專利名稱：用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，它主要用于直接點(diǎn)燃包括貧煤在內(nèi)的電站煤粉鍋爐，另外，在電站低負(fù)荷運(yùn)行調(diào)峰時(shí)，用于穩(wěn)定燃燒。
目前，國內(nèi)外電站鍋爐的點(diǎn)火方式均采用燃油起動點(diǎn)火，以我國電站為例，每年起動點(diǎn)火用油約180萬噸，折合人民幣約50多億元，另外，我國電力行業(yè)隨著電網(wǎng)容量和單機(jī)容量的日益加大，大容量機(jī)組的調(diào)峰亦勢在必行。電網(wǎng)調(diào)峰一般采用三種方式，一是采用兩班制，即夜間22點(diǎn)停機(jī)，凌晨6點(diǎn)起動；二是采用低負(fù)荷穩(wěn)燃方式(國內(nèi)采用此種方式，主要是為了克服頻繁起停對設(shè)備帶來的嚴(yán)重?fù)p害)，一般其低負(fù)荷穩(wěn)燃指標(biāo)是使用貧煤的鍋爐在負(fù)荷50％以下時(shí)，即采用投油助燃；第三種方式即是建立大型蓄能水電站，以解決用電低谷時(shí)的耗電問題，但這種方式必須要能籌措到上百億元的巨額資金方能實(shí)現(xiàn)。
面對世界性的能源危機(jī)，特別是面對我國這樣一個(gè)貧油大國，迫切需要發(fā)明一種采用非傳統(tǒng)的方式來解決電站鍋爐的點(diǎn)火起動及低負(fù)荷穩(wěn)燃用油的問題。這不僅符合我國計(jì)委交通能源司在97年的白皮書“中國能源”中的指示精神，“我國是一個(gè)煤炭資源豐富，而石油資源相對短缺的國家，以煤代油是一項(xiàng)非常重要的能源政策，研究開發(fā)推廣應(yīng)用以煤代油的技術(shù)和產(chǎn)品是正在執(zhí)行的長期能源戰(zhàn)略的一部分”，且對我國能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對全世界節(jié)能也具有重要意義。
采用高溫等離子方式來解決上述問題，早在六十年代就開始了。美國C-E公司、B-W公司、西屋公司、原蘇聯(lián)、澳大利亞太平洋國際電力公司及我國的清華大學(xué)、哈爾賓鍋爐廠、武漢鍋爐廠等單位都對這項(xiàng)研究做出了重大貢獻(xiàn)。八十年代以來，他們相續(xù)完成了采用等離子技術(shù)直接點(diǎn)燃煤粉的試驗(yàn)室及工業(yè)性試驗(yàn)。其中，1995年，澳大利亞太平洋國際電力公司成功的在30萬千瓦電站鍋爐上完成了商業(yè)性產(chǎn)品制造，但是，該產(chǎn)品使用的燃料為揮發(fā)分大于25％的優(yōu)質(zhì)煤；而我國大部分燒貧煤，因此，此產(chǎn)品不適于中國使用。1995年底，原蘇聯(lián)發(fā)明的一種用于電站煤粉鍋爐上的等離子點(diǎn)火裝置，在我國的寶雞電廠直接點(diǎn)燃揮發(fā)分為13％、熱值為4775大卡/千克的銅川貧煤，但僅正常運(yùn)行了三小時(shí)零八分，即出現(xiàn)設(shè)備損壞停止工作；出現(xiàn)了等離子發(fā)射裝置不能長期可靠地在高溫高壓的環(huán)境下工作，特別是不能長期可靠地用在直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置上，在燃燒過程中電極存在挖心、掉渣，電流不穩(wěn)，采用膠木制作的絕緣層(冷卻器)在高溫下被擊穿造成短路，輸送水、電、氣接頭多次松動多次發(fā)生故障等問題；采用蝸殼燃燒器送粉，存在蝸殼嚴(yán)重?zé)t、壁面結(jié)焦、磨損嚴(yán)重、使用壽命短等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，它具有能夠長期穩(wěn)定運(yùn)用在包括直接點(diǎn)燃劣質(zhì)煤在內(nèi)的電站煤粉鍋爐上。