組合式高能點火器和火焰探測器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及點火和感測系統(tǒng)，且更特別地涉及火焰點火及火焰探測或感測系統(tǒng)。甚至更特別地，本發(fā)明涉及具有火花型點火裝置的這些系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]氣體先導燃燒器是一種用于通過燃燒低流速(相對于主燃燒器而言)的氣態(tài)燃料-空氣混合物來形成穩(wěn)定的先導火焰的設備。該先導火焰用于點燃更大的主燃燒器，或者難于點燃的燃料。氣體先導設計通常包括點火系統(tǒng)和火焰探測系統(tǒng)。用于氣體先導燃燒器中的兩種最常見類型的點火系統(tǒng)是高壓(HT)和高能點火系統(tǒng)(HEI)?；鹧嫣綔y通常是通過火焰離子化探測(FID)系統(tǒng)進行。
[0003]HT火焰點火系統(tǒng)通常利用高電壓源和HT火花塞或火花桿。高電壓源提供高電壓、低電流脈沖。通常，這些脈沖為15kV或者更高且為約10到約50mA。HT系統(tǒng)形成低安培火花，該火花橋接形成在火花塞中或者火花桿與接地的先導框架之間的空氣間隙。該火花用于點燃燃料-空氣混和物并從而產(chǎn)生先導火焰。盡管這種類型的點火裝置可以是低成本的，但當點火條件不理想時其是反復無常的。當使用HT系統(tǒng)時，來自蒸汽或雨水的濕氣、污染物和重燃料都可產(chǎn)生點火問題。
[0004]HEI系統(tǒng)通常利用電容性放電激勵器以將大電流脈沖傳到火花桿。這些大電流脈沖通常大于lkA。用于HEI系統(tǒng)的火花桿或者點火探針通常利用由絕緣體包圍的中心電極和套著該絕緣體的外部導電殼體而構造成，使得在火花桿的點火端處，高能火花可以在中心電極和外部導電殼體之間穿過。HEI系統(tǒng)具有在不利條件下維持強大的高能火花的能力，所述不利條件例如低溫、重燃料(重氣體或重油)、結焦或其它碎肩對點火塞的污染、以及由于蒸汽沖洗或下雨導致的濕氣存在。
[0005]出于安全性考慮，點火系統(tǒng)在主燃氣閥打開后盡可能快地點燃燃料-空氣預混合物是重要的。火焰離子化探測系統(tǒng)在建立火焰后盡可能快地記錄火焰信號同樣是重要的。同時，快速的點火和火焰探測有助于最小化因粗燃料被泵入燃燒器所導致的爆炸的可能性。通常地，有在監(jiān)測火焰離子化探測系統(tǒng)的同時控制燃料和點火系統(tǒng)的燃燒器管理系統(tǒng)(BMS)。通常，如果未證明有火焰，燃燒器管理系統(tǒng)將在關閉燃料閥之前提供五秒或更短的燃料流動時間。因此用于點火和探測的窗口期非常短。
[0006]大部分現(xiàn)有的HEI系統(tǒng)使用組合式HT和火焰探測系統(tǒng)，其中必須產(chǎn)生點火并且然后機電式開關使激勵器去能且向火焰探測器供能。這意味著點火和探測被排序至兩個相異的時間段中，均占據(jù)可最大限度容許的燃料閥打開時間窗口期的一部分。允許同時進行點火和火焰探測的HT或HEI系統(tǒng)依賴于使用完全分離的點火和探測系統(tǒng)。具有強大的點火系統(tǒng)(例如HEI系統(tǒng))和能貫穿整個窗口期而同時操作的火焰探測系統(tǒng)，其中火焰探測系統(tǒng)是HEI系統(tǒng)的組成部分，也即，不利用完全分離的點火和探測系統(tǒng)，將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種先導燃燒器，其包括電能源、火花桿和殼體。火花桿具有第一端、第二端和在第二端處連接到所述火花桿的火焰桿?；鸹U在第一端處連接到電能源，使得所述電能源在第二端處產(chǎn)生火花。殼體具有燃料流動通道，所述燃料流動通道包含火花桿的第二端?；鹧鏃U在殼體中的位置和火花桿與電能源的連接使得:當鄰近火花桿的第二端處不存在火焰時，沒有電流在火焰桿和殼體之間流動，并且當鄰近火花桿的第二端處存在火焰時，電流在火焰桿和殼體之間流動。電能源和先導燃燒器能夠同時地產(chǎn)生所述火花和提供所述電流。
[0008]在本發(fā)明的另一個實施例中，提供了一種用于點火和火焰探測的裝置，其包括第一電極、第二電極和第三電極。第一電極和第二電極均具有第一端和第二端。第一電極和第二電極被定位和從彼此電隔離成使得火花末端由各第二端形成，使得:當各第一端連接到電能源時，火花可在第一電極的第二端和第二電極的第二端之間通過。當燃料鄰近第二電極的第二端時，該火花點燃燃料并產(chǎn)生火焰。第二電極被構造和相對于第三電極定位成使得:當所述火焰在所述第二電極和所述第三電極之間存在時，電流在第二電極的第二端和第三電極之間傳導，但當不存在火焰時，電流不在第二電極和第三電極之間傳導。
