CN115247785A - 一种等离子裂化燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子裂化燃烧装置，包括依次套接的等离子发生器、一级裂化燃烧子装置、二级裂化燃烧子装置，一级裂化燃烧子装置的一端套接在离子发生器的火焰产生端，二级裂化燃烧子装置套接在一级裂化燃烧子装置的另一端；等离子发生器的中心轴、一级裂化燃烧子装置的中心轴、二级裂化燃烧子装置的中心轴重叠。将等离子产生的火焰沿腔体轴向设置，增加了燃烧与火焰接触的时间与长度，提高引燃率，在一级燃烧管上设置替代燃料管，使用煤粉以外的燃料进行燃料，扩大了燃料种类，提高了燃料器的利用率；在二级燃烧管上设置冷却块，加快了二级燃烧管的散热，同时提高了等离子裂化燃烧装置出口处的气体温度与流速，进一步提高燃烧率。

Description

一种等离子裂化燃烧装置

技术领域

本发明涉及燃烧技术领域，尤其是涉及一种等离子裂化燃烧装置。

背景技术

工业用燃烧器采用将煤粉在常温下引燃着火再到稳定燃烧。目前，在点火时采用等离子发生器引燃煤粉，等离子发生器产生的火焰前端、中端、末端的温度不同，煤粉接触不同火焰不同部位后能否被引燃的几率就不同，煤粉与火焰的截面接触，降低了煤粉的引燃几率；点火后燃烧阶段通过气流与煤粉的流动来推动燃烧，在煤粉燃烧过程中，如果燃烧不充分，会产生大量的有害气体，带来环境污染；同时燃烧器的表面热量过高会引起燃烧器爆炸，因此需要对燃烧器进行冷却，目前主要通过冷却气对燃烧器表面进行冷却，但冷却气同时会大幅降低燃烧器腔内的温度，降低了燃烧效率。

因此，如何提高引燃率、降低燃烧器表面温度，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子裂化燃烧装置，将等离子产生的火焰沿腔体轴向设置，增加了燃烧与火焰接触的时间与长度，提高引燃率，在一级燃烧管上设置替代燃料管，使用煤粉以外的燃料进行燃料，扩大了燃料种类，提高了燃料器的利用率；在二级燃烧管上设置冷却块，加快了二级燃烧管的散热，同时提高了等离子裂化燃烧装置出口处的气体温度与流速，进一步提高燃烧率。

本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种等离子裂化燃烧装置，包括依次套接的等离子发生器、一级裂化燃烧子装置、二级裂化燃烧子装置，一级裂化燃烧子装置的一端套接在离子发生器的火焰产生端，二级裂化燃烧子装置套接在一级裂化燃烧子装置的另一端；等离子发生器的中心轴、一级裂化燃烧子装置的中心轴、二级裂化燃烧子装置的中心轴重叠。

本发明进一步设置为：一级裂化燃烧子装置包括二级进风管、一级燃烧管、等离子底座，等离子底座固定安装在一级燃烧管的一端，等离子底座中间开有通孔，用于套接等离子发生器的火焰发生端，等离子底座上设置有一级进风管，用于给一级燃烧管内提供气流；一级燃烧管包括一级内管与一级外管，在一级内管与一级外管之间形成第一中空通道；一级外管上固定设置有二级进风管，二级进风管的管腔与第一中空通道相通，用于通过第一中空通道提供气流给二级裂化燃烧子装置。

本发明进一步设置为：在等离子底座内设置有环状气道、至少一个第一出风口，各第一出风口位于通孔内壁，并沿通孔壁径向分布，环状气道同时与一级进风管、各第一出风口相通，用于在一级进风管、环状气道、各第一出风口之间形成气流通道，各第一出风口、环状气道位于通孔中心轴的不同位置。

本发明进一步设置为：一级内管与一级外管，靠近二级裂化燃烧子装置套接处的端口，设置有第二出风口，靠近等离子底座的另一端口密封；一级进风管与二级进风管连接通，用于从二级进风管进风口进入的气流能够同时进入一级进风管腔、二级进风管腔。

本发明进一步设置为：一级裂化燃烧子装置还包括主煤粉管、次煤粉管，主煤粉管的管腔与一级燃烧管的管腔相通，用于给一级燃烧管腔内加入煤粉；次煤粉管与一级外管连接，次煤粉管的管腔与一级燃烧管的第一中空通道相通，用于给二级裂化燃烧子装置的管腔内加入煤粉，主煤粉管、次煤粉管分别与一级燃烧管的夹角小于90度。