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，它有燃燒器、等離子發(fā)射槍及電源，燃燒器有輸送二次風(fēng)的管、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，等離子體噴管是先收斂后擴(kuò)散的噴管，等離子體噴管固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管的前端，等離子發(fā)射槍置于內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管道內(nèi)；或是在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管間，同軸相套固定安裝著輸送高溫蒸汽的管；其中，輸送高溫蒸汽的管與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管的前端開有蒸氣導(dǎo)流孔，蒸氣導(dǎo)流孔的總面積約等于輸送高溫蒸汽的管道環(huán)向端面積；其中，輸送二次風(fēng)的管與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管前端開有二次風(fēng)導(dǎo)流孔，二次風(fēng)導(dǎo)流孔的總面積約等于輸送二次風(fēng)的管道環(huán)向端面積；其中，等離子發(fā)射槍有電極、導(dǎo)電安裝座、導(dǎo)電管、導(dǎo)電墊片、絕緣材料、殼體、裸頭導(dǎo)線、防松接頭，殼體上裝有進(jìn)風(fēng)管，導(dǎo)電管上開有進(jìn)氣孔，導(dǎo)電安裝座上或電極內(nèi)開有冷卻通孔，進(jìn)風(fēng)管與進(jìn)氣孔、冷卻通孔相通，電極接導(dǎo)電安裝座，導(dǎo)電管、導(dǎo)電墊片、裸頭導(dǎo)線順序聯(lián)接并安裝在殼體內(nèi)，之間填充絕緣材料，導(dǎo)電管前端接導(dǎo)電安裝座，殼體末端接防松接頭，裸頭導(dǎo)線穿過防松接頭接電源；還可以是，導(dǎo)電安裝座上和電極內(nèi)都開有冷卻通孔；填克在導(dǎo)電管與殼體之間的絕緣材料是一組高鋁絕緣陶瓷管或是燒結(jié)了高溫釉的高鋁絕緣陶瓷管，填塞在導(dǎo)電墊片、裸頭導(dǎo)線與殼體之間的絕緣材料是耐高溫橡膠絕緣襯套；防松接頭是由外螺帽、接頭、墊板、彈簧組成，彈簧置于接頭與墊板之間，外螺帽端頭固定著防松彈簧卡子，接頭穿過外螺帽頂在推壓高鋁絕緣陶瓷管的墊板上，殼體末端有螺紋，螺紋下端與防松彈簧卡子對應(yīng)處有一圈牙型槽，裸頭導(dǎo)線穿過接頭、墊板、高鋁絕緣陶瓷管，接后觸點(diǎn)。
本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是眾所周知，劣質(zhì)煤的主要特點(diǎn)是灰分高(高達(dá)50％以上)，水分高，發(fā)熱量低，灰熔點(diǎn)低；使用這種煤的鍋爐所帶來的問題是，燃燒特性差，著火延遲，燃燒不穩(wěn)定，熱效率下降，出力不夠等；高灰分所帶來的問題是受熱面結(jié)渣，使設(shè)備的可用率下降。由于本實(shí)用新型采用了合理的安排氣動布局的方法，發(fā)明了一種全直流燃燒器，及高溫高壓等離子發(fā)射槍，解決了燒劣質(zhì)煤所存在的上述問題。
1．本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置與傳統(tǒng)的燃油系統(tǒng)費(fèi)用比較機(jī)組容量(萬千瓦) 1020 30 50所需油系統(tǒng)設(shè)備費(fèi)用(萬元)600 800 1000 1200采用等離子點(diǎn)火裝置(臺)4 6 8 8采用等離子點(diǎn)火裝置所需費(fèi)用(萬元) 200 300400400節(jié)省費(fèi)用(萬元) 400 5006008002．本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置與常規(guī)燃油系統(tǒng)費(fèi)用比較按1997年底的數(shù)據(jù)計(jì)算，全國電力系統(tǒng)火電機(jī)組總裝機(jī)容量為1.88億千瓦，按標(biāo)準(zhǔn)20萬千瓦機(jī)組估算為940臺；20萬千瓦機(jī)組油系統(tǒng)為兩層8只油槍，單只油槍出力為1.5噸/小時(shí)，做如下估算