[0009]在另一個實施例中，提供了一種點火設備，其包括整流電流源、火焰探測電路、燃料源、殼體、電極、絕緣套、電極管和控制器。整流電流源具有高電勢端子和低電勢端子。殼體具有電子封殼和管部分，所述管部分形成與燃料源流體流動連通的縱向通道，使得來自燃料源的燃料流動通過縱向通道。電子封殼和縱向通道被密封以使燃料不能在它們之間通過。殼體被電接地，且電子封殼容納整流電流源和火焰探測電路。電極具有第一端和第二端。第一端處在電子封殼內(nèi)且連接到高電勢端子。電極延伸至縱向通道中。絕緣套套著電極的至少一部分延伸。電極管具有第一端和第二端，其中該第一端處在電子封殼內(nèi)且連接到低電勢端子。電極管延伸至縱向通中道且被定位在絕緣套周圍，使得:電極和電極管被定位成使得火花能夠在電極的第二端和電極管的第二端之間穿過，以便點燃燃料并從而產(chǎn)生火焰。電極管的第一端連接到火焰探測電路?；鹧嫣綔y電路向電極管提供電流。電極管的第二端構造成使得:當火焰建立起時，電流在電極管的第二端和殼體之間傳導，但當火焰不存在時，電流不在電極管的第二端和殼體之間傳導?？刂破鬟B接到電極管、燃料源和整流電流源?？刂破魈綔y電流在電極管的第二端和殼體之間的流動，并且如果發(fā)生電流流動，則停止整流電流向第一端子的流動。
[0010]在又另一個實施例中，提供了在高能點火器中同時進行點火和火焰探測的方法，所述高能點火器為具有燃料通道的類型，所述燃料通道具有接地的壁以及位于其中的火花桿，所述火花桿為具有中心電極和電極管的類型，其中中心電極和電極管形成火花末端。該方法包括:
[0011](a)向所述電極管提供電流，使得當鄰近所述火花末端處存在火焰時，電流將從所述電極管流到所述接地的壁；
[0012](b)向所述中心電極提供第一電勢；
[0013](c)向所述電極管提供第二電勢，其中所述第一電勢和第二電勢導致所述火花末端放出火花；
[0014](d)將燃料和空氣混合物引入所述通道，使得所述火花能夠點燃所述燃料和空氣混合物；
[0015](e)探測所述電流是否從所述電極管流到所述壁；以及
[0016](f)當所述電流被探測到時切斷所述第一電勢。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一個實施例的示意圖；
[0018]圖2是附圖1的裝置的具有部分不可見的壁的透視圖；
[0019]圖3是根據(jù)在圖1和2中示出的實施例的先導燃燒器末端的具有部分剖面的透視圖；
[0020]圖4是根據(jù)圖1和2的火花桿末端和火焰桿的具有部分剖面的透視圖；
[0021]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的先導燃燒器末端的具有部分剖面的透視圖；
[0022]圖6是根據(jù)本發(fā)明的又另一實施例的先導燃燒器末端的具有部分剖面的透視圖；
[0023]圖7是整流電流的圖解表示，該電流類似于當存在火焰時出現(xiàn)的穿過火焰桿-壁間隙的整流電流。
[0024]圖8是交流電流的圖解表示，該電流諸如當在根據(jù)本發(fā)明的HEI/FID系統(tǒng)中存在短路或故障時由火焰探測電路所探測的電流。
【具體實施方式】
[0025]以下說明和附圖闡明了在具有主燃燒器和先導燃燒器的爐中使用的類型的先導燃燒器或點火系統(tǒng)，所述主燃燒器將燃料和空氣混合物供給到該爐，所述先導燃燒器鄰近所述主燃燒器，其用于點燃燃料和空氣混合物。盡管本發(fā)明是在用于這種爐的先導燃燒器的背景下進行描述的，但將被理解的是，該獨創(chuàng)性的點火裝置可更寬廣地用作用于燃料的點火和火焰探測系統(tǒng)。
[0026]現(xiàn)在參考附圖1到4，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的點火裝置或先導燃燒器10先導燃燒器10具有殼體12。殼體12包括主管或管部分14、電子封殼16和燃料引入管18。管部分14具有包括第一端22和第二端24的壁20、以及由壁20界定的縱向燃料流動通道或燃料通道26。第一端22連接到電子封殼16，且壁20在第二端24處界定有開口28。在第一端22處或附近有密封裝置30，其密封燃料通道26使得燃料通道與電子封殼16不處于流體流動連通，從而燃料不會進入電子封殼16。
[0027]燃料引入管18與燃料源19及管部分14的縱向燃料流動通道26流體流動連通。通常，燃料-空氣混合物將通過管18導入通道26中，使得燃料-空氣混合物將沿大體縱向的方向朝第二端24和向外的開口 28流動。
[0028]火花桿31沿縱向通道26縱向延伸?；鸹U31具有延伸至電子封殼16中的第一端32和位于管部分14的第二端附近的第二端33?；鸹U31包括中心電極34、絕緣套或管37以及外部殼體或電極管40。中心電極34具有位于電子封殼16內(nèi)的第一端35，和位于管部分14的第二端24附近但與其間隔開從而位于管部分14內(nèi)部的第二端36。電極管40具有位于電子封殼16內(nèi)的第一端41，和位于管部分14的第二端24附近但與其間隔開從而位于管部分14內(nèi)部的第二端42。絕緣套37具有位于電子封殼16內(nèi)的第一端38，和位于管部分14的第二端24附近的第二端39，并且如圖