專利名稱：直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置的制作方法
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。
傳統(tǒng)煤粉爐的點(diǎn)火、助燃、穩(wěn)燃都是用噴油的方法，需要耗費(fèi)大量的燃油。
近年來，各國(guó)都在研究等離子點(diǎn)火技術(shù)，力圖取代用燃油點(diǎn)燃煤粉爐火的方法，但都因存在種種缺欠仍處在試驗(yàn)階段。例如受等離子體功率的限制，點(diǎn)燃煤粉的出力小，不能點(diǎn)燃稍大的工業(yè)爐，更不能點(diǎn)燃劣質(zhì)煤；還受等離子發(fā)生器的陽(yáng)極、陰極以及電子加速線圈等器件壽命的限制，不能長(zhǎng)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)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置”問世。
本實(shí)用新型的目的，是提供一種在150KW～300KW功率可調(diào)的，能可靠的點(diǎn)燃且能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的直接點(diǎn)燃各種優(yōu)、劣質(zhì)煤粉的等離子點(diǎn)火裝置的設(shè)計(jì)方案。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是①兩極軸流式燃燒器的結(jié)構(gòu)，整體氣動(dòng)布局合理，使電源功率小，點(diǎn)火出力大，能可靠地點(diǎn)燃各種優(yōu)、劣質(zhì)煤粉的大型工業(yè)鍋爐，并能對(duì)其低負(fù)荷進(jìn)行助燃和穩(wěn)燃。②旋流一次、二次風(fēng)對(duì)主燃燒器壁的冷卻作用，抑制了壁面結(jié)焦。③等離子點(diǎn)火器中的陽(yáng)極、陰極選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。具有500～1000小時(shí)的長(zhǎng)壽命。陰極棒倉(cāng)的設(shè)置，使一次裝料連續(xù)工作50小時(shí)以上。④具有陰極自動(dòng)進(jìn)給和拉弧傳動(dòng)構(gòu)件，保證電弧電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。⑤若用本裝置取代燃油點(diǎn)燃、助燃、穩(wěn)燃煤粉爐，每年可為國(guó)家節(jié)約大量燃油，僅燃煤電廠節(jié)約的燃油就折合人民幣數(shù)百億元。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案是它具有由主燃燒器和點(diǎn)火燃燒器構(gòu)成的兩級(jí)燃燒器，都具有軸流式結(jié)構(gòu)的拉法爾式噴管。在點(diǎn)火燃燒器中裝有等離子點(diǎn)火器和一個(gè)煤粉裂解室。在等離子點(diǎn)火器中裝有長(zhǎng)壽命陽(yáng)極和長(zhǎng)壽命陰極，其中長(zhǎng)壽命陽(yáng)極是用導(dǎo)電、導(dǎo)熱優(yōu)良，表面不易氧化的銀質(zhì)材料制成的，長(zhǎng)壽命陰極是具有良好接觸導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的空冷陰極。等離子點(diǎn)火器還具有雙水內(nèi)冷的電子加速線圈和陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。煤粉裂解室設(shè)在拉法爾式陽(yáng)極發(fā)散管的發(fā)散出口處至點(diǎn)火燃燒器喉部之間的空間。該裝置的電源，調(diào)控和安全保護(hù)電路以及一次風(fēng)管，二次風(fēng)管都是常規(guī)設(shè)計(jì)。


圖1a直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖1bAA剖視圖圖2軸流式兩極燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖圖3等離子點(diǎn)火器中的長(zhǎng)壽命陽(yáng)極結(jié)構(gòu)示意圖圖4等離子點(diǎn)火器中的長(zhǎng)壽命陰極結(jié)構(gòu)示意圖圖5a等離子點(diǎn)火器中的雙水內(nèi)冷電子加速線圈結(jié)構(gòu)示意圖圖5bBB剖面圖圖5cCC剖面圖圖6等離子點(diǎn)火器中的陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)示意圖圖7點(diǎn)火燃燒器中煤粉裂解室的結(jié)構(gòu)示意圖圖中101----主燃燒器102