A．全國電力系統(tǒng)起動點(diǎn)火及穩(wěn)燃用油約為150～180萬噸/年，其綜合費(fèi)用按3000元/噸計(jì)，為45～54億元人民幣/年；采用本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置，耗煤耗電費(fèi)用僅為耗油的12％左右，約為5.4～6.5億元人民幣/年；節(jié)約費(fèi)用為39.6～47.5億元人民幣/年；B．本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置在電網(wǎng)調(diào)峰中的作用隨著我國電網(wǎng)容量和單機(jī)容量的日益增大，大容量機(jī)組的調(diào)峰勢在必行，解決電網(wǎng)低谷耗電問題仍是世人關(guān)注的課題，下面針對我國國情估算一下，可見本實(shí)用新型的顯著優(yōu)點(diǎn)(1)．采用兩班制實(shí)現(xiàn)調(diào)峰(采用此種方式頻繁起動，會使設(shè)備壽命大大降低)全國按50％滿發(fā)，50％調(diào)峰，即20點(diǎn)停機(jī)，第二天凌晨6:00點(diǎn)起動，8:00發(fā)電，即470臺20萬千瓦機(jī)組年工作300天；估算油耗費(fèi)用q1=57.7億元/年采用本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置，煤耗費(fèi)用q2=6.77億元/年電耗費(fèi)用q3=0.388億元/年采用燒油的費(fèi)用與采用本實(shí)用新型費(fèi)用之比為(q2+q3)/q1=12％節(jié)能費(fèi)用為q1-q2-q3=50.6億元/年；以上估算與國家統(tǒng)計(jì)的54億元/年基本相同。
(2)采用低負(fù)荷穩(wěn)燃進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰(采用此種方式對保護(hù)設(shè)備完好有益)規(guī)范要求，每22點(diǎn)開始拋負(fù)荷至30％，此時(shí)需投一層4×1.5噸/小時(shí)油槍，凌晨6點(diǎn)開始起動，全國按50％滿發(fā)，50％調(diào)峰，470臺機(jī)算估算油耗費(fèi)用q1=203億元/年采用本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置，煤耗費(fèi)用q2=27億元/年電耗費(fèi)用q3=1億元/年采用燒油的費(fèi)用與采用本實(shí)用新型費(fèi)用之比為(q2+q3)/q1=14％節(jié)能費(fèi)用為q1-q2-q3=175億元/年；(3)．成本回收情況A采用兩班制，為2個(gè)月回收成本；B采用低負(fù)荷運(yùn)行，為1個(gè)月回收成本。
3．由于本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置中的燃燒器采用了全直流同軸階梯逐級控制式氣動布局，延用了航空拉伐爾噴管及附面層氣膜冷卻技術(shù)，建立階梯式速度流場，以保證逐級卷吸及摻混并在燃燒器內(nèi)造成一個(gè)大溫降區(qū)，使得整個(gè)燃燒過程是在規(guī)定的氣動流場內(nèi)完成的，確保燃燒器壁面溫度不致達(dá)到灰分的熔點(diǎn)，另外，利用內(nèi)氣膜的隔離作用使一次風(fēng)粉不致撞擊及磨擦燃燒器壁面，因此，特別是在使用貧煤時(shí)，本實(shí)用新型能夠成功地直接點(diǎn)燃貧煤及在低負(fù)荷時(shí)支撐穩(wěn)定燃燒；真正具有燃燒器壁面不結(jié)焦、磨損小、使用壽命長、粉狀燃料燃燒充分穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
4．由于本實(shí)用新型所述的等離子發(fā)射槍絕緣材料采用高鋁陶瓷，并燒結(jié)了高溫釉，使得整體發(fā)射槍在高溫下不會被擊穿；解決了原蘇聯(lián)采用膠木絕緣，在高溫下數(shù)次被擊穿的問題；由于等離子發(fā)射槍電極采用難熔金屬鋯或鉿等材料，在高溫大電流條件下，金屬蒸發(fā)量極少，另外，園柱形電極內(nèi)部鉆有若干通孔，使所有高速空氣載體通過對電極冷卻后變成等離子體，大大地延長了發(fā)火槍的壽命，克服了原蘇聯(lián)產(chǎn)品采用石墨電極帶來的一系列缺點(diǎn)；可拆裝更換電極的導(dǎo)電安裝座，使用上極為方便，避免了帶電傳動光桿電極不安