本发明进一步设置为：次煤粉管与主煤粉管连接，用于从主煤粉管进煤口进入的煤粉能够同时进入一级裂化燃烧子装置的腔体、二级裂化燃烧子装置的腔体。

本发明进一步设置为：主煤粉管与一级燃烧管相接通处，位于等离子发生器产生的火焰前端或/和中端，用于在煤粉进入一级燃烧管的管腔后，充分燃烧。

本发明进一步设置为：一级裂化燃烧子装置还包括替代燃料管，替代燃料管设置在一级燃烧管上，替代燃料管的管腔与一级燃烧管的管腔相通，用于将替代燃料加入到一级燃烧管的管腔内，替代燃料管与一级燃烧管的夹角大于60度。

本发明进一步设置为：替代燃料管与一级燃烧管相接通处，位于等离子发生器产生的火焰中端或/和末端，用于在替代燃烧进入一级燃烧管的管腔后，充分燃烧。

本发明进一步设置为：二级裂化燃烧子装置包括冷却进风管、二级燃烧管、至少一个冷却块，二级燃烧管包括二级内管与二级外管，在二级内管与二级外管之间形成第二中空通道；二级外管上固定设置有冷却进风管，用于通过第二中空通道给二级燃烧管出口提供气流；在二级外管上设置至少一个冷却块，各冷却块与二级内管抵接或固定连接、并凸出于二级外管的外表面，用于对二级燃烧管散热的同时对冷却气流加热；冷却进风管位于二级外管靠近一级裂化燃烧子装置的一端。

与现有技术相比，本申请的有益技术效果为：

1.本申请通过将等离子发生器产生的火焰沿燃烧器轴线设置，延长了燃料与火焰接触的时间，提高了引燃率；

2.进一步地，本申请通过在等离子发生器径向设置多个气孔，均匀地为一级燃烧提供助燃气体，提高了燃料的燃烧热效率，实现节能；

3.进一步地，本申请通过在燃烧器的二级裂化室外壁，设置多个冷却块，通过冷却块一方面提高冷却气体的温度，从而提高燃烧器出口处的风速，增加燃烧；另一方面通过冷却块降低燃烧器壁温度，保证燃烧器安全。

附图说明

图1是本申请的一个具体实施例的燃烧装置结构示意图；

图2是本申请的一个具体实施例的燃烧装置剖面结构示意图；

图3是本申请的一个具体实施例的燃烧装置出口位置剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本申请的一种等离子裂化燃烧装置，如图1、2所示，包括等离子发生器（未图示）、一级裂化燃烧子装置1、二级裂化燃烧子装置2，一级裂化燃烧子装置1、二级裂化燃烧子装置2均为中空的管状结构；一级裂化燃烧子装置1的一端套接在离子发生器的火焰产生端，其另一端与二级裂化燃烧子装置2套接；等离子发生器的中心轴、一级裂化燃烧子装置1的中心轴、二级裂化燃烧子装置2的中心轴在同一轴线上，在本申请中简称为中心轴。

一级裂化燃烧子装置1包括一级燃烧管11、二级进风管12、等离子底座13、主煤粉管14、一级进风管15、次煤粉管16、替代燃料管17，等离子底座13固定安装在一级燃烧管11的一端，等离子底座13中间开有通孔133，通孔133的中心轴与一级燃烧管11的中心轴在同一轴线上，等离子发生器的火焰发生端套接在通孔133中，这样，等离子发生器产生的火焰沿一级燃烧管11的轴向延伸。

等离子底座13上设置有一级进风管15，用于给一级燃烧管11内提供气流；等离子底座13内设置有环状气道131、至少一个第一出风口132，各第一出风口132位于通孔133内壁、靠近一级燃烧管11的一端，沿通孔133内壁径向分布，用于沿径向360度给一级燃烧管11、等离子发生器提供气流，保证气流的均匀分布；环状气道131沿通孔133径向绕通孔133一圈，各第一出风口132、环状气道131位于通孔133中心轴上不同位置。

环状气道131的横截面为圆形，各第一出风口132沿各自的气道分别与环状气道131相通，环状气道131与一级进风管15相连通，从而在一级进风管15、环状气道131、各第一出风口132之间形成气流通道，从一级进风管15进入的气流，沿环状气道131分散后，从各第一出风口132流出，进入一级燃烧管11的管腔114中，实现气流在管腔114中的均匀分布。

一级燃烧管11包括一级内管112与一级外管111，在一级内管与一级外管之间形成第一中空通道113；一级外管112上固定设置有二级进风管12，靠近等离子座，二级进风管12的管腔121与第一中空通道113相通，用于通过第一中空通道113提供气流给二级裂化燃烧子装置，气流流过第一中空通道113时，由第一内管112的表面温度进行加热，有利于二级裂化燃烧子装置中燃料的燃烧。

