[发明专利]一种等离子体点火燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉燃烧技术领域，尤其涉及一种等离子体点火燃烧 器。

背景技术

燃煤火力发电是目前各国所采用的主要发电方式。点火是锅炉燃 烧过程的一个主要方面。随着锅炉容量的增大，如何快速经济地完成 锅炉的启动过程.是一个亟待解决的重大问题。

为取代消耗大量燃油的油点火方式，近年来发展了等离子体点火 技术。

传统的等离子点火系统为了能够点燃劣质煤，采用了“预燃室” 技术。预燃室的构成是将燃烧筒进行保温，通常是在燃烧室内衬一层 耐火材料，通过初期的加热，预燃室的筒壁已经有很高的温度，有助 于(甚至独立地)将燃料点燃。预燃室较长(约2m)，通过等离子的 作用，将进入预燃室的含煤粉空气流中的煤粉进行了气化，生成了大 量的可燃气体，主要有CO等，再利用这些可燃气体燃烧时释放的热 量去点燃后续的煤粉，也是一种分级点火方式，但由于预燃室内温度 过高，煤粉很容易在里面结渣，从而无法继续应用。

为克服上述问题，已经提出了一种新的分级燃烧筒结构。如图1 所示，该等离子体点火燃烧器包括多级燃烧筒，例如第一级燃烧筒 104、第二级燃烧筒106、第三级燃烧筒108、第四级燃烧筒110等(根 据功率大小和空间大小，可以多于四级也可以少于4级)。从含煤粉 空气流入口102进入的含煤粉空气流(图1中宽箭头所示)被隔板116 分为两路分别进入第一级燃烧筒104和第二级燃烧筒106。等离子体发 生器沿着多级燃烧筒的轴向插入第一级燃烧筒104中，点燃进入第一 级燃烧筒104的含煤粉空气流，产生一级煤粉火焰A，后者进一步点燃 第二级燃烧筒中的含煤粉空气流，形成二级煤粉火焰B。同时，从空 气入口114进入的空气流(图1中窄箭头所示)通过第三入口120进入 第三级燃烧筒108，对燃烧不充分的二级煤粉火焰补充氧气，形成三 级煤粉火焰C。空气还可以通过第四入口122进入第四级燃烧筒进一步 补氧。与此同时，空气流在进入下一级燃烧筒之前在前一级燃烧筒外 壁和燃烧器外筒118之间的空间中流动，从而起到了冷却燃烧筒的作 用，防止结渣。

在上述技术中，等离子体发生器沿着燃烧筒的轴向插入，而含煤 粉空气流入口和空气流均垂直于燃烧筒轴线布置。也就是，等离子体 火焰的方向与进入一级燃烧筒的气流方向相垂直，需要通过添加导流 板(未图示)将气流转为平行。同样，第二级煤粉进入第二级燃烧筒 的方向与第一级燃烧筒喷出的火焰方向也是垂直的，也需要通过导流 板使其变为平行。但由于受到空间的限制，导流板无法将气流完全转 向。由于两股气流不能完全平行，就会造成进入的气流将等离子体火 焰(或前一级火焰)吹偏，从而使得筒壁温度升高，使得煤粉结渣。

此外，该技术中，由于含煤粉空气流和空气流都是在垂直于燃烧 筒的方向进入，所以，在垂直于燃烧筒的横截面上，煤粉密度以及气 流的速度等都不是均一的，从而影响燃烧质量。

后来，为了现场便于布置，使用了如图2结构的等离子体点火燃 烧器。为简明起见，图中仅图示了含煤粉空气流入口102、第一级燃 烧筒104和第二级燃烧筒106，而未示出与图1中的空气入口114、燃烧 器外筒118以及第三级燃烧筒、第四级燃烧筒相应的结构。含煤粉空 气流进入入口102之后被第一级燃烧筒的筒壁分为两部分，中央部分 进入第一级燃烧筒104，周围部分沿第一级燃烧筒和外筒(上有含煤 粉气流入口102)202之间的空间前进而在第二级燃烧筒的第二入口 204进入第二级燃烧筒如图所示，等离子发生器沿燃烧器的径向插入， 而含煤粉空气流沿燃烧筒的轴向吹入，二者仍然是垂直的。受到含煤 粉空气流的作用，等离子体火焰被吹偏，造成吹偏侧的温度超温，形 成结渣。

因此，需要一种新的技术进一步防止燃烧筒壁上煤粉结渣的问 题。

发明内容