全的問題；發(fā)射槍導(dǎo)電通路采用導(dǎo)電管、導(dǎo)電套將200～600安培電流從整流裝置送至電極發(fā)火端，并與陽極噴管形成高溫(4000～5000℃)電弧的同時(shí)，由進(jìn)風(fēng)管來的冷風(fēng)也經(jīng)進(jìn)氣孔、管芯、冷卻通孔，對整個(gè)導(dǎo)電通路及電極進(jìn)行了冷卻；解決了原蘇聯(lián)采用風(fēng)冷電極外表面，在高溫下加速電極氧化的問題；由于采用了密封式高壓防松接頭，具有接觸電阻小，抗高電壓能力強(qiáng)，外螺帽上固定的防松彈簧卡子，在旋轉(zhuǎn)到位后，卡子恰好落入牙型槽內(nèi)，起到了極好的防松作用；解決了原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的一般螺紋接頭，在工作過程中多次松動、漏水、漏氣不能使用的問題。


圖1是本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置中燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置中等離子發(fā)射槍結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置示意圖。
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，它有等離子燃燒器、發(fā)射槍及電源；直流電源將電流供給發(fā)射槍，發(fā)射槍發(fā)出的電弧將空氣或惰性氣體變成等離子弧，等離子弧將燃燒器中的煤粉直接點(diǎn)燃，燃燒器持續(xù)將煤火送到爐膛，達(dá)到暖爐升溫的目的。
如
圖1所示，燃燒器有輸送二次風(fēng)的管2、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3、輸送高溫蒸汽的管8、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管12，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，管與管間依次形成輸送二次風(fēng)的管道4、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管道11；輸送二次風(fēng)的管道4、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管道7、輸送高溫蒸汽的管道9、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管道11均是環(huán)形管道；輸送二次風(fēng)的管道4末端通過環(huán)形擋板13與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3相聯(lián)接，輸送主煤粉流的一次風(fēng)管道7末端通過環(huán)形檔板13與輸送高溫蒸汽的管8相聯(lián)接，輸送高溫蒸汽的管道9末端通過環(huán)形擋板13與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10相聯(lián)接，輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管道11末端通過環(huán)形檔板13與內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管12相聯(lián)接，具體聯(lián)接可以采用螺釘緊固聯(lián)接方式，即各管道依次同軸按梯階式相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)；
