專利名稱：一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱力鍋爐領(lǐng)域，涉及鍋爐附件，尤其涉及一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電站鍋爐點(diǎn)火普遍采用的方式為油槍點(diǎn)火。鍋爐點(diǎn)火啟動時(shí)先點(diǎn)燃油槍， 油在爐膛中燃燒一定時(shí)間后將爐膛加熱到煤粉氣流的著火溫度，此時(shí)將煤粉吹入爐膛進(jìn)行油煤混燒。當(dāng)鍋爐達(dá)到50%以上負(fù)荷，煤粉氣流可以穩(wěn)定燃燒時(shí)，將燃料油逐漸切除，完成鍋爐點(diǎn)火啟動過程。為了節(jié)約成本，降低電站鍋爐的燃料油耗量，國內(nèi)外很多公司開發(fā)了等離子無油點(diǎn)火技術(shù)，并在很多電站鍋爐上得到廣泛的應(yīng)用。但是，由于我國不同產(chǎn)地的動力用煤煤質(zhì)差異很大，等離子點(diǎn)火在實(shí)際應(yīng)用中，存在一些不足
第一，等離子點(diǎn)火技術(shù)對煤質(zhì)的要求比較高。目前在國內(nèi)以煙煤為動力用煤的電站鍋爐上，都有大量成功的等離子點(diǎn)火應(yīng)用實(shí)例，究其原因是煙煤的干燥無灰基揮發(fā)份含量高 (一般在30% 35%)，煤粉氣流容易被點(diǎn)燃。而等離子點(diǎn)火技術(shù)對無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤等揮發(fā)份含量較低的煤種適應(yīng)性較差，國內(nèi)鮮有貧煤鍋爐成功應(yīng)用等離子點(diǎn)火技術(shù)的實(shí)例，目前還沒有無煙煤鍋爐成功應(yīng)用等離子點(diǎn)火技術(shù)的實(shí)例。第二，鍋爐點(diǎn)火時(shí)，由于等離子發(fā)生器的能量通常在100 200KW左右，不足以將煤粉全部點(diǎn)燃。實(shí)際運(yùn)行情況顯示，鍋爐采用等離子點(diǎn)火技術(shù)，在鍋爐啟動初期，飛灰含碳量高，大量煤粉沒有燃盡，尤其對于難燃盡的煤種，燃盡性能更差。未燃盡的煤粉易積聚在空預(yù)器的波形板或SCR反應(yīng)器的催化劑噴入處，容易造成未燃盡煤粉的二次燃燒，引起重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。第三，鍋爐點(diǎn)火時(shí)，為保證穩(wěn)定點(diǎn)燃煤粉，實(shí)際運(yùn)行時(shí)通常采用較高的煤粉濃度， 所以鍋爐啟動時(shí)負(fù)荷較高，鍋爐升溫速度較快，易造成蒸汽側(cè)氣溫超溫，容易導(dǎo)致過熱器管子超溫爆管等事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，是一種結(jié)構(gòu)簡單，煤種適應(yīng)廣泛，尤其適用于低揮發(fā)份煤種的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，包含等離子發(fā)生器和燃燒器，該等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)包含一組設(shè)置在燃燒器內(nèi)的套筒組，該套筒組與燃燒器同軸設(shè)置。所述的等離子發(fā)生器以同軸或者徑向方式插入套筒組。所述的套筒組包含若干同軸套設(shè)的套筒，該套筒組中至少包含一個(gè)套筒。所述的套筒橫截面形狀為圓形或者矩形。相鄰套筒之間以及套筒和燃燒器之間形成環(huán)形空間。根據(jù)不同的煤種和煤質(zhì)，若干套筒的長度相同，或者不同，套筒之間不同的位置組合，形成不同長度或者厚度的環(huán)形空間，煤粉氣流和氧氣在這些環(huán)形空間內(nèi)充分混合，以利于煤粉氣流在燃燒器內(nèi)充分點(diǎn)燃。所述的套筒上安裝有氧氣導(dǎo)管，所述的燃燒器上安裝有氧氣導(dǎo)管，氧氣導(dǎo)管可以起到煤粉濃縮環(huán)的作用。氧氣通過氧氣導(dǎo)管進(jìn)入套筒之間以及套筒和燃燒器之間的環(huán)形空間內(nèi)，在該環(huán)形空間內(nèi)及氣流所流經(jīng)的后續(xù)相鄰空間內(nèi)形成局部富氧區(qū)，強(qiáng)化煤粉氣流的燃燒。所述的氧氣導(dǎo)管設(shè)置在迎著煤粉氣流方向的一側(cè)。