在本实施例中，一级进风管15为折弯管，一端与二级进风管12连接，另一端连接到等离子座13上，连接到等离子座13的部分与中心轴的夹角为90度，同时，二级进风管12与中心轴的夹角也为90度，二级进风管12位于一级燃烧管11靠近等离子座13的一端。

一级内管112与一级外管111，在靠近二级裂化燃烧子装置套接处的端口，设置有第二出风口115，靠近等离子底座的另一端口密封；一级进风管15的管腔151与二级进风管12的管腔121相通，用于实现气流从二级进风管12的进风口进入管腔121后，分成二股，一股通过第一中空通道113到达第二出风口115后进入二级裂化燃烧子装置2，一股通过一级进风管15的管腔151、环状气道131、各第一出风口132进入一级燃烧管11的管腔114。

主煤粉管14与一级燃烧管11固定连接，二者的夹角小于90度，主煤粉管14的管腔141与管腔114相通，用于从管腔141进入的煤粉注入管腔114中，由等离子发生器产生的火焰引燃。管腔141与管腔114的连接位置，位于等离子发生器产生的火焰前端或/和中端，提高引燃效果，所述火焰前端是指火焰从等离子发生器出来的一端。

次煤粉管16与一级外管111连接，与一级燃烧管的夹角小于90度，次煤粉管16的管腔161与一级燃烧管的第一中空通道113相通，用于给二级裂化燃烧子装置2的管腔内加入煤粉，从次煤粉管腔161进入的煤粉通过第一中空通道113后由第二出风口115进入二级裂化燃烧子装置2的管腔内。

在本实施例中，次煤粉管16与主煤粉管14相连接，次煤粉管16为折弯管，其一端连接主煤粉管14，另一端连接到一级外管111，次煤粉管16的管腔161、主煤粉管14的管腔141、第一中空通道113相通，从主煤粉管14进口处注入的煤粉，在管腔141内分成二股，一股直接注入管腔114中，另一股通过管腔161、第一中空通道113流入二级裂化燃烧子装置的腔体。

在本申请的一个实施例中，一级裂化燃烧子装置1还包括替代燃料管17，替代燃料管17设置在一级燃烧管11上，替代燃料管17的管腔171与一级燃烧管11的管腔114相通，用于将替代燃料加入到一级燃烧管11的管腔114内，替代燃料管17与一级燃烧管11的夹角大于60度，在本实施例中，替代燃料管17与一级燃烧管11的夹角为90度。

替代燃料管17的管腔171与一级燃烧管的管腔114相接通处，位于等离子发生器产生的火焰中端或/和末端，用于在替代燃烧进入一级燃烧管的管腔114后，能够充分燃烧。

在本申请的一个实施例中，主煤粉管14、次煤粉管16位于一级燃烧管11外表面沿轴向的第一侧，二级进风管12、替代燃料管17位于一级燃烧管11外表面沿轴向的第二侧，第一侧、第二侧之间的夹角小于等于180度。

如图2、3所示，二级裂化燃烧子装置2包括二级燃烧管21、冷却进风管23、至少一个冷却块22，二级燃烧管21包括二级内管212与二级外管211，在二级内管212与二级外管211之间形成第二中空通道213，第二中空通道213在二级燃烧管21远离一级燃烧管11的一端设有第三出风口216，第三出风口216与第二中空通道213之间具有楔形气道215，楔形气道215的大开口端与第二中空通道213相通，其小开口端与第三出风口216相通。

二级外管211上固定设置有冷却进风管23，位于二级外管211靠近一级裂化燃烧子装置1的一端，用于通过第二中空通道213给二级燃烧管2的第三出风口216处提供气流；冷却气流经过第二中空通道213时，二级燃烧管21给冷却气流加热，增加了气流在第二中空通道213的流速，相应地提高了在气流第三出风口216处的流速，提高出口处的燃烧率。

在二级燃烧管21的出口处，二级外管211上设置有梯形块217，梯形块217的一个梯面与二级内管212之间形成楔形气道215、第三出风口216。

在本申请的一个具体实施例中，楔形气道215、第三出风口216的宽度能够调节，从而调节出风口的风量。

在二级外管211上沿中心轴的轴向、径向均匀设置N个冷却块22，各冷却块22与二级内管212抵接或固定连接、并凸出于二级外管211的外表面，冷却块22与二级外管211固定连接，用于将二级内管212上的热量快速传递出来，加快散热，提高第二中空通道213中的冷却气体温度。