二次風(fēng)管2上開有二次風(fēng)F2進(jìn)口，輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3上開有主煤粉流的一次風(fēng)F1進(jìn)口，輸送高溫蒸汽的管8上開有高溫蒸汽Fh進(jìn)口，輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10上開有一次風(fēng)粉Fd1進(jìn)口；輸送高溫蒸汽的管8與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端均勻開有若干垂直于軸線的多排蒸氣導(dǎo)流孔5；所有環(huán)向蒸氣導(dǎo)流孔5的總面積約等于輸送高溫蒸汽的管道9環(huán)向端面積；以利于減少氣體的流動阻力；在煤的揮發(fā)分比較高的情況下，可以去掉高溫蒸氣管道9，即去掉輸送高溫蒸汽的管8；或還可以是輸送高溫蒸汽的管8與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10前端不封閉，不開蒸氣導(dǎo)流孔5，通過改變蒸汽的壓強(qiáng)亦可同樣達(dá)到抑制膨脹的目的；輸送二次風(fēng)的管2與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端上均勻開有若干垂直于軸線的多排二次風(fēng)導(dǎo)流孔1，同樣，所有環(huán)向二次風(fēng)導(dǎo)流孔1的總面積約等于輸送二次風(fēng)的管道4環(huán)向端面積，以利于減少氣體的流動阻力；或還可以是輸送二次風(fēng)的管2與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管3前端不封閉，不開導(dǎo)流孔，通過改變二次風(fēng)的壓強(qiáng)，同樣可以實(shí)現(xiàn)利用二次風(fēng)F2抑制火焰的膨脹及阻止煤粉在燃燒器壁面結(jié)焦；陽極等離子體噴管6是先收斂后擴(kuò)散的噴管，材料可選用紫銅，采用常規(guī)水冷方式進(jìn)行冷卻，固定在內(nèi)裝等離子發(fā)射槍的管12的前端；或是等離子體噴管6的邊緣開一圈一次風(fēng)粉能夠流通穿過的環(huán)形孔，此時(shí)的噴管6固定焊接在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管10上。
如圖2所示，發(fā)射槍有電極14、導(dǎo)電安裝座16、固緊套17、導(dǎo)電管18、接觸點(diǎn)、導(dǎo)線27、防松接頭28、陶瓷絕緣管21、墊片19、絕緣襯套24、殼體20、進(jìn)風(fēng)管23；電極14固定在導(dǎo)電套15內(nèi)作成組合式電極(導(dǎo)電套15采用高導(dǎo)電材料，如銅管)，電極14選用難熔金屬，可是鉿、鋯、鉬等材料，根據(jù)空氣流量大小，園柱形微損耗電極14內(nèi)鉆有若干冷卻通孔33，導(dǎo)電安裝座16上也開有冷卻通孔33(或是電極14內(nèi)鉆有若干冷卻通孔33，導(dǎo)電安裝座16上不開有冷卻通孔33；或是電極14內(nèi)不鉆冷卻通孔33，導(dǎo)電安裝座16上開冷卻通孔33)，從進(jìn)風(fēng)管23來的高速空氣通過對電極冷卻后變成等離子體；導(dǎo)電管18是紫銅管，其上開有冷風(fēng)進(jìn)氣孔32，殼體20上裝有進(jìn)風(fēng)管23，進(jìn)風(fēng)管23可焊接在殼體20上；冷風(fēng)從進(jìn)風(fēng)管23經(jīng)進(jìn)氣孔32進(jìn)入導(dǎo)電管芯，從冷卻通孔33排出，對整個(gè)槍體導(dǎo)電通路及電極進(jìn)行冷卻；組合式電極通過螺釘(或其他可拆裝固定的方式)固定在導(dǎo)電安裝座16上，導(dǎo)電安裝座16與固緊套17可是螺釘或螺紋聯(lián)接，導(dǎo)電管18置于殼體20內(nèi)，一端焊接在固緊套17上，另一端接前接觸點(diǎn)22經(jīng)導(dǎo)電墊片31與后接觸點(diǎn)29聯(lián)通，裸頭導(dǎo)線27焊接在后接觸點(diǎn)29上，由防松接頭28鎖緊固定；導(dǎo)電管18、導(dǎo)電墊片31、裸頭導(dǎo)線27按順序聯(lián)接好后形成的導(dǎo)電體與殼體20之間填塞耐高溫絕緣材料，耐高溫絕緣材料是燒結(jié)了高溫釉的環(huán)形高鋁陶瓷絕緣管21(確保本槍至于800℃高溫下，抗電不低于3000伏)，一組陶瓷絕緣管21彼此相套，間隙處可加墊片19固定，確保殼體20不帶電，填充在導(dǎo)電墊片31、裸頭導(dǎo)線27與殼體20之間的絕緣物也可以是絕緣橡膠襯套24；
