CN102494339B - 一种等离子无油点火分级燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种等离子无油点火分级燃烧器，包括等离子发生器和燃烧器，燃烧器内布置有煤粉气流导向叶片组，导向叶片组至少包括2个导向叶片，导向叶片以燃烧器中心线为轴，环向布置，导向叶片之间存在间隙。本技术方案，在燃烧器内部布置了煤粉气流的导向叶片组，导向叶片组可以对一次风煤粉气流进行分级，又由于该导向叶片组内的叶片之间存在间隙，煤粉气流可以通过叶片之间的间隙流动，强化了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，提高了点火的成功率和稳定燃烧的效果。

Description

一种等离子无油点火分级燃烧器

技术领域

本发明属于热力锅炉领域，涉及锅炉的燃烧系统，尤其涉及一种等离子无油点火分级燃烧器。

背景技术

传统的电站锅炉点火普遍采用的方式为油枪点火。锅炉点火启动时先点燃油枪，油在炉膛中燃烧一定时间后将炉膛加热到煤粉气流的着火温度，此时将煤粉吹入炉膛进行油煤混烧。当锅炉达到50%以上负荷，煤粉气流可以稳定燃烧时，将燃料油逐渐切除，完成锅炉点火启动过程。为了节约成本，降低电站锅炉的燃料油耗量，国内外很多公司开发了多种等离子无油点火燃烧器，并在很多电站锅炉上得到广泛的应用。

等离子无油点火燃烧器是一种内部燃烧的装置，由于等离子发生器的功率较小（一般等离子发生器的功率为90～120KW），不足以直接点燃锅炉主燃烧器的全部一次风煤粉气流，所以现有等离子无油点火燃烧器的设计思想之一为“分级点火、逐级放大”，即由等离子发生器喷出高温等离子体在燃烧器内点燃部分煤粉，形成新的、热功率较大些的点火源，再去点燃另外一部分煤粉，形成另一个更大些的点火源，最终采用这种“分级点火、逐级放大”的方式，点燃主燃烧器的全部一次风煤粉气流。所以等离子无油点火燃烧器的设计优劣对于高温等离子体点燃一次风煤粉气流成功与否十分关键。

现有的分级燃烧器内部，多采用金属薄壁圆筒的分级结构。已点燃的煤粉气流和未点燃的煤粉气流只能在圆筒出口处发生掺混，圆筒的长度和半径，只能通过试验和经验来确定，造成对不同煤种的适应性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子无油点火分级燃烧器，能够通过“分级点火、逐级放大”的方式，使用功率较小的等离子发生器直接点燃锅炉的一次风煤粉气流。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案予以实现：一种等离子无油点火分级燃烧器，包括等离子发生器和燃烧器，燃烧器内至少布置有一组导向叶片组，导向叶片组至少包括2个导向叶片，导向叶片以燃烧器中心线为轴，环向布置，导向叶片之间存在间隙。本技术方案，在燃烧器内部布置了煤粉气流的导向叶片组，导向叶片组可以对一次风煤粉气流进行分级，等离子发生器喷出的高温等离子体在煤粉气流导向叶片组所包含的空间内点燃一部分一次风煤粉气流，并在叶片组的末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，点燃剩余的一次风煤粉气流。又由于该导向叶片组内的叶片之间存在间隙，煤粉气流可以通过叶片之间的间隙流动，强化了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，提高了点火的成功率和稳定燃烧的效果。

导向叶片上连接有活动导杆，活动导杆用于将各导向叶片送到燃烧器中部组成导向叶片组。燃烧器作为点火燃烧器使用时，一组叶片同时推入燃烧器，对燃烧器内的煤粉气流进行分级，采用等离子发生器“逐级点火、分级放大”方式点燃煤粉气流；待该燃烧器作为主燃烧器使用时，抽出等离子发生器，这时煤粉气流的导向叶片组可以维持原状继续对煤粉气流分级，也可以从燃烧器中抽出，不对煤粉气流进行分级。

