技术领域

本发明属于热力锅炉领域， 涉及锅炉附件， 尤其涉及一种富氧环境下的 等离子无油点火系统。 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等离子无油点火技术， 并在很多电站锅炉上得到广泛的应用。

但是， 由于我国不同产地的动力用煤煤质差异很大， 等离子点火在实际 应用中， 存在一些不足：

第一， 等离子点火技术对煤质的要求比较高。 目前在国内以烟煤为动力 用煤的电站锅炉上， 都有大量成功的等离子点火应用实例， 究其原因是烟煤 的干燥无灰基挥发份含量高（一般在 30%〜35%)， 煤粉气流容易被点燃。而 等离子点火技术对无烟煤、 贫煤和劣质烟煤等挥发份含量较低的煤种适应 性 较差， 国内鲜有贫煤锅炉成功应用等离子点火技术的 实例， 目前还没有无烟 煤锅炉成功应用等离子点火技术的实例。

第二，锅炉点火时，由于等离子发生器的能量 通常在 100〜200KW左右， 不足以将煤粉全部点燃。 实际运行情况显示， 锅炉采用等离子点火技术， 在 锅炉启动初期， 飞灰含碳量高， 大量煤粉没有燃尽， 尤其对于难燃尽的煤种， 燃尽性能更差。未燃尽的煤粉易积聚在空预器 的波形板或 SCR反应器的催化 剂喷入处， 容易造成未燃尽煤粉的二次燃烧， 引起重大事故和经济损失。

第三， 锅炉点火时， 为保证稳定点燃煤粉， 实际运行时通常采用较高的 煤粉浓度， 所以锅炉启动时负荷较高， 锅炉升温速度较快， 易造成蒸汽恻气 发明内容

本发明提供的一种富氧环境下的等离子无油点 火系统，是一种结构简单， 煤种适应广泛， 尤其适用于低挥发份煤种的富氧环境下的等离 子无油点火系 为了达到上述目的，本发明提供一种富氧环境 下的等离子无油点火系统， 包含等离子发生器和燃烧器， 该等离子无油点火系统包含一组设置在燃烧器 内的套筒组， 该套筒组与燃烧器同轴设置。

所述的等离子发生器以同轴或者径向方式插入 套筒组。

所述的套筒组包含若干同轴套设的套筒，该套 筒组中至少包含一个套筒。 所述的套筒横截面形状为圆形或者矩形。

相邻套筒之间以及套筒和燃烧器之间形成环形 空间。 根据不同的煤种和 煤质， 若干套筒的长度相同， 或者不同， 套筒之间不同的位置组合， 形成不 同长度或者厚度的环形空间， 煤粉气流和氧气在这些环形空间内充分混合， 以利于煤粉气流在燃烧器内充分点燃。

所述的套筒上安装有氧气导管， 所述的燃烧器上安装有氧气导管， 氧气 导管可以起到煤粉浓缩环的作用。 氧气通过氧气导管进入套筒之间以及套筒 和燃烧器之间的环形空间内， 在该环形空间内及气流所流经的后续相邻空间 内形成局部富氧区， 强化煤粉气流的燃烧。

所述的氧气导管设置在迎着煤粉气流方向的一 恻。

所述的氧气导管的截面形状为圆形、 椭圆形、 菱形、 三角形、 楔形或者 梯形。

所述的氧气导管内迎着煤粉气流方向的壁面是 平面或者是弧形壁面。 所述的氧气导管在迎着煤粉气流方向的管壁上 堆焊耐磨金属， 或者铺设 耐磨陶瓷， 或者采用耐磨铸钢材料。 防止磨损， 保护氧气导管寿命。

所述的氧气导管在背离煤粉气流方向的管壁上 设置有若干环形槽， 或者 设置若干开孔， 或者设置若干氧气喷嘴。 氧气通过环形槽、 开孔、 氧气喷嘴 进入燃烧器与煤粉掺混。

所述的氧气喷嘴的喷射方向与煤粉气流的流动 方向呈 0°〜80°的角度。 氧气的流动方向同煤粉气流的流动方向不同， 可以造成适当的扰动， 以利于 氧气和煤粉气流的充分混合。 所述的燃烧器的喷口处安装有背气流氧气导管 。 背气流氧气导管直接通 入炉膛， 氧气通过背气流氧气导管进入炉膛， 通过补充氧气， 在燃烧器喷口 处形成局部富氧燃烧区， 强化煤粉气流在燃烧器和炉膛内的燃烧。