防松接頭28是由外螺帽25、接頭26、墊板34、彈簧35組成，彈簧35置于接頭26與墊板34間，外螺帽25端頭焊接著一組防松彈簧卡子30；殼體20末端有螺紋，螺紋下端與防松彈簧卡子30對應(yīng)處有一圈牙型槽；將防松接頭28安裝到殼體20末端，旋擰外螺帽25時(shí)，接頭26緊頂墊板34，進(jìn)而擠壓高鋁陶瓷絕緣管21，將前后接觸點(diǎn)壓緊并與導(dǎo)電管18緊密接觸，使整個(gè)導(dǎo)電通路接通，旋擰到位后，殼體20末端的防松彈簧卡子30恰好卡固在殼體20端部的牙型槽內(nèi)，不能松動；如圖3所示，套管36插固在內(nèi)裝等離子發(fā)射槍的管12內(nèi)，等離子發(fā)射槍通過螺紋聯(lián)接方式緊固在套管36內(nèi)。
本實(shí)用新型的工作原理及過程是本實(shí)用新型所述等離子點(diǎn)火裝置用于直接點(diǎn)燃包括貧煤在內(nèi)的電站煤粉鍋爐，它直接安裝在鍋爐的二次風(fēng)管內(nèi)或鍋爐外墻上，等離子點(diǎn)火裝置的燃燒器二次風(fēng)管道4與爐墻的預(yù)制管相聯(lián)；由整流裝置來的大容量電流(如200～600安)，通過等離子發(fā)射槍上的導(dǎo)線27，經(jīng)接觸點(diǎn)、導(dǎo)電管18、導(dǎo)電安裝座16、電極上的導(dǎo)電套15送至發(fā)火端，用25000伏高頻線圈將電極14與噴管6間隙擊穿形成電弧，該電弧被由進(jìn)風(fēng)管23來的壓力冷空氣或惰性氣體吹入燃燒器Ⅰ區(qū)內(nèi)，這時(shí)空氣或惰性氣體同電弧混合后變成等離子?。辉趪姽?口部發(fā)散膨脹呈倒錐形(倒錐形火焰對點(diǎn)火十分有利)，膨脹的倒錐形火焰受到由管道11輸出的點(diǎn)火用一次風(fēng)粉Fd1的抑制(調(diào)整管道11內(nèi)的一次風(fēng)粉總壓即可以控制等離子火焰的膨脹)；當(dāng)點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的揮發(fā)分被等離子火焰點(diǎn)燃之后，又要進(jìn)行二次膨脹，該膨脹流亦受到從管道9環(huán)向蒸氣導(dǎo)流孔5輸出的高溫蒸汽Fh抑制(同理，調(diào)整管道9內(nèi)的蒸汽總壓即可以控制風(fēng)粉揮發(fā)分的膨脹，并能控制整個(gè)燃燒器內(nèi)的溫度)。
燃燒的風(fēng)粉揮發(fā)分二次點(diǎn)燃由管道7送來的主煤粉流F1，發(fā)生再次膨脹，該膨脹流亦受到從管道4環(huán)向二次風(fēng)導(dǎo)流孔1輸送的二次風(fēng)F2抑制；若輸送二次風(fēng)的管道4前端不封閉，則該膨脹流直接受到從管道4輸出的二次風(fēng)F2抑制(同理，調(diào)整管道4內(nèi)的二次風(fēng)總壓即可以控制膨脹)；管道9內(nèi)流動的高溫蒸汽Fh和管道4內(nèi)流動的二次風(fēng)F2，不僅能夠抑制火焰的膨脹，還能使燃燒器壁面形成大溫降區(qū)。形成機(jī)理是當(dāng)管內(nèi)氣體流向管道端部時(shí)，被封閉的檔板擋阻，動壓降低，靜壓升高，氣體被強(qiáng)制從附面層導(dǎo)流孔流出，冷卻了燃燒器，形成了大溫降區(qū)，使燃燒器溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤粉灰分的熔點(diǎn)，另外，由于垂直流動的影響，使一次風(fēng)粉不致靠近燃燒器壁面，抑制了結(jié)焦。
上述過程中，在Ⅰ區(qū)內(nèi)等離子弧點(diǎn)燃點(diǎn)火煤粉一次風(fēng)的風(fēng)粉混合物，在Ⅱ區(qū)內(nèi)完成熱化學(xué)處理(煤氣化)，即；在Ⅲ區(qū)內(nèi)對主煤粉揮發(fā)分點(diǎn)燃并與二次風(fēng)匯合推入爐膛內(nèi)燃盡。整個(gè)連續(xù)燃燒過程完成鍋爐升溫。
采用兩次點(diǎn)火(即由等離子弧點(diǎn)燃點(diǎn)火一次風(fēng)煤粉揮發(fā)分為第一次點(diǎn)火，第一次點(diǎn)火的能量加上煤氣化后的CO+H2的燃燒能量點(diǎn)燃主煤粉一次風(fēng)為第二次點(diǎn)火。)盡管結(jié)構(gòu)有所復(fù)雜，但可大大降低等離子點(diǎn)火器的整流起動電源功率，延長裝置的壽命。
