CN102494337B - 一种等离子无油点火分级燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子无油点火分级燃烧系统，包括等离子发生器和燃烧器，燃烧器内布置有分级燃烧套筒，分级燃烧套筒具有套筒主体，套筒主体与燃烧器同轴向或者平行布置，在套筒主体的外壁面上，沿周向布置有扩锥体。采用本技术方案，因为套筒主体的出口有扩锥体外形的存在，增加了分级燃烧套筒出口端面上的周界长度，可以在套筒主体的出口处形成比没有扩锥体外形更加强烈的卷吸，能够建立起稳定的高温烟气回流区，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，提高了点火的成功率，并起到了稳定燃烧的效果。

Description

一种等离子无油点火分级燃烧系统

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系统。

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。

现有等离子无油点火分级燃烧系统中的燃烧器，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在圆筒出口处发生掺混，掺混效果差，造成煤粉气流的点燃和稳燃效果也差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种点火成功率高、稳定燃烧效果好的等离子无油点火分级燃烧系统。

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系统，包括等离子发生器和燃烧器，燃烧器内布置有分级燃烧套筒，分级燃烧套筒具有套筒主体，套筒主体与燃烧器同轴向布置，在套筒主体的外壁面上，沿周向布置有扩锥体。采用本技术方案，因为套筒主体的出口有扩锥体外形的存在，增加了分级燃烧套筒出口端面上的周界长度，当一次风煤粉气流吹过分级燃烧套筒时，可以在套筒主体的出口处形成比没有扩锥体外形更加强烈的卷吸，能够建立起稳定的高温烟气回流区，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，使更多的煤粉受到加热，提高了点火的成功率，并起到了稳定燃烧的效果。

本发明一种等离子无油点火分级燃烧系统的原理在于，分级燃烧套筒将煤粉气流分成两部分，等离子发生器喷出高温等离子体将进入分级燃烧套筒内的煤粉气流点燃，并在分级燃烧套筒出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，并利用该点火源点燃其余的煤粉气流。

扩椎体为中空，并且沿轴向均匀布置，扩锥体的锥尖在套筒主体的进口处，扩锥体的锥底在套筒主体的出口处。该技术方案，可以进一步提高点火成功率，起到更好的稳定燃烧效果。

分级燃烧套筒的壁面上，沿周向均匀布置有一定数量的中空扩锥体结构。扩锥体的锥度一般为1°～45°，优选角度为5°～10°。扩锥体的数量一般为2～360个，优选个数为2～20个。

扩锥体的锥尖在分级燃烧套筒的进口处，扩锥体的锥底在分级燃烧套筒的出口处，扩锥体的横截面形状为三角形、矩形、圆缺形状，或者其他具有简单几何外形的形状。

分级燃烧套筒为薄壁面柱体，其横截面形状为圆形、椭圆形，或者三角形、正方形、正五边形等正多边形形状，或者其他多边形形状，以圆形或者正方形为最常见。

本发明的优点是：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。通过燃烧器内部的分级燃烧套筒的设计，在燃烧器内部建立起稳定的高温烟气回流区，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。

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是分级燃烧系统示意图；

图2是实施例1的分级燃烧套筒示意图（正方形分级燃烧套筒配有矩形扩锥体）；

图3是图2中的A向视图；

图4是图2中的B向视图；

图5是图4中的C-C向视图；

图6是图4中的D-D向视图；

图7是实施例2的分级燃烧套筒示意图（圆形分级燃烧套筒配有圆缺扩锥体）；

图8是图7中的A向视图；

图9是图7中的B向视图；

图10是图9中的C-C向视图；

图11是实施例3的分级燃烧套筒示意图（正五边形分级燃烧套筒配有三角形扩锥体）；

图12是图11中的A向视图；

图13是图11中的B向视图；

图14是图13中的C-C向视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，但本发明不局限于以下的实施例。