所述的氧氣導(dǎo)管的截面形狀為圓形、橢圓形、菱形、三角形、楔形或者梯形。所述的氧氣導(dǎo)管內(nèi)迎著煤粉氣流方向的壁面是平面或者是弧形壁面。所述的氧氣導(dǎo)管在迎著煤粉氣流方向的管壁上堆焊耐磨金屬，或者鋪設(shè)耐磨陶瓷，或者采用耐磨鑄鋼材料。防止磨損，保護(hù)氧氣導(dǎo)管壽命。所述的氧氣導(dǎo)管在背離煤粉氣流方向的管壁上設(shè)置有若干環(huán)形槽，或者設(shè)置若干開孔，或者設(shè)置若干氧氣噴嘴。氧氣通過環(huán)形槽、開孔、氧氣噴嘴進(jìn)入燃燒器與煤粉摻混。所述的氧氣噴嘴的噴射方向與煤粉氣流的流動方向呈0° 80°的角度。氧氣的流動方向同煤粉氣流的流動方向不同，可以造成適當(dāng)?shù)臄_動，以利于氧氣和煤粉氣流的充分混合。所述的燃燒器的噴口處安裝有背氣流氧氣導(dǎo)管。背氣流氧氣導(dǎo)管直接通入爐膛， 氧氣通過背氣流氧氣導(dǎo)管進(jìn)入爐膛，通過補(bǔ)充氧氣，在燃燒器噴口處形成局部富氧燃燒區(qū)， 強(qiáng)化煤粉氣流在燃燒器和爐膛內(nèi)的燃燒。所述的背氣氧氣導(dǎo)管在面向爐膛方向的管壁上設(shè)置有若干環(huán)形槽，或者設(shè)置若干開孔，或者設(shè)置若干氧氣噴嘴。氧氣通過環(huán)形槽，或者開孔，或者氧氣噴嘴進(jìn)入爐膛助燃，在燃燒器噴口處形成局部富氧燃燒區(qū)，強(qiáng)化煤粉氣流在燃燒器和爐膛內(nèi)的燃燒，提高了燃燒區(qū)區(qū)域的壁面熱負(fù)荷，提高了煤粉的燃盡率，減少了鍋爐滅火的可能性。所述的氧氣導(dǎo)管中的氧氣流量是可以調(diào)節(jié)的。根據(jù)不同的煤種和煤質(zhì)，調(diào)節(jié)噴入不同套筒之間環(huán)形空間內(nèi)的氧氣量，使燃燒器內(nèi)不同的局部富氧區(qū)內(nèi)的富氧濃度可調(diào)節(jié)， 使燃燒器內(nèi)不同的局部富氧區(qū)的燃燒強(qiáng)度可控，確保煤粉氣流在燃燒器內(nèi)可控制的燃燒， 釋放出大量熱量的同時(shí)，不至于燒壞燃燒器本身。所述的氧氣導(dǎo)管也可以通入空氣、氮?dú)饣蛘叨趸細(xì)?，在鍋爐點(diǎn)火完畢后，對氧氣導(dǎo)管進(jìn)行吹掃，防止煤粉或者灰渣堵塞。在本發(fā)明的燃燒器內(nèi)，等離子發(fā)生器噴出的等離子體形成一個(gè)局部高溫區(qū)，高溫等離子體和煤粉氣流充滿其中。煤粉顆粒在高溫等離子體的作用下迅速釋放出揮發(fā)份，攜帶煤粉的空氣中所含的氧氣迅速與揮發(fā)份發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，快速燃燒并釋放出熱量。這時(shí)通過燃燒器內(nèi)的氧氣導(dǎo)管向燃燒器內(nèi)補(bǔ)充一定量的氧氣，形成局部的富氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)份或者焦炭或者二者混合物的富氧燃燒，使煤粉氣流的燃燒更劇烈，釋放出更多的熱量，最終迅速點(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉氣流并使之穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是電站鍋爐點(diǎn)火可以完全不用燃料油，可以直接點(diǎn)燃煤粉氣流，尤其是針對具有低揮發(fā)份、低熱值、高灰份這些典型劣質(zhì)煤特征的動力用煤，采用本發(fā)明的燃燒器可以直接點(diǎn)燃，并且燃盡率高。本發(fā)明的燃燒器即可以充當(dāng)鍋爐的點(diǎn)火燃燒器，也可以充當(dāng)鍋爐的主燃燒器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，投資和運(yùn)行費(fèi)用適中，性價(jià)比高。


圖1是本發(fā)明提供的等離子無油點(diǎn)火燃燒器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(軸向布置)； 圖2是本發(fā)明提供的等離子無油點(diǎn)火燃燒器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(徑向布置)；