----點(diǎn)火燃燒器215----點(diǎn)火一次風(fēng)道103----長(zhǎng)壽命陽(yáng)極301----陽(yáng)極發(fā)散管104----長(zhǎng)壽命陰極302----水冷環(huán)形槽105----煤粉裂解室303----陽(yáng)極座106----電子加速線圈304----入水口107----陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)305----出水口108----點(diǎn)火一次進(jìn)風(fēng)管306----釬焊縫109----主燃一次進(jìn)風(fēng)管401----導(dǎo)電套110----主燃二次進(jìn)風(fēng)管402----卡簧111----濃淡塊403----蓋板201----主旋流板404----導(dǎo)電管202----主旋流片405----陰極棒203----主燃一次風(fēng)入口406---內(nèi)套筒204----主燃燒器喉部407----外套筒205----主燃燒器噴口206---定位支撐塊408----定位絕緣套管409----冷卻空氣噴嘴207----主燃保溫層410----旋向噴氣孔208---主燃二次風(fēng)道411----壓縮空氣導(dǎo)管209----主燃一次風(fēng)道412----空冷通氣槽210----點(diǎn)火保溫層211----點(diǎn)火旋流板213----點(diǎn)火一次風(fēng)入口214----點(diǎn)火燃燒器喉部501----紫銅管線圈502----線圈支撐筒503----線圈整體內(nèi)壁504----冷卻水套505----支撐后蓋506，507----連接法蘭508----水套進(jìn)水管509----水套出水管510----線圈進(jìn)水管511----線圈出水管512----點(diǎn)火燃燒器外殼601----陰極棒倉(cāng)602----陰極進(jìn)給傳動(dòng)構(gòu)件603----拉弧傳動(dòng)構(gòu)件604----推桿701----發(fā)散管出口702----壓縮空氣通道703----發(fā)散管出口延長(zhǎng)線以下用實(shí)施例對(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噸貧煤粉的等離子點(diǎn)火裝置，用200KW直流電源，它有如圖1和圖2示出的由主燃燒器(101)和點(diǎn)火燒器(102)構(gòu)成的兩極燃燒器，一次風(fēng)分兩路進(jìn)入兩極燃燒器，一路從主燃一次進(jìn)風(fēng)管(109)進(jìn)入主燃一次風(fēng)道(209)，另一路從點(diǎn)火一次進(jìn)風(fēng)管(108)進(jìn)入點(diǎn)火一次風(fēng)道(215)。兩極燃燒器都具有軸流式結(jié)構(gòu)，在主燃燒器(101)中裝有使煤粉流繞軸線旋進(jìn)的主旋流板(201)和主旋流片(202)主旋流板(201)裝在主燃一次風(fēng)入口(203)處，主旋流片裝在主燃燒器喉部(204)前方，在主燃燒器噴口(205)外周設(shè)有定位支撐塊(206)和主燃二次風(fēng)道(208)，在主燃二次風(fēng)道(208)的外周設(shè)有保溫層，稱主燃保溫層(207)，在主燃一次風(fēng)道(209)的外周也設(shè)有保溫層，稱點(diǎn)火保溫層(210)，在點(diǎn)火燃燒器中，也裝有使煤粉流繞軸線旋進(jìn)的點(diǎn)火旋流板(211)和點(diǎn)火旋流片(212)，點(diǎn)火旋流板裝在點(diǎn)火一次風(fēng)入口(213)處，點(diǎn)火旋流片(212)裝在點(diǎn)火燃燒器喉部(214)前方。其等離子點(diǎn)火器(102)中的長(zhǎng)壽命陽(yáng)極(103)是由銀制的如圖3中拉法爾式陽(yáng)極發(fā)散管(301)釬焊在紫銅制成的帶有水冷環(huán)形槽(302)的陽(yáng)極座(303)上的。其中陽(yáng)極發(fā)散管(301)是用紫銅基厚鍍銀制成的。這樣的陽(yáng)極具有優(yōu)良導(dǎo)電、導(dǎo)熱和表面不易氧化的性能。其長(zhǎng)壽命陰極(104)的結(jié)構(gòu)是如圖4示出的，在陰極棒(405)的近陽(yáng)極端裝有銀或銀合金制做的導(dǎo)電套(401)，經(jīng)卡簧(402)及蓋板(403)將導(dǎo)電管(404)緊壓于陰極棒(405)上，目前陰極棒(405)主要是用碳棒制成，它的外面裝有兩層套筒，內(nèi)套筒(406)滑配合地裝在導(dǎo)電管(404)的外面，外套筒(407)與內(nèi)套筒(406)之間用一定位絕緣套管(408)固定連接，內(nèi)套筒(406)的近陽(yáng)極端裝有冷卻空氣噴嘴(409)它具有如圖4b所示的旋向噴氣孔(410)，遠(yuǎn)陽(yáng)極端設(shè)有壓縮空氣導(dǎo)管(411)，導(dǎo)電管(404)的外周開有軸向的如圖4c所示的空冷通氣槽(412)。