实施例1

参照图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明的一种等离子无油点火分级燃烧系统，包括等离子发生器1和燃烧器2。在燃烧器2内布置有分级燃烧套筒3，分级燃烧套筒3和燃烧器2同轴向或者平行布置。分级燃烧套筒3具有套筒主体31，套筒主体31的截面形状为正方形配有矩形扩锥体32，套筒主体31的每个侧面对称布置2个矩形扩锥体32，矩形扩锥体32具有5°的锥度，锥尖在套筒主体31的进口处，锥底在套筒主体31的出口处，套筒主体31和矩形扩锥体32为一个整体。

锅炉点火时，等离子发生器1插入该燃烧器2，等离子发生器1喷出的高温等离子体充盈在分级燃烧套筒3内。分级燃烧套筒3将一次风煤粉气流分成两部分，高温等离子体点燃流经分级燃烧套筒3内的一部分一次风煤粉气流，并在分级燃烧套筒3的出口处形成新的、稳定的、热功率较大的点火源，并点燃剩余的另一部分一次风煤粉气流。

分级燃烧套筒3的出口因为有矩形扩锥体外形的存在，更增加了分级燃烧套筒3出口端面上的周界长度。当一次风煤粉气流吹过分级燃烧套筒3时，可以在分级燃烧套筒3的出口处形成比没有扩锥体外形更加强烈的卷吸，能够建立起稳定的高温烟气回流区，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，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。

实施例2

参照图1、图7、图8、图9和图10，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，分级燃烧套筒3的套筒主体31采用圆形配以圆缺扩锥体32。4个圆缺扩锥体32均匀布置在圆周侧面，扩锥体的锥尖在套筒主体31的进口处，扩锥体的锥底在套筒主体31的出口处。扩锥体32具有5°的锥度，套筒主体31和圆缺扩锥体32为一个整体。

实施例3

参照图1、图11、图12、图13和图14，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中，分级燃烧套筒3的套筒主体31采用正五边形配以三角形扩锥体32。5个三角形形状扩锥体32均匀布置在正五边形的侧面，扩锥体的锥尖在套筒主体31的进口处，扩锥体的锥底在套筒主体31的出口处。扩锥体32具有5°的锥度，套筒主体31和三角形形状扩锥体32为一个整体。 

Claims (6)

1.一种等离子无油点火分级燃烧系统，包括等离子发生器（1）和燃烧器（2），燃烧器（2）内布置有分级燃烧套筒（3），分级燃烧套筒具有套筒主体（31），套筒主体（31）与燃烧器（2）平行布置，其特征在于，在套筒主体（31）的外壁面上，沿周向布置有扩锥体（32）；所述扩椎体（32）为中空，并且沿周向均匀布置，扩锥体（32）的锥尖在套筒主体（31）的进口处，扩锥体（32）的锥底在套筒主体（31）的出口处；所述套筒主体（31）为薄壁面柱体，其横截面形状为圆形、三角形、正方形或正五边形；分级燃烧套筒（3）是一个横截面积逐渐放大的薄壁套筒；锅炉点火时，等离子发生器（1）插入该燃烧器（2），等离子发生器（1）喷出的高温等离子体充盈在分级燃烧套筒（3）内。

2.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧系统，其特征在于，所述扩锥体（32）的锥度为1°～45°。

3.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧系统，其特征在于，所述扩锥体（32）的数量为2～360个。

4.根据权利要求1所述的等离子无油点火分级燃烧系统，其特征在于，所述套筒主体（31）为薄壁面柱体，其横截面形状为圆形、椭圆形、三角形、正方形、正五边形或者其他多边形形状。

5.根据权利要求3所述的等离子无油点火分级燃烧系统，其特征在于，所述扩锥体（32）的锥度为5°～10°。

6.根据权利要求4所述的等离子无油点火分级燃烧系统，其特征在于，所述扩锥体（32）的数量为2～20个；所述套筒主体（31）与燃烧器（2）同轴向布置。

Images