CN201180991Y - 一种常明灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于工业加热炉燃烧器的常明灯，以解决采用现有电点火系统和火焰监测系统各自独立设置的方案而使常明灯体积较大、不便于安装等问题。本实用新型沿稳焰罩(1)的轴心线设置1根电极(5)，在稳焰罩(1)与外管(3)之间设有燃气喷头组件(2)，外管与电极之间设有内管(6)。常明灯的电点火/火焰监测装置由通/断电转换控制器、信道接触转换器、高能点火器、电离子火焰监测器和电缆等组成；信道接触转换器通过公用电缆与电极相连。本实用新型采用由1根电极和1套电点火/火焰监测装置组成的电点火和火焰监测系统，使常明灯的电点火、火焰监测和主烧嘴伴燃三种功能实现了一体化。

Description

一种常明灯

技术领域

本实用新型涉及一种用于工业加热炉燃烧器的常明灯。

背景技术

随着工业燃烧设备制造与操作水平的提高，近些年来国内外较先进的用于工业加热炉燃烧器的常明灯多配有电点火系统及火焰监测系统，但电点火系统和火焰监测系统都是各自独立地设置，常明灯需要安装电点火和火焰监测2个电极；相关的专利有CN2078849U、CN2697485Y和CN2856751Y等。存在的主要问题是：使常明灯的体积较大，不便于安装，总投资较高。此外，独立安装的火焰监测系统的火焰监测电极因与稳焰罩等部件不同轴，由于被监测火焰大小的变化，火焰监测电极不能始终处于被监测的火焰之中，所以对常明灯火焰不能可靠地实时监测；常明灯仍然存在着突然熄火引起爆燃、爆炸之隐患。独立安装的电点火系统的电点火电极，其位于稳焰罩之内的部分由于长期处于高温火焰中，易发生氧化、结焦现象而失去电点火功能；不得不另设自动伸缩机构，进而又使常明灯的成本大大增加，从而失去实用性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种常明灯，以解决采用现有电点火系统和火焰监测系统各自独立设置的方案而使常明灯体积较大、不便于安装、总投资较高等问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：一种常明灯，包括稳焰罩、外管和设于这些部件之内的电极，以及电点火/火焰监测装置，稳焰罩上设有一次风孔、二次风孔和三次风孔槽，外管上设有进气管，其特征在于：电极沿稳焰罩的轴心线设置1根，稳焰罩与外管之间设有燃气喷头组件，外管与电极之间设有内管，外管与内管之间形成环形燃气通道，燃气喷头组件由燃气喷头和预混孔板组成，燃气喷头与外管和内管相连，预混孔板与稳焰罩相连，燃气喷头上设有供电极穿过的中心孔，中心孔的周围开设有与环形燃气通道相连通的喷气孔，预混孔板上开设有预混孔，电极的尾部由内管伸出，围绕电极设有绝缘件；

所述的常明灯电点火/火焰监测装置，设有通/断电转换控制器、信道接触转换器、高能点火器和电离子火焰监测器，通/断电转换控制器与信道接触转换器之间设有第一控制电缆，与高能点火器之间设有第二控制电缆，信道接触转换器与高能点火器之间设有高压电缆，与电离子火焰监测器之间设有信号电缆，信道接触转换器上设有公用电缆，与电极的尾部相连。