本燃燒器的火焰穩(wěn)定機(jī)理是利用電弧的電解電離過程，將空氣變?yōu)榈入x子流，另外所增加的對煤的化學(xué)熱處理過程等于增加了相當(dāng)燃燒過稱中所需要的揮發(fā)分(CO+H2)的量，提高了著火熱量供應(yīng)，建立一個(gè)穩(wěn)定的著火源，因此，等離子弧與煤的揮發(fā)分及對煤所進(jìn)行的化學(xué)熱處理獲得的高熱值的CO+H2所共同形成的火焰建立了一個(gè)兩高一低火炬區(qū)，即高溫、高速、低壓等離子流火炬區(qū)，該中心低壓區(qū)實(shí)現(xiàn)了對兩個(gè)“一次風(fēng)粉”的卷吸摻混作用，創(chuàng)造了良好的火焰穩(wěn)定條件。所設(shè)計(jì)的燃燒器采用全直流氣動布局及四層階梯式速度流場，其中兩層為主流場，即點(diǎn)火一次風(fēng)及主煤粉一次風(fēng)；兩層為控制流場，即蒸氣及二次風(fēng)；通過兩層控制流場內(nèi)的蒸氣及二次風(fēng)的強(qiáng)制壓縮作用將兩次膨脹流的燃燒控制在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行，從而解決了煤粉燃燒過程中的“刷墻”摩擦，結(jié)焦等技術(shù)難點(diǎn)。
權(quán)利要求1．一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，它有燃燒器、等離子發(fā)射裝置及電源，其特征是燃燒器有輸送二次風(fēng)的管(2)、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)，依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu)，等離子體噴管(6)是先收斂后擴(kuò)散的噴管，等離子體噴管(6)固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)的前端，等離子發(fā)射槍置于內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管道(12)內(nèi)。
2．如權(quán)利要求1所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)間，同軸相套固定安裝著輸送高溫蒸汽的管(8)。
3．如權(quán)利要求2所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是輸送高溫蒸氣的管(8)與輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)前端封閉，在輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)的前端開有蒸氣導(dǎo)流孔(5)，蒸氣導(dǎo)流孔(5)的總面積約等于輸送高溫蒸氣的管道(9)環(huán)向端面積。
4．如權(quán)利要求1或3所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是輸送二次風(fēng)的管(8)與輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)前端封閉，在輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)前端開有二次風(fēng)導(dǎo)流孔(1)，二次風(fēng)導(dǎo)流孔(1)的總面積約等于輸送二次風(fēng)的管道(4)環(huán)向端面積。
5．如權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是等離子發(fā)射槍有電極(14)、導(dǎo)電安裝座(16)、導(dǎo)電管(18)、導(dǎo)電墊片(31)、絕緣材料(21)、殼體(20)、裸頭導(dǎo)線(27)、防松接頭(28)，殼體(20)上裝有進(jìn)風(fēng)管(23)，導(dǎo)電管(18)上開有進(jìn)氣孔(32)，導(dǎo)電安裝座(16)上或電極(14)內(nèi)開有冷卻通孔(33)，進(jìn)風(fēng)管(23)與進(jìn)氣孔(32)、冷卻通孔(33)相通，電極(14)接導(dǎo)電安裝座(16)，導(dǎo)電管(18)、導(dǎo)電墊片(31)、裸頭導(dǎo)線(27)順序聯(lián)接并安裝在殼體(20)內(nèi)，之間填充絕緣材料(21)，導(dǎo)電管(18)前端接導(dǎo)電安裝座(16)，殼體(20)末端接防松接頭(28)，裸頭導(dǎo)線(27)穿過防松接頭(28)接電源。