在本申请的一个具体实施例中，冷却块为长方块、圆柱块或任意形状的块状结构。

本申请的实施原理是：煤粉从主煤粉管注入一级燃烧管的管腔，由等离子器产生的火焰引燃，在一级进风管气流的推动下，进入二级燃烧管管腔，二级进风管气流从一级燃烧管的第二出风口流出，进一步推动点燃后的煤粉沿二级燃烧管的管腔向出口处流动，为防止一级燃烧管、二级燃烧管的管体过热，一级进风管的气流给一级燃烧管体降温，同样，二级进风管的气流给二级燃烧管体降温，在降温的同时气流温度升高，增加了煤粉的燃烧。

从替代燃烧管进入的替代燃料，直接接触到由等离子器产生的火焰中、末端，提高引燃的几率，扩大了燃烧器的燃料种类，提高了燃烧器的利用率。

二级燃烧管上设置冷却块，加快的散热效率，提高了出风口处气体温度，加快了出风口处的气体流速。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子裂化燃烧装置，其特征在于：包括依次套接的等离子发生器、一级裂化燃烧子装置、二级裂化燃烧子装置，一级裂化燃烧子装置的一端套接在离子发生器的火焰产生端，二级裂化燃烧子装置套接在一级裂化燃烧子装置的另一端；等离子发生器的中心轴、一级裂化燃烧子装置的中心轴、二级裂化燃烧子装置的中心轴重叠。

2.根据权利要求1所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：一级裂化燃烧子装置包括二级进风管、一级燃烧管、等离子底座，等离子底座固定安装在一级燃烧管的一端，等离子底座中间开有通孔，用于套接等离子发生器的火焰发生端，等离子底座上设置有一级进风管，用于给一级燃烧管内提供气流；一级燃烧管包括一级内管与一级外管，在一级内管与一级外管之间形成第一中空通道；一级外管上固定设置有二级进风管，二级进风管的管腔与第一中空通道相通，用于通过第一中空通道提供气流给二级裂化燃烧子装置。

3.根据权利要求2所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：在等离子底座内设置有环状气道、至少一个第一出风口，各第一出风口位于通孔内壁，并沿通孔壁径向分布，环状气道同时与一级进风管、各第一出风口相通，用于在一级进风管、环状气道、各第一出风口之间形成气流通道，各第一出风口、环状气道位于通孔中心轴的不同位置。

4.根据权利要求2所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：一级内管与一级外管，靠近二级裂化燃烧子装置套接处的端口，设置有第二出风口，靠近等离子底座的另一端口密封；一级进风管与二级进风管连接通，用于从二级进风管进风口进入的气流能够同时进入一级进风管腔、二级进风管腔。

5.根据权利要求2所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：一级裂化燃烧子装置还包括主煤粉管、次煤粉管，主煤粉管的管腔与一级燃烧管的管腔相通，用于给一级燃烧管腔内加入煤粉；次煤粉管与一级外管连接，次煤粉管的管腔与一级燃烧管的第一中空通道相通，用于给二级裂化燃烧子装置的管腔内加入煤粉，主煤粉管、次煤粉管分别与一级燃烧管的夹角小于90度。

6.根据权利要求5所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：次煤粉管与主煤粉管连接，用于从主煤粉管进煤口进入的煤粉能够同时进入一级裂化燃烧子装置的腔体、二级裂化燃烧子装置的腔体。

7.根据权利要求5所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：主煤粉管与一级燃烧管相接通处，位于等离子发生器产生的火焰前端或/和中端，用于在煤粉进入一级燃烧管的管腔后，充分燃烧。

8.根据权利要求2所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：一级裂化燃烧子装置还包括替代燃料管，替代燃料管设置在一级燃烧管上，替代燃料管的管腔与一级燃烧管的管腔相通，用于将替代燃料加入到一级燃烧管的管腔内，替代燃料管与一级燃烧管的夹角大于60度。

9.根据权利要求8所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：替代燃料管与一级燃烧管相接通处，位于等离子发生器产生的火焰中端或/和末端，用于在替代燃烧进入一级燃烧管的管腔后，充分燃烧。

10.根据权利要求1所述等离子裂化燃烧装置，其特征在于：二级裂化燃烧子装置包括冷却进风管、二级燃烧管、至少一个冷却块，二级燃烧管包括二级内管与二级外管，在二级内管与二级外管之间形成第二中空通道；二级外管上固定设置有冷却进风管，用于通过第二中空通道给二级燃烧管出口提供气流；在二级外管上设置至少一个冷却块，各冷却块与二级内管抵接或固定连接、并凸出于二级外管的外表面，用于对二级燃烧管散热的同时对冷却气流加热；冷却进风管位于二级外管靠近一级裂化燃烧子装置的一端。

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