采用本实用新型，具有如下的有益效果：(1)本实用新型常明灯的电点火与火焰监测采用同一根电极，与1套电点火/火焰监测装置组成了电点火和火焰监测系统，通过机电复合和线路转换实现了电点火/火焰监测信号的信道分时复用，使常明灯的电点火、火焰监测和主烧嘴伴燃三种功能实现了一体化。由于常明灯只设置1根电极，其径向尺寸以及体积大大减小，因而可以灵活、方便地安装于燃烧器上，并节省设备占用空间。电点火和火焰监测系统简化为1套，使常明灯系统的总体结构简单，总投资较少、经济实用，具有良好的性能价格比；(2)电极与稳焰罩同轴，所以常明灯稳焰罩内的火焰无论是长短、强弱，电极位于稳焰罩之内的部分始终都能处于整个火焰中，使火焰实时监测的可靠性、灵敏度较高。燃气喷头上的喷气孔具有节流作用，燃气由喷气孔喷出时形成冷却区，可以冷却电极位于稳焰罩之内的部分，消除这一区段电极的高温氧化腐蚀及结焦现象，使电点火以及火焰监测功能更可靠。电极为固定式，不必设置自动伸缩之类的机构，结构简单、成本低；(3)常明灯采用了外混式结构(指燃气与空气进入稳焰罩混合后再燃烧)，采用多级配风技术(指由预混孔板上的预混孔和稳焰罩上的一次风孔、二次风孔和三次风孔槽通入空气与燃气混合)，空燃比(空气与燃气的质量之比)易于调节，火焰刚直有力而且稳定，无脱火或回火现象，有利于可靠地监测；(4)电点火/火焰监测装置和常明灯在机械结构上分开设置，通过与常明灯电极相连的1根公用电缆完成电点火/火焰监测信号的远距离传送，能避免常明灯的火焰所产生的高温对电点火/火焰监测装置中电子元器件的不利影响，提高其使用寿命和可靠性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本实用新型要求保护的范围。

附图说明

图1是本实用新型常明灯沿轴向的剖视图。

图2是本实用新型常明灯电点火/火焰监测装置的电路原理方框图。

图3是燃气喷头组件的预混孔板与常明灯的轴向相垂直的结构示意图。

图4是方槽与半圆孔形三次风孔槽的示意图。

图5是圆柱形防护紧固件的示意图。

图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的常明灯设有稳焰罩1、外管3和设于这些部件之内的电极5，以及电点火/火焰监测装置(参见图2)。电极5沿稳焰罩1的轴心线设置1根，它通常采用圆钢制造。稳焰罩1接地，其上设有一次风孔101、二次风孔102和三次风孔槽103，均匀分布。稳焰罩1以及一次风孔101、二次风孔102和三次风孔槽103的结构、尺寸选择属常规技术。其中三次风孔槽103的形状可以是三角锯齿形(如图1、图3所示)，也可以是方槽与半圆孔形(如图4所示)。外管3上设有进气管4，其轴心线与常明灯轴向的夹角β一般为30～90度。进气管4一般是焊接于外管3上，其软管接头内嵌有燃气滤网41，用于过滤燃气中的杂质，防止堵塞。

稳焰罩1与外管3之间设有燃气喷头组件2。外管3与电极5之间设有内管6，外管3与内管6之间形成环形燃气通道7。在外管3的尾部环绕内管6设有圆环形的封头板10，并焊接密封。

燃气喷头组件2由燃气喷头204和预混孔板203组成。燃气喷头204一般为圆柱体形，与外管3和内管6相连，通常采用焊接；预混孔板203与稳焰罩1相连，通常采用焊接或螺纹连接。燃气喷头204上设有中心孔205，主要供电极5(和围绕电极5设置的绝缘件)穿过。中心孔205的周围开设有与环形燃气通道7相连通的喷气孔202；预混孔板203上开设有预混孔201。

参见图1，燃气喷头组件2燃气喷头204上的喷气孔202一般平行于常明灯的轴向；喷气孔202的直径一般为0.5～4毫米、数量一般为1～6个。预混孔板203与常明灯的轴向相倾斜，其形状为圆台面形。预混孔板203上预混孔201的轴心线与常明灯轴向的夹角α一般为0～60度，预混孔201的直径一般为2～10毫米、数量一般为2～8个。

参见图3，燃气喷头组件2的预混孔板203还可以与常明灯的轴向相垂直，其形状为圆环形平板。此时预混孔板203上的预混孔201一般是平行于常明灯的轴向，预混孔201的直径同样为2～10毫米、数量同样为2～8个。燃气喷头204上喷气孔202的结构、尺寸、数量与图1所示预混孔板203与常明灯的轴向相倾斜设置时的相同。