所述的背气氧气导管在面向炉膛方向的管壁上 设置有若干环形槽， 或者 设置若干开孔， 或者设置若干氧气喷嘴。 氧气通过环形槽， 或者开孔， 或者 氧气喷嘴进入炉膛助燃， 在燃烧器喷口处形成局部富氧燃烧区， 强化煤粉气 流在燃烧器和炉膛内的燃烧， 提高了燃烧区区域的壁面热负荷， 提高了煤粉 的燃尽率， 减少了锅炉灭火的可能性。

所述的氧气导管中的氧气流量是可以调节的。 根据不同的煤种和煤质， 调节喷入不同套筒之间环形空间内的氧气量， 使燃烧器内不同的局部富氧区 内的富氧浓度可调节， 使燃烧器内不同的局部富氧区的燃烧强度可控 ， 确保 煤粉气流在燃烧器内可控制的燃烧， 释放出大量热量的同时， 不至于烧坏燃 烧器本身。

所述的氧气导管也可以通入空气、 氮气或者二氧化碳气， 在锅炉点火完 毕后， 对氧气导管进行吹扫， 防止煤粉或者灰渣堵塞。

在本发明的燃烧器内， 等离子发生器喷出的等离子体形成一个局部高 温 区， 高温等离子体和煤粉气流充满其中。 煤粉颗粒在高温等离子体的作用下 迅速释放出挥发份， 携带煤粉的空气中所含的氧气迅速与挥发份发 生化学反 应， 快速燃烧并释放出热量。 这时通过燃烧器内的氧气导管向燃烧器内补充 一定量的氧气， 形成局部的富氧区， 实现挥发份或者焦炭或者二者混合物的 富氧燃烧， 使煤粉气流的燃烧更剧烈， 释放出更多的热量， 最终迅速点燃一 次风煤粉气流并使之稳定燃烧。

本发明的优点是： 电站锅炉点火可以完全不用燃料油， 可以直接点燃煤 粉气流， 尤其是针对具有低挥发份、 低热值、 高灰份这些典型劣质煤特征的 动力用煤， 采用本发明的燃烧器可以直接点燃， 并且燃尽率高。 本发明的燃 烧器即可以充当锅炉的点火燃烧器， 也可以充当锅炉的主燃烧器。 本发明结 构简单， 设计合理， 投资和运行费用适中， 性价比高。 附图说明

图 1 是本发明提供的等离子无油点火燃烧器系统结 构示意图 （轴向布 置）；

图 2 是本发明提供的等离子无油点火燃烧器系统结 构示意图 （径向布 置）；

图 3是氧气导管结构的剖面示意图；

图 4是氧气导管结构的放大示意图；

图 5是氧气导管结构的剖面示意图；

图 6是氧气导管结构的剖面示意图；

图 7是氧气导管结构的剖面示意图；

图 8是氧气导管结构的剖面示意图；

图 9是氧气导管结构的剖面示意图；

图 10是氧气导管结构的剖面示意图；

图 11是氧气导管结构的剖面示意图；

图 12是氧气导管结构的剖面示意图。 具体实 式

以下根据图 1〜图 12， 具体说明本发明的较佳实施例。

实施例 1

如图 1、 图 3和图 4所示， 本发明提供一种富氧环境下的等离子无油点 火系统，包括等离子发生器 1和燃烧器 2。燃烧器 2内含有套筒 9和套筒 10， 等离子发生器 1、 燃烧器 2、 套筒 9和套筒 10采用同轴方向方式布置。 套筒 9和等离子发生器 1之间存在一个环形空间 A， 氧气导管 3安装在套筒 9左 端的内壁上， 氧气导管 3除了提供氧气外， 也起到煤粉浓缩环的作用， 氧气 导管 3的迎着煤粉气流方向的管壁外恻堆焊耐磨金� �， 氧气导管 3背离煤粉 气流方向的管壁上布置有环形槽 101， 氧气通过环形槽 101进入环形空间 A 与煤粉掺混，在环形空间 A及相邻区域内形成局部富氧区。套筒 10和套筒 9 之间存在一个环形空间 B， 氧气导管 4安装在套筒 10左端的内壁上， 套筒 10和燃烧器 2之间存在一个环形空间 C, 氧气导管 8安装在燃烧器 2的内壁 上， 氧气导管 4和氧气导管 8类似于氧气导管 3， 其迎着煤粉气流方向的外 管壁都可以起到煤粉浓缩环的作用， 背离煤粉气流方向的管壁上， 布置有环 形槽 101。 同理， 煤粉气流和氧气可以在环形空间 B、 环形空间 C内充分掺 混， 在环形空间 B、 环形空间 C及相邻区域形成局部富氧区。