圖3是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖4是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的放大示意圖； 圖5是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖6是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖7是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖8是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖9是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖10是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖11是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖； 圖12是氧氣導(dǎo)管結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下根據(jù)圖1 圖12，具體說明本發(fā)明的較佳實(shí)施例。實(shí)施例1
如圖1、圖3和圖4所示，本發(fā)明提供一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，包括等離子發(fā)生器1和燃燒器2。燃燒器2內(nèi)含有套筒9和套筒10，等離子發(fā)生器1、燃燒器2、套筒 9和套筒10采用同軸方向方式布置。套筒9和等離子發(fā)生器1之間存在一個(gè)環(huán)形空間A， 氧氣導(dǎo)管3安裝在套筒9左端的內(nèi)壁上，氧氣導(dǎo)管3除了提供氧氣外，也起到煤粉濃縮環(huán)的作用，氧氣導(dǎo)管3的迎著煤粉氣流方向的管壁外側(cè)堆焊耐磨金屬，氧氣導(dǎo)管3背離煤粉氣流方向的管壁上布置有環(huán)形槽101，氧氣通過環(huán)形槽101進(jìn)入環(huán)形空間A與煤粉摻混，在環(huán)形空間A及相鄰區(qū)域內(nèi)形成局部富氧區(qū)。套筒10和套筒9之間存在一個(gè)環(huán)形空間B，氧氣導(dǎo)管4安裝在套筒10左端的內(nèi)壁上，套筒10和燃燒器2之間存在一個(gè)環(huán)形空間C，氧氣導(dǎo)管 8安裝在燃燒器2的內(nèi)壁上，氧氣導(dǎo)管4和氧氣導(dǎo)管8類似于氧氣導(dǎo)管3，其迎著煤粉氣流方向的外管壁都可以起到煤粉濃縮環(huán)的作用，背離煤粉氣流方向的管壁上，布置有環(huán)形槽 101。同理，煤粉氣流和氧氣可以在環(huán)形空間B、環(huán)形空間C內(nèi)充分摻混，在環(huán)形空間B、環(huán)形空間C及相鄰區(qū)域形成局部富氧區(qū)。等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)工作時(shí)，煤粉氣流進(jìn)入燃燒器2內(nèi)，并分為3部分進(jìn)入環(huán)形空間A、環(huán)形空間B和環(huán)形空間C內(nèi)，等離子發(fā)生器1產(chǎn)生高溫等離子體在套筒9內(nèi)形成一個(gè)局部高溫區(qū)，煤粉顆?？焖贌崃呀忉尫懦鰮]發(fā)份，并且揮發(fā)份迅速燃燒，通過改變調(diào)節(jié)閥5 的開度，可在套筒9內(nèi)形成局部的富氧區(qū)，進(jìn)一步促使煤粉氣流燃燒，通過改變調(diào)節(jié)閥6的開度和調(diào)節(jié)閥7的開度，可以在環(huán)形空間B和環(huán)形空間C及相鄰空間內(nèi)形成局部富氧區(qū)，促使煤粉迅速燃燒。同時(shí)可以控制局部富氧區(qū)的富氧程度，對燃燒器內(nèi)煤粉的燃燒強(qiáng)度進(jìn)行控制。燃燒器2噴口處布置有背氣流氧氣導(dǎo)管11，背氣流氧氣導(dǎo)管11面向鍋爐爐膛的壁面上布置有環(huán)形槽101。氧氣可以通過環(huán)形槽101噴入爐膛助燃，在燃燒器噴口處形成局部富氧燃燒區(qū)，強(qiáng)化煤粉氣流在爐膛內(nèi)的燃燒，提高了燃燒區(qū)區(qū)域的壁面熱負(fù)荷，提高了煤粉的燃盡率，減少了鍋爐滅火的可能性，最終使一次風(fēng)氣流迅速點(diǎn)燃穩(wěn)定燃燒。完成點(diǎn)火過程后，等離子點(diǎn)火燃燒器作為主燃燒器使用時(shí)，關(guān)閉氧氣閥門12，打開吹掃空氣閥門13，使吹掃壓縮空氣通過氧氣導(dǎo)管，并對氧氣導(dǎo)管、環(huán)形槽101等進(jìn)行吹掃， 防止氧氣導(dǎo)管別煤粉或者灰渣堵塞。吹掃介質(zhì)也可采用氮?dú)饣蛘叨趸細(xì)怏w。實(shí)施例2
如圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，等離子發(fā)生器1從燃燒器2 的徑向方向插入等離子燃燒器，并且等離子發(fā)生器噴出的高溫等離子體可以充滿在套筒9 內(nèi)。實(shí)施例3
如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為三角形形狀，其迎著煤粉氣流方向的壁面為弧形面。其背離煤粉氣流方向的壁面上布置環(huán)形槽101， 氧氣通過環(huán)形槽101進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例4
如圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為梯形形狀，背離煤粉氣流方向的壁面上布置環(huán)形槽101，氧氣通過環(huán)形槽101進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例5
如圖7所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在氧氣導(dǎo)管3、4、8背離煤粉氣流方向的壁面上布置8個(gè)氧氣開孔102，氧氣通過氧氣開孔102進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例6
如圖8所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為三角形形狀，其迎著煤粉氣流方向的壁面為弧形面。在氧氣導(dǎo)管背離煤粉氣流方向的壁面上布置8 個(gè)氧氣開孔102，氧氣通過氧氣開孔102進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例7
如圖9所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為梯形形狀，在氧氣導(dǎo)管背離煤粉氣流方向的壁面上布置8個(gè)氧氣開孔102，氧氣通過氧氣開孔102 進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例8
如圖10所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，在氧氣導(dǎo)管3、4、8背離煤粉氣流方向的壁面上布置8個(gè)氧氣噴嘴103，氧氣通過氧氣噴嘴103進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例9
如圖11所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為三角形形形狀，其迎著煤粉氣流方向的壁面為弧形面。在氧氣導(dǎo)管背離煤粉氣流方向的壁面上布置8個(gè)氧氣噴嘴103，氧氣通過氧氣噴嘴103進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。實(shí)施例10
如圖12所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，氧氣導(dǎo)管3、4、8的截面形狀為梯形形狀，在氧氣導(dǎo)管背離煤粉氣流方向的壁面上布置8個(gè)氧氣噴嘴103，氧氣通過氧氣噴嘴103 進(jìn)入燃燒器同煤粉摻混。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，包含等離子發(fā)生器(1)和燃燒器(2)，其特征在于，該等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)包含一組設(shè)置在燃燒器(2)內(nèi)的套筒組，該套筒組與燃燒器 (2)同軸設(shè)置;所述的套筒組包含若干同軸套設(shè)的套筒(9、10)，該套筒組中至少包含一個(gè)套筒；相鄰套筒之間以及套筒和燃燒器(2)之間形成環(huán)形空間(A、B、C)；所述的套筒上安裝有氧氣導(dǎo)管(3、4)，所述的燃燒器(2)上安裝有氧氣導(dǎo)管(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的等離子發(fā)生器(1)以同軸或者徑向方式插入套筒組。