上述的喷气孔202和预混孔201，一般都是均匀分布。

参见图1，在内管6的尾部设有电缆接头管8；电极5的尾部由内管6伸出，伸入至电缆接头管8内。电缆接头管8为常规部件，一般是焊接于内管6的尾部。图1所示的常明灯，电极5设于常明灯稳焰罩1至电缆接头管8的区间，与稳焰罩1以及内管6、外管3、燃气喷头组件2、电缆接头管8同轴。图1所示电极5的头部为斜头，与常明灯轴向的夹角γ一般为30～60度。采用这样的结构，是为了在电点火时强化电极5的头部向稳焰罩1的放电。在稳焰罩1的内直径小于20毫米时，电极5的头部也可以采用常规的直头结构。

图1所示常明灯，电极5在位于头部至燃气喷头204的区段上设有防护紧固件501。防护紧固件501为一金属块，形状为圆台形(如图1所示)或圆柱形(如图5所示)，焊接于电极5上。在从防护紧固件501至电极5尾部的区段围绕电极5设有绝缘件。图1所示的绝缘件，由头部绝缘件91、中部绝缘件92和尾部绝缘件93组成，通过凹凸结构相连，围绕电极5设于燃气喷头204上的中心孔205、内管6以及电缆接头管8之内。在位于电缆接头管8内的电极5的尾部设有电极紧固件11(例如与电极5尾部的螺纹相连的螺母)，将各绝缘件紧固于防护紧固件501至电极5的尾部之间，同时与电极5紧固成一体。该电极5与绝缘件的组合体再通过设于电缆接头管8内的卡环12-凹槽结构固定于常明灯内。绝缘件的材料一般为陶瓷。上述的防护紧固件501最好是采用圆台形的；当向稳焰罩1内通入水蒸气或吹扫水进行清洗时，这种结构具有防水作用，防止水进入围绕电极5设置的绝缘件内。

参见图2，常明灯的电点火/火焰监测装置，设有通/断电转换控制器15、信道接触转换器16、高能点火器17和电离子火焰监测器18。通/断电转换控制器15与信道接触转换器16之间设有第一控制电缆20，与高能点火器17之间设有第二控制电缆21。信道接触转换器16与高能点火器17之间设有高压电缆23，与电离子火焰监测器18之间设有信号电缆22。信道接触转换器16上设有公用电缆19，与电极5的尾部相连。图2所示，公用电缆19的端部设有压紧接头14，通过压紧接头14与常明灯电缆接头管8的连接，而将公用电缆19与电极5的尾部相连。采用上述的压紧接头14与电缆接头管8的连接方式，可以实现常明灯与电点火/火焰监测装置的快速装卸。图2中示出常明灯的局部，以附图标记13表示。上述电点火/火焰监测装置中的所有电子元器件以及电缆线等，均可市购获得。例如，信道接触转换器16可以使用电动控制的两位式多触点转换器，高能点火器17可以使用220V.AC交流固定式高能点火器，或使用便携式/固定式直流脉冲电子点火器。

上述的电点火/火焰监测装置与常明灯的电极5组成1套系统，同时具备电点火和火焰监测功能，同时常明灯仍保留主烧嘴伴燃功能。通过以下结合图1、图2对本实用新型操作过程的说明，可以进一步地表明这一点。

参见图1，开工点火操作时，燃气由进气管4进入外管3与内管6之间的环形燃气通道7，经燃气喷头204上的喷气孔202喷出，与由预混孔板203上的预混孔201喷出的空气预混后，再在稳焰罩1内与由一次风孔101、二次风孔102和三次风孔槽103进入的空气混合。此时，参见图2，电点火/火焰监测装置的通/断电转换控制器15通电，将由高能点火器17、高压电缆23、信道接触转换器16、公用电缆19和电极5组成的电点火信道接通。高能点火器17输出点火高压，在该电点火信道内传输至电极5，由电极5的头部向常明灯的稳焰罩1放电、产生点火火花，将稳焰罩1内的燃气与空气混合气体点燃，使常明灯开始正常工作，与主烧嘴伴燃。