等离子无油点火系统工作时， 煤粉气流进入燃烧器 2内， 并分为 3部分 进入环形空间 A、环形空间 B和环形空间 C内， 等离子发生器 1产生高温等 离子体在套筒 9内形成一个局部高温区，煤粉颗粒快速热裂� �释放出挥发份， 并且挥发份迅速燃烧， 通过改变调节阀 5的开度， 可在套筒 9内形成局部的 富氧区， 进一步促使煤粉气流燃烧， 通过改变调节阀 6的开度和调节阀 7的 开度， 可以在环形空间 B和环形空间 C及相邻空间内形成局部富氧区， 促使 煤粉迅速燃烧。 同时可以控制局部富氧区的富氧程度， 对燃烧器内煤粉的燃 烧强度进行控制。 燃烧器 2喷口处布置有背气流氧气导管 11， 背气流氧气导 管 11面向锅炉炉膛的壁面上布置有环形槽 101。氧气可以通过环形槽 101喷 入炉膛助燃， 在燃烧器喷口处形成局部富氧燃烧区， 强化煤粉气流在炉膛内 的燃烧， 提高了燃烧区区域的壁面热负荷， 提高了煤粉的燃尽率， 减少了锅 炉灭火的可能性， 最终使一次风气流迅速点燃稳定燃烧。

完成点火过程后， 等离子点火燃烧器作为主燃烧器使用时， 关闭氧气阀 门 12，打开吹扫空气阀门 13，使吹扫压缩空气通过氧气导管，并对氧气� ��管、 环形槽 101等进行吹扫， 防止氧气导管别煤粉或者灰渣堵塞。 吹扫介质也可 采用氮气或者二氧化碳气体。

实施例 2

如图 2、 图 3和图 4所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 等离子发 生器 1从燃烧器 2的径向方向插入等离子燃烧器， 并且等离子发生器喷出的 高温等离子体可以充满在套筒 9内。

实施例 3

如图 5所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 氧气导管 3、 4、 8的截 面形状为三角形形状， 其迎着煤粉气流方向的壁面为弧形面。 其背离煤粉气 流方向的壁面上布置环形槽 101， 氧气通过环形槽 101进入燃烧器同煤粉掺 混。

实施例 4

如图 6所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 在氧气导管 3、 4、 8的 截面形状为梯形形状， 背离煤粉气流方向的壁面上布置环形槽 101， 氧气通 过环形槽 101进入燃烧器同煤粉掺混。 实施例 5

如图 7所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 在氧气导管 3、 4、 8背 离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气开孔 102， 氧气通过氧气开孔 102进 入燃烧器同煤粉掺混。

实施例 6

如图 8所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 氧气导管 3、 4、 8的截 面形状为三角形形状， 其迎着煤粉气流方向的壁面为弧形面。 在氧气导管背 离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气开孔 102， 氧气通过氧气开孔 102进 入燃烧器同煤粉掺混。

实施例 7

如图 9所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 氧气导管 3、 4、 8的截 面形状为梯形形状， 在氧气导管背离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气开 孔 102， 氧气通过氧气开孔 102进入燃烧器同煤粉掺混。

实施例 8

如图 10所示， 本实施例与实施例 1 的区别在于， 在氧气导管 3、 4、 8 背离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气喷嘴 103， 氧气通过氧气喷嘴 103 进入燃烧器同煤粉掺混。

实施例 9

如图 11所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 氧气导管 3、 4、 8的截 面形状为三角形形形状， 其迎着煤粉气流方向的壁面为弧形面。 在氧气导管 背离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气喷嘴 103， 氧气通过氧气喷嘴 103 进入燃烧器同煤粉掺混。

实施例 10

如图 12所示， 本实施例与实施例 1的区别在于， 氧气导管 3、 4、 8的截 面形状为梯形形状， 在氧气导管背离煤粉气流方向的壁面上布置 8个氧气喷 嘴 103， 氧气通过氧气喷嘴 103进入燃烧器同煤粉掺混。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作 了详细介绍， 但应当认识 到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。 在本领域技术人员阅读了上述 内容后， 对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见 的。 因此， 本发明的 保护范围应由所附的权利要求来限定。