diào)節(jié)器(2)和二級(jí)熱烈化室(1)，所述的等離子發(fā)生器(20)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燃燒器，其特征是所述的等離子發(fā)生 器(20)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(jìn)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燃燒器，其特征是在所述的一級(jí)熱裂 化室(4)內(nèi)壁設(shè)有高溫耐磨陶瓷；在所述的二級(jí)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燃燒器，其特征是主煤粉混合室(3) 為切向進(jìn)粉；旋流調(diào)節(jié)器(2)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燃燒器，其特征是在所述的點(diǎn)火煤粉 管道(10)內(nèi)設(shè)置有點(diǎn)火煤粉調(diào)節(jié)閘板門(11)，在所述的點(diǎn)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(diǎn)火煤粉調(diào)節(jié)閘板門(11)和主煤粉調(diào)節(jié)閘板門(13)為手動(dòng)、電 動(dòng)或氣動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫等離子旋流煤粉點(diǎn)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(diǎn)火煤粉管道、主煤粉管道、點(diǎn)火煤粉旋流器、等離子發(fā)生器安裝管段、一級(jí)熱烈化室、主煤粉混合室、旋流調(diào)節(jié)器、二級(jí)熱烈化室。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明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(wú)灰基Vdaf可低至4％，這在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外任何同類系統(tǒng)中是不可比擬的。
文檔編號(hào)F23D1/02GK101900331SQ20101023917
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)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(qǐng)人:南京創(chuàng)能電力科技開(kāi)發(fā)有限公司