[實用新型]等離子點火燃燒裝置

無效

• 申請號: 200720043151.0
• 申請日: 2007-08-14
• 公開（公告）號: CN201106846Y
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 趙伶玲;周強泰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00;F23C5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術領域

本實用新型涉及利用高能等離子射流加熱使得風粉混合物燃燒的技術領域，特別是在電站使用的等離子點火燃燒裝置。

背景技術

火電行業是我國重要的能源行業，同時也是耗油行業，每年在鍋爐燃燒方面需要耗費大量的燃油。目前所使用的等離子點火技術，是采用以煤代油的方式，通過電離空氣獲得溫度極高的等離子體，利用高能等離子射流加熱風粉混合物來直接點燃煤粉，實現了在不需要任何燃油的情況下達到點火的目的，可用于發電廠鍋爐啟動前的預熱和用電低谷時的燃燒，大大節省了燃油，具有一定的經濟效益。

等離子點火燃燒裝置，能夠通過等離子發生器發射出的電弧及等離子體火焰組織良好的空氣動力場，是保證等離子體能夠及時點燃煤粉的關鍵設備。目前所使用的點火燃燒裝置是將經過濃縮的煤粉沿燃燒裝置軸向方向送入等離子火炬中心區，煤粉首先在中心筒中點燃，并在中心筒的出口處形成二級煤粉的點火源，并逐級放大，噴入爐膛使爐內形成火焰。然而在實際使用時，常因煤質或其他原因造成燃燒不穩，甚至出現不能成功點燃煤粉的現象，尤其是點燃低揮發分煤或劣質煙煤時，有時需要利用油槍來進行助燃，從而失去了使用等離子點火的意義。另外由于煤粉燃燒時的熱量使得空氣體積迅速膨脹，受點火燃燒裝置內空間的限制，自點火位置起，燃燒室內的風速即軸向速度成倍數提高，軸向速度與火焰擴散速度方向一致，甚至造成火焰擴散的速度小于煤粉氣流的流動速度而使燃燒不穩，同時煤粉顆粒在中心筒內停留時間過短，不能夠充分的燃燒，造成原料的浪費。同樣因為穩燃問題，鍋爐制造廠通常要求油槍將鍋爐負荷達到15％BMCR(鍋爐最大連續蒸發量)以上時才允許投入等離子點火燃燒裝置，限制了等離子點火燃燒裝置的使用范圍，不能夠達到最佳的節油效果。此外，由于等離子點火器目前還未形成良好的穩燃環境，在鍋爐啟動的整個過程中，點火器需連續運行，從而縮短了等離子電極的壽命，等離子電極需定期更換，是造成等離子點火技術成本高、推廣受限的主要原因。

當等離子發射的高溫電離空氣只能達到燃燒裝置的中心線位置時，火焰形成范圍較小，僅為靠近點火區域的壁面處，且著火區域均在點火位置之后。氣流流動方向均為軸向運動，煤粉著火后，氣流膨脹受限使得軸向速度數倍增高，甚至超過火焰傳播速度。點火溫度為2000K時，煤粉點燃率已經較低，點火溫度為1600K時，煤粉就不能著火燃燒。

實用新型內容

本實用新型目的是提供一種煤粉燃燒完全、著火穩燃幾率穩定、結構簡單的等離子點火燃燒裝置。

本實用新型包括中心燃燒筒，所述中心燃燒筒的側壁上連接等離子發生器，中心燃燒筒的一端封閉，與連接等離子發生器相對的中心燃燒筒的側壁上連接進風筒。

本實用新型采用上述結構形式，風粉氣流從進風筒進入中心燃燒筒，在高能等離子射流的作用下進行著火燃燒，在筒內形成多方向旋轉氣流和回流，改變了軸向進風的氣流運動的單一性，從而降低了軸向速度，增加了煤粉氣流在筒內的停留時間，為煤粉的著火和揮發分的析出創造了條件。使得煤粉燃燒完全，著火穩燃幾率穩定，結構簡單。

本實用新型的進風筒的中心線與中心燃燒筒的中心線之間的夾角為45°～90°。進風筒與中心燃燒筒之間徑向垂直或切向垂直。風粉氣流可以沿垂直中心燃燒筒的方向或斜向送入燃燒裝置內，使得風粉氣流在燃燒裝置內不僅有軸向速度，而且還有徑向和切向速度，在中心燃燒筒內形成多方向旋轉氣流和回流，增加了煤粉氣流在中心燃燒筒內的停留時間，促進了煤粉完全燃燒。

本實用新型中心燃燒筒被封閉的一端向外側突出，突出部分的截面呈梯形。這樣煤粉氣流在中心燃燒筒內有了更大的燃燒空間，能夠充分和完全燃燒。

本實用新型采用上述結構形式具有如下優點：

(1)風粉氣流徑向或切向送入燃燒裝置內，使得風粉氣流在燃燒裝置內不僅有軸向速度，而且還有徑向和切向速度，在筒內形成多方向旋轉氣流和回流，改變了軸向進風的氣流運動的單一性，從而降低了軸向速度，增加了煤粉氣流在筒內的停留時間，為煤粉的著火和揮發分的析出創造了條件。

(2)由于在筒內形成了旋流和回流，使得著火區域擴大，火焰充滿度好，當等離子體發射的高溫電離空氣只能達到燃燒裝置的中心線位置時，仍可使火焰擴散到整個筒內截面。

(3)煤粉顆粒隨著氣流旋轉回流，使得靠近點火位置的壁面處煤粉濃度較高，有利于等離子體的點火。

(4)煤粉顆粒在回流區內循環運動，具有較長的停留時間，有足夠的時間使得揮發分析出，達到著火溫度。