N个煤粉气流导向叶片（数字N≥2）以燃烧器中心线为轴，环向布置，构成一个叶片组。叶片组的特例情况为该组中只包括一个叶片，该叶片为开口的圆筒形状，横截面形状为英文字母“C”形。导向叶片的数量优选为4~6个。

活动导杆径向穿进燃烧器，可以带动导向叶片径向活动，导向叶片具有与燃烧器内壁相同的曲率半径。煤粉气流的导向叶片为狭长的弯曲弧面形状，弯曲弧面的平面展开形状为矩形、平行四边形、梯形或者其他几何外形。煤粉气流的导向叶片的弯曲边的曲率半径以燃烧器喷口的曲率半径为最佳值。煤粉气流导向叶片的特例情况为平面矩形、平面平行四边形、平面梯形或者其他几何外形。点火时，活动导杆将导向叶片送到燃烧器中部组成导向叶片组，点火完成后，待该燃烧器作为主燃烧器使用时，可以抽出活动导杆至导向叶片紧贴在燃烧器内壁。

活动导杆从燃烧器的轴向插入燃烧器中，可以带动导向叶片轴向活动。

该叶片组以燃烧器中心线为轴，环向布置，可以包围（或近似包围）形如棱柱体、圆柱体、圆台体或者其他几何外形的立体空间，该立体空间与燃烧器同轴向布置。

该组中的叶片可以分别以某些点为圆心，以圆弧往复运动方式，旋转插入燃烧器或者抽出至叶片紧贴在燃烧器内壁为止。

本发明设计的煤粉气流导向叶片，及若干上述导向叶片按照本发明设计的编组方法形成的煤粉气流导向叶片组，加强了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，提高了等离子无油点火的成功率和稳定燃烧的效果。

本发明的优点是：一种等离子无油点火分级燃烧器，包括等离子发生器和燃烧器，在锅炉点火时，该系统利用高温等离子体直接点燃煤粉气流，不用燃料油烘炉，具有很高的节油效果。通过燃烧器内部的煤粉气流导向叶片组的设计，加强了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，强化煤粉气流的点燃和稳燃效果。本发明，概念明晰，结构简单，设计合理，投资和运行费用适中，性价比高，具有不使用燃料油的优点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是实施例1和2的等离子无油点火分级燃烧器示意图；

图2是图1的A向视图，是实施例1点火时叶片组在燃烧器中的形态示意图；

图3是点火前，实施例1的叶片组在燃烧器中收起的形态示意图；

图4是实施例1和实施例2的导向叶片的三视图；

图5是图1的A向视图，是实施例2点火时叶片组在燃烧器中的形态示意图；

图6是点火前，实施例2的叶片组在燃烧器中收起的形态示意图；

图7是实施例3的等离子无油点火分级燃烧器示意图；

图8是实施例3的导向叶片的三视图；

图9是图7的B向视图，是实施例3的叶片组在燃烧器中的形态示意图。

具体实施方式

以下结合实例来具体说明本发明。

实施例1

参照图1、图2、图3和图4，本发明的一种等离子无油点火分级燃烧器，包括等离子发生器1和燃烧器2。在燃烧器2内布置有2组导向叶片组3，该导向叶片组3包含4个导向叶片5，导向叶片5之间均存在间隙，导向叶片为弧面形状，曲率半径和燃烧器喷口曲率半径相同，导向叶片5弧面的圆心在燃烧器内，导向叶片5上连接有活动导杆4。导向叶片组3和燃烧器2同轴向布置。如图2所示，活动导杆4径向穿进燃烧器2，可以带动导向叶片5径向活动，该径向活动是线性的往复运动。

点火前，如图3所示，导向叶片5收起，贴在燃烧器内壁。当锅炉点火时，如图2所示，活动导杆4推动导向叶片组3的4个导向叶片全部推入燃烧器中部。该叶片组可将煤粉气流分成两部分（或近似分成两部分）。等离子发生器1从轴向插入燃烧器2，等离子发生器1喷出的高温等离子体充盈在第1组叶片组3所包围的空间内，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在该叶片组末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃新进入第2组叶片组3内的煤粉气流，并在第2组叶片组末端形成更大的点火源，这个点火源进入锅炉炉膛，并点燃上一层煤粉气流，最终在锅炉炉膛内形成一个大火球。