3.如權(quán)利要求2所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的套筒 (9,10)的橫截面形狀為圓形或者矩形。
4.如權(quán)利要求2所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8)設(shè)置在迎著煤粉氣流方向的一側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8)的截面形狀為圓形、橢圓形、菱形、三角形、楔形或者梯形。
6.如權(quán)利要求4所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8)內(nèi)迎著煤粉氣流方向的壁面是平面或者是弧形壁面。
7.如權(quán)利要求4所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8)在迎著煤粉氣流方向的管壁上堆焊耐磨金屬，或者鋪設(shè)耐磨陶瓷，或者采用耐磨鑄鋼材料。
8.如權(quán)利要求4所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8)在背離煤粉氣流方向的管壁上設(shè)置有若干環(huán)形槽(101)，或者設(shè)置若干開孔 (102)，或者設(shè)置若干氧氣噴嘴(103)。
9.如權(quán)利要求8所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣噴嘴的噴射方向與煤粉氣流的流動方向呈0° 80°的角度。
10.如權(quán)利要求2所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的燃燒器(2)的噴口處安裝有背氣流氧氣導(dǎo)管(11)。
11.如權(quán)利要求10所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的背氣流氧氣導(dǎo)管(11)在面向爐膛方向的管壁上設(shè)置有若干環(huán)形槽(101 )，或者設(shè)置若干開孔 (102)，或者設(shè)置若干氧氣噴嘴(103)。
12.如上述任意權(quán)利要求所述的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，其特征在于，所述的氧氣導(dǎo)管(3、4、8、11)中的氧氣流量是可以調(diào)節(jié)的。
全文摘要
一種富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)，包含等離子發(fā)生器和燃燒器，該等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)包含與燃燒器同軸設(shè)置的套筒組，套筒組包含若干同軸套設(shè)的套筒，相鄰套筒之間以及套筒和燃燒器之間形成環(huán)形空間，套筒上安裝有氧氣導(dǎo)管，燃燒器上安裝有氧氣導(dǎo)管。等離子發(fā)生器噴出的等離子體形成局部高溫區(qū)，高溫等離子體和煤粉氣流充滿其中。通過燃燒器內(nèi)的氧氣導(dǎo)管向燃燒器內(nèi)補(bǔ)充一定量的氧氣，在環(huán)形空間內(nèi)及氣流所流經(jīng)的后續(xù)相鄰空間內(nèi)形成局部的富氧區(qū)，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)份或者焦炭或者二者混合物的富氧燃燒，使煤粉氣流的燃燒更劇烈，釋放出更多的熱量，最終迅速點(diǎn)燃一次風(fēng)煤粉氣流并使之穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，煤種適應(yīng)廣泛，尤其適用于低揮發(fā)份煤種的富氧環(huán)境下的等離子無油點(diǎn)火系統(tǒng)。
文檔編號F23L7/00GK102305415SQ20111031566
公開日2012年1月4日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者張建文, 李月華, 趙洋, 鄭路 申請人:上海鍋爐廠有限公司