常明灯正常工作后，通/断电转换控制器15和高能点火器17同时断电，将上述的电点火信道断开，使电点火操作停止；同时，系统自动进入火焰监测状态，将由电离子火焰监测器18、信号电缆22、信道接触转换器16、公用电缆19和电极5组成的火焰监测信道接通。常明灯火焰所产生的电离子信号由电极5探测，并形成火焰离子电流，在火焰监测信道内传输至电离子火焰监测器18，由电离子火焰监测器18对燃烧火焰进行监测。常明灯进行电点火操作时，火焰监测信道自动断开，火焰监测操作停止。当常明灯因某种原因而非正常熄火时，电离子火焰监测器18可以报警和切断燃气，并且由通/断电转换控制器15控制，使电点火信道重新接通进行电点火。

本实用新型常明灯所使用的燃气可以是炼油厂瓦斯气、液化石油气等，燃气压力一般为0.05～0.3MPa。常明灯的电点火电压为2～20千伏特，电点火火花能量为0.5～20焦耳，设计负荷为1×10⁵～3×10⁵千焦耳/小时。

本实用新型可用于石油化工和煤炭化工等领域的工业加热炉燃烧器；例如用于石油化工行业的各种管式加热炉燃烧器、合成氨工业的合成氨气化炉燃烧器。

Claims (4)

1、一种常明灯，包括稳焰罩(1)、外管(3)和设于这些部件之内的电极(5)，以及电点火/火焰监测装置，稳焰罩(1)上设有一次风孔(101)、二次风孔(102)和三次风孔槽(103)，外管(3)上设有进气管(4)，其特征在于：电极(5)沿稳焰罩(1)的轴心线设置1根，稳焰罩(1)与外管(3)之间设有燃气喷头组件(2)，外管(3)与电极(5)之间设有内管(6)，外管(3)与内管(6)之间形成环形燃气通道(7)，燃气喷头组件(2)由燃气喷头(204)和预混孔板(203)组成，燃气喷头(204)与外管(3)和内管(6)相连，预混孔板(203)与稳焰罩(1)相连，燃气喷头(204)上设有供电极(5)穿过的中心孔(205)，中心孔(205)的周围开设有与环形燃气通道(7)相连通的喷气孔(202)，预混孔板(203)上开设有预混孔(201)，电极(5)的尾部由内管(6)伸出，围绕电极(5)设有绝缘件；

所述的常明灯电点火/火焰监测装置，设有通/断电转换控制器(15)、信道接触转换器(16)、高能点火器(17)和电离子火焰监测器(18)，通/断电转换控制器(15)与信道接触转换器(16)之间设有第一控制电缆(20)，与高能点火器(17)之间设有第二控制电缆(21)，信道接触转换器(16)与高能点火器(17)之间设有高压电缆(23)，与电离子火焰监测器(18)之间设有信号电缆(22)，信道接触转换器(16)上设有公用电缆(19)，与电极(5)的尾部相连。

2、根据权利要求1所述的常明灯，其特征在于：喷气孔(202)的直径为0.5～4毫米、数量为1～6个，预混孔板(203)与常明灯的轴向相倾斜，预混孔板(203)上预混孔(201)的轴心线与常明灯轴向的夹角α为0～60度，预混孔(201)的直径为2～10毫米、数量为2～8个。

3、根据权利要求1所述的常明灯，其特征在于：喷气孔(202)的直径为0.5～4毫米、数量为1～6个，预混孔板(203)与常明灯的轴向相垂直，预混孔板(203)上的预混孔(201)平行于常明灯的轴向，预混孔(201)的直径为2～10毫米、数量为2～8个。

4、根据权利要求1或2或3所述的常明灯，其特征在于：电极(5)的头部为斜头，与常明灯轴向的夹角γ为30～60度。

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