该叶片组3内的导向叶片5之间均存在间隙，煤粉气流可以通过导向叶片5之间的间隙流动，强化了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，提高了等离子无油点火的成功率和稳定燃烧的效果。

待锅炉点火完毕，该燃烧器作为主燃烧器使用时，将等离子发生器1抽出燃烧器。导向叶片组3可以继续分级煤粉气流，也可以通过活动导杆4抽出至导向叶片5紧贴在燃烧器内壁为止。

实施例2

参照图1、图4、图5和图6，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，导向叶片组3包含6个煤粉气流导向叶片5，导向叶片5的曲率半径与燃烧器喷口的曲率半径相同，导向叶片5弧面的圆心在在燃烧器内，每个煤粉气流导向叶片5分别以某圆心点6为圆心（圆心点6为叶片5的旋转中心），以圆弧往复运动方式插入燃烧器2。该叶片组3可将煤粉气流分成两部分（或近似分成两部分）。等离子发生器1轴向插入导向叶片组3所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在该导向叶片组3末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。

该叶片组3内的导向叶片5之间均存在间隙，煤粉气流可以通过导向叶片5之间的间隙流动，强化了燃烧器内部已点燃煤粉和未点燃煤粉的掺混，强化了高温烟气的回流和卷吸，使更多的煤粉受到加热，提高了等离子无油点火的成功率和稳定燃烧的效果。

待锅炉点火完毕，该燃烧器作为主燃烧器使用时，可将等离子发生器1抽出燃烧器。导向叶片组3可以继续分级煤粉气流，也可以旋转抽出至导向叶片5紧贴在燃烧器内壁为止。

实施例3

参照图7、图8和图9，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，导向叶片组3包含5个煤粉气流导向叶片5，导向叶片5的曲率半径与燃烧器喷口的曲率半径相同，导向叶片5弧面的圆心在在燃烧器外，活动导杆4推动导向叶片组3从燃烧器轴向插入燃烧器，也可以通过活动导杆4将导向叶片组3从燃烧器轴向抽出，即导向叶片3从轴向（图9中垂直纸面方向）插入或者抽出燃烧器。该叶片组3可将煤粉气流分成两部分（或近似分成两部分）。等离子发生器1轴向插入叶片组3所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在该叶片组3末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。

Claims (6)

1.一种等离子无油点火分级燃烧器，包括等离子发生器（1）和燃烧器（2），其特征在于，所述的燃烧器（2）内至少布置有一组导向叶片组（3），所述导向叶片组（3）至少包括2个导向叶片（5），在燃烧器（2）内部环向布置，导向叶片（5）之间存在间隙；导向叶片为弧面形；所述导向叶片（5）上连接有活动导杆（4），所述活动导杆（4）用于将各导向叶片（5）送到燃烧器（2）中部组成导向叶片组（3）；待锅炉点火完毕，可将等离子发生器（1）抽出燃烧器（2），导向叶片组（3）可以继续分级煤粉气流，也可以通过活动导杆（4）抽出至导向叶片（5）紧贴在燃烧器内壁为止。

2.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧器，其特征在于，所述活动导杆（4）径向穿进燃烧器（2），可以带动导向叶片（5）径向活动，所述导向叶片（5）具有与燃烧器内壁相同的曲率半径。

3.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧器，其特征在于，所述活动导杆（4）从燃烧器（2）的轴向插入燃烧器（2）中，可以带动导向叶片（5）轴向活动。

4.根据权利要求1或3所述的等离子无油点火分级燃烧器，其特征在于，所述导向叶片（5）为狭长的弯曲弧面形状，导向叶片（5）的弧面弯曲半径与燃烧器内壁的曲率半径相同，弯曲弧面的平面展开形状为矩形或梯形。

5.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧器，其特征在于，导向叶片（5）弧面的圆心在燃烧器（2）内或者在燃烧器（2）外。

6.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧器，其特征在于，导向叶片组（3）为两组以上。

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