6．如權(quán)利要求4所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是等離子發(fā)射槍有電極(14)、導(dǎo)電安裝座(16)、導(dǎo)電管(18)、導(dǎo)電墊片(31)、絕緣材料(21)、殼體(20)、裸頭導(dǎo)線(27)、防松接頭(28)，殼體(20)上裝有進(jìn)風(fēng)管(23)，導(dǎo)電管(18)上開有進(jìn)氣孔(32)，導(dǎo)電安裝座(16)上或電極(14)內(nèi)開有冷卻通孔(33)，進(jìn)風(fēng)管(23)與進(jìn)氣孔(32)、冷卻通孔(33)相通，電極(14)接導(dǎo)電安裝座(16)，導(dǎo)電管(18)、導(dǎo)電墊片(31)、裸頭導(dǎo)線(27)順序聯(lián)接并安裝在殼體(20)內(nèi)，之間填充絕緣材料(21)，導(dǎo)電管(18)前端接導(dǎo)電安裝座(16)，殼體(20)末端接防松接頭(28)，裸頭導(dǎo)線(27)穿過防松接頭(28)接電源。
7．如權(quán)利要求5所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是導(dǎo)電安裝座(16)上和電極(14)內(nèi)都開有冷卻通孔(33)。
8．如權(quán)利要求6所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是導(dǎo)電安裝座(16)上和電極(14)內(nèi)都開有冷卻通孔(33)。
9．如權(quán)利要求7所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是填充在導(dǎo)電管(18)與殼體(20)之間的絕緣材料(21)是一組高鋁絕緣陶瓷管或是燒結(jié)了高溫釉的高鋁絕緣陶瓷管，其中，填塞在導(dǎo)電墊片(31)、裸頭導(dǎo)線(27)與殼體(20)之間的絕緣材料(21)是耐高溫橡膠絕緣襯套(24)。
10．如權(quán)利要求9所述的一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置，其特征是防松接頭(28)是由外螺帽(25)、接頭(26)、墊板(34)、彈簧(35)組成，彈簧(35)置于接頭(26)與墊板(34)之間，外螺帽(25)端頭固定著防松彈簧卡子(30)，接頭(26)穿過外螺帽(25)頂在推壓高鋁絕緣陶瓷管的墊板(34)上，殼體(20)末端有螺紋，螺紋下端與防松彈簧卡子(30)對應(yīng)處有一圈牙型槽，裸頭導(dǎo)線(27)穿過接頭(26)、墊板(34)、高鋁絕緣陶瓷管(21)接后觸點(diǎn)(29)。
專利摘要一種用于直接點(diǎn)燃電站煤粉鍋爐的等離子點(diǎn)火裝置,它有燃燒器、等離子發(fā)射裝置及電源,其特征是:燃燒器有輸送二次風(fēng)的管(2)、輸送主煤粉流的一次風(fēng)管(3)、輸送點(diǎn)火用一次風(fēng)粉的管(10)、內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12),依次同軸階梯內(nèi)縮相套固定安裝成一體結(jié)構(gòu),等離子體噴管(6)是先收斂后擴(kuò)散的噴管,等離子體噴管(6)固定在內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管(12)的前端,等離子發(fā)射槍置于內(nèi)裝等離子發(fā)火源的管道(12)內(nèi)。
文檔編號F23Q5/00GK2326861SQ98202919
公開日1999年6月30日 申請日期1998年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者王愛生, 田東 申請人:煙臺開發(fā)區(qū)龍?jiān)措娏θ紵刂乒こ逃邢薰?br>