在等離子點(diǎn)火器(102)的外周還裝有雙水內(nèi)冷電子加速線圈(106)，其結(jié)構(gòu)是如圖5示出的由在其中能通冷卻水的薄壁紫銅管制成的線圈(501)，在線圈支撐筒(502)與線圈整體內(nèi)壁(503)之間設(shè)有軸向斷面為凹形的冷卻水套(504)。為了使等離子點(diǎn)火器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，本方案設(shè)計(jì)了陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)(107)，它像一個(gè)子彈自動(dòng)上鏜的機(jī)構(gòu)，具有一個(gè)如圖6所示的陰極棒倉(cāng)(601)，陰極進(jìn)給傳動(dòng)構(gòu)件(602)和拉弧傳動(dòng)構(gòu)件(603)傳動(dòng)構(gòu)件都是常規(guī)的電動(dòng)機(jī)-齒輪-連條機(jī)構(gòu)。其點(diǎn)火燃燒器中所設(shè)的煤粉裂解室(105)是如圖7示出的，設(shè)在拉法爾式陽(yáng)極發(fā)散管出口(701)處至點(diǎn)火燃燒器喉部(214)之間的空間，最佳方案是發(fā)散管出口延長(zhǎng)線(703)與點(diǎn)火燃燒器喉部(214)的園周相交，并使環(huán)形的點(diǎn)火一次風(fēng)道(215)的截面積與點(diǎn)火燃燒器喉部(214)的截面積相等，同時(shí)使點(diǎn)火旋流片(212)的旋向與煤粉流的旋向和火焰的旋向相反。
本實(shí)施例安裝在鍋爐的前墻上。
實(shí)施圖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150KW直流電源，其中，除了它的長(zhǎng)壽命陽(yáng)極(103)的陽(yáng)極發(fā)散管(301)是用銅基厚鍍銀或金或鉑制的并釬焊在陽(yáng)極座(303)上，以及陰極進(jìn)給傳動(dòng)構(gòu)件(602)和拉弧傳動(dòng)構(gòu)件(603)是常規(guī)電動(dòng)機(jī)一齒條一齒輪結(jié)構(gòu)外，其他都與實(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)3噸無(wú)煙煤粉的等離子點(diǎn)火裝置，用300kw直流電源。其中除了它的長(zhǎng)壽陽(yáng)極(103)是用銀合金整體鑄造成帶有環(huán)形槽水冷的陽(yáng)極，陰極進(jìn)給傳動(dòng)構(gòu)件(602)和拉弧傳動(dòng)構(gòu)件(603)與實(shí)施例2相同外，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(yáng)極之間形成空氣等離子弧。主一次風(fēng)分兩路進(jìn)入點(diǎn)火裝置，一路是從點(diǎn)火一次進(jìn)風(fēng)管(108)進(jìn)入，占總煤粉流量的25％-35％，另一路是從主燃一次進(jìn)風(fēng)管(109)進(jìn)入，占總煤粉流量的75％-65％。濃淡塊(111)使點(diǎn)火一次風(fēng)獲得較高的煤粉濃度，此煤粉流全部在通過煤粉裂解室(105)時(shí)，在10000℃以上的高溫下于10-3秒內(nèi)立即著火，并在點(diǎn)火燃燒器(102)內(nèi)形成一個(gè)持續(xù)高溫的火焰流，在點(diǎn)火旋流板(211)的作用下旋向主燃燒器喉部(204)。70％左右的煤粉流從主燃一次風(fēng)入口(203)經(jīng)主燃一次風(fēng)道(209)時(shí)被升溫強(qiáng)化，經(jīng)主旋流板(201)的作用進(jìn)入充滿火焰的主燃燒器喉部(204)，立即被點(diǎn)燃形成一個(gè)大火炬從主燃燒器噴口(205)進(jìn)入爐膛。
權(quán)利要求1.直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置，它具有燃燒器，等離子點(diǎn)火器及其電源，一次風(fēng)管，二次風(fēng)管，調(diào)控和安全保護(hù)電路，其特征在于它的燃燒器是由主燃器和點(diǎn)火燃燒器構(gòu)成的兩級(jí)燃燒器；在點(diǎn)火燃燒器中裝有等離子點(diǎn)火器和煤粉裂解室；在等離子點(diǎn)火器中裝有長(zhǎng)壽命陽(yáng)極和長(zhǎng)壽命陰極以及雙水內(nèi)冷的電子加速線圈和陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征在于其兩級(jí)燃燒器都具有軸流式結(jié)構(gòu)的拉法爾式噴管，在主燃燒器中，裝有使煤粉流繞軸線旋進(jìn)的主旋流板和主旋流片，主旋流板裝在主燃一次風(fēng)入口處，主旋流片裝在主燃燒器喉部前方，在主燃燒器噴口的外周設(shè)有定位支撐塊，保溫層，和主燃二次風(fēng)道，在主燃一次風(fēng)道外周也設(shè)有保溫層，在點(diǎn)火燃燒器中，也有使煤粉流繞軸線旋進(jìn)的點(diǎn)火旋流板和點(diǎn)火旋流片，點(diǎn)火旋流板裝在點(diǎn)火一次風(fēng)入口處，點(diǎn)火旋流片裝點(diǎn)火燃燒器喉部前方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征在于其等離子點(diǎn)火器中所裝的長(zhǎng)壽命陽(yáng)極是用一個(gè)導(dǎo)電、導(dǎo)熱優(yōu)良，表面不易氧化的銀制成的拉法爾式陽(yáng)極發(fā)散管并將它釬焊在銅材制成的帶有水冷環(huán)形槽的陽(yáng)極座上。
4.如權(quán)利要求3所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征在于它的陽(yáng)極發(fā)散管是用銅基厚鍍銀或金或鉑制成的。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征在于其等離子點(diǎn)火器中所裝的長(zhǎng)壽命陽(yáng)極，其陽(yáng)極發(fā)散管與陽(yáng)極座是用銀合金鑄為一體的。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置、其特征在于其等離子點(diǎn)火器中所裝的長(zhǎng)壽命陰極是具有良好接觸導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的空冷陰極在近陽(yáng)極端裝有銀或銀合金的導(dǎo)電套和經(jīng)卡簧及蓋板將其緊壓于陰極棒上的導(dǎo)電管，導(dǎo)電管外周開有軸向的空冷通氣槽，外面裝有兩層套筒，內(nèi)套筒滑配合地裝在導(dǎo)電管的外面，外套筒與內(nèi)套筒之間用一定位絕緣套管固定連接，內(nèi)套筒的近陽(yáng)極端，裝一個(gè)具有旋向噴氣孔的冷卻空氣噴嘴，遠(yuǎn)陽(yáng)極端裝有壓縮空氣導(dǎo)管。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置其特征在于等離子點(diǎn)火器所裝的雙水內(nèi)冷電子加速線圈的結(jié)構(gòu)是由在其中能通冷卻水的薄壁紫銅管制成的線圈和在線圈支撐筒與線圈整體內(nèi)壁之間設(shè)置的軸向斷面為凹形的冷卻水套。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置其特征在于等離子點(diǎn)火器的陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)裝有一個(gè)陰極棒倉(cāng)以及進(jìn)給傳動(dòng)構(gòu)件和拉弧傳動(dòng)構(gòu)件。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置其特征在于等離子燃燒器中的煤粉裂解室設(shè)在拉法爾式陽(yáng)極發(fā)散管的發(fā)散出口處至點(diǎn)火燃燒器喉部之間的空間，最佳方案是使發(fā)散出口的延長(zhǎng)線與點(diǎn)火燃燒器喉部的園周相交，并使環(huán)形的點(diǎn)火一次風(fēng)道的截面積與點(diǎn)火燃燒器喉部的截面積相等，同時(shí)使點(diǎn)火旋流片的旋向與煤粉流的旋向和火焰的旋向相反。
專利摘要直接點(diǎn)燃煤粉爐的等離子點(diǎn)火裝置,它具有由主燃燒器和點(diǎn)火燃器組成的兩級(jí)燃燒器;在點(diǎn)火燃燒器中具有等離子點(diǎn)火器和煤粉裂解室;在等離子點(diǎn)火器中裝有長(zhǎng)壽命的陽(yáng)極和陰極,還裝有雙水內(nèi)冷的電子加速線圈和陰極自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。本裝置耗電功率小,點(diǎn)火出力大,燃燒器壁不結(jié)焦,使用壽命長(zhǎng),并能可靠地對(duì)用各種優(yōu)、劣質(zhì)煤的煤粉爐進(jìn)行直接點(diǎn)燃、助燃和穩(wěn)燃,如用其取代燃油點(diǎn)火,每年可節(jié)約大量燃油折合人民幣數(shù)百億元。
文檔編號(hào)F23Q7/00GK2391107SQ99248829
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月26日
發(fā)明者王愛生, 唐宏, 紀(jì)書信, 王雨蓬, 田東, 王公林 申請(qǐng)人:煙臺(tái)開發(fā)區(qū)龍?jiān)措娏θ紵刂乒こ逃邢薰?br>