[发明专利]组合式高能点火器和火焰探测器

说明书

技术领域

本发明涉及点火和感测系统，且更特别地涉及火焰点火及火焰探测或感测系统。甚至更特别地，本发明涉及具有火花型点火装置的这些系统。

背景技术

气体先导燃烧器是一种用于通过燃烧低流速(相对于主燃烧器而言)的气态燃料-空气混合物来形成稳定的先导火焰的设备。该先导火焰用于点燃更大的主燃烧器，或者难于点燃的燃料。气体先导设计通常包括点火系统和火焰探测系统。用于气体先导燃烧器中的两种最常见类型的点火系统是高压(HT)和高能点火系统(HEI)。火焰探测通常是通过火焰离子化探测(FID)系统进行。

HT火焰点火系统通常利用高电压源和HT火花塞或火花杆。高电压源提供高电压、低电流脉冲。通常，这些脉冲为15kV或者更高且为约10到约50mA。HT系统形成低安培火花，该火花桥接形成在火花塞中或者火花杆与接地的先导框架之间的空气间隙。该火花用于点燃燃料-空气混和物并从而产生先导火焰。尽管这种类型的点火装置可以是低成本的，但当点火条件不理想时其是反复无常的。当使用HT系统时，来自蒸汽或雨水的湿气、污染物和重燃料都可产生点火问题。

HEI系统通常利用电容性放电激励器以将大电流脉冲传到火花杆。这些大电流脉冲通常大于1kA。用于HEI系统的火花杆或者点火探针通常利用由绝缘体包围的中心电极和套着该绝缘体的外部导电壳体而构造成，使得在火花杆的点火端处，高能火花可以在中心电极和外部导电壳体之间穿过。HEI系统具有在不利条件下维持强大的高能火花的能力，所述不利条件例如低温、重燃料(重气体或重油)、结焦或其它碎屑对点火塞的污染、以及由于蒸汽冲洗或下雨导致的湿气存在。

出于安全性考虑，点火系统在主燃气阀打开后尽可能快地点燃燃料-空气预混合物是重要的。火焰离子化探测系统在建立火焰后尽可能快地记录火焰信号同样是重要的。同时，快速的点火和火焰探测有助于最小化因粗燃料被泵入燃烧器所导致的爆炸的可能性。通常地，有在监测火焰离子化探测系统的同时控制燃料和点火系统的燃烧器管理系统(BMS)。通常，如果未证明有火焰，燃烧器管理系统将在关闭燃料阀之前提供五秒或更短的燃料流动时间。因此用于点火和探测的窗口期非常短。

大部分现有的HEI系统使用组合式HT和火焰探测系统，其中必须产生点火并且然后机电式开关使激励器去能且向火焰探测器供能。这意味着点火和探测被排序至两个相异的时间段中，均占据可最大限度容许的燃料阀打开时间窗口期的一部分。允许同时进行点火和火焰探测的HT或HEI系统依赖于使用完全分离的点火和探测系统。具有强大的点火系统(例如HEI系统)和能贯穿整个窗口期而同时操作的火焰探测系统，其中火焰探测系统是HEI系统的组成部分，也即，不利用完全分离的点火和探测系统，将是有利的。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种先导燃烧器，其包括电能源、火花杆和壳体。火花杆具有第一端、第二端和在第二端处连接到所述火花杆的火焰杆。火花杆在第一端处连接到电能源，使得所述电能源在第二端处产生火花。壳体具有燃料流动通道，所述燃料流动通道包含火花杆的第二端。火焰杆在壳体中的位置和火花杆与电能源的连接使得：当邻近火花杆的第二端处不存在火焰时，没有电流在火焰杆和壳体之间流动，并且当邻近火花杆的第二端处存在火焰时，电流在火焰杆和壳体之间流动。电能源和先导燃烧器能够同时地产生所述火花和提供所述电流。

在本发明的另一个实施例中，提供了一种用于点火和火焰探测的装置，其包括第一电极、第二电极和第三电极。第一电极和第二电极均具有第一端和第二端。第一电极和第二电极被定位和从彼此电隔离成使得火花末端由各第二端形成，使得：当各第一端连接到电能源时，火花可在第一电极的第二端和第二电极的第二端之间通过。当燃料邻近第二电极的第二端时，该火花点燃燃料并产生火焰。第二电极被构造和相对于第三电极定位成使得：当所述火焰在所述第二电极和所述第三电极之间存在时，电流在第二电极的第二端和第三电极之间传导，但当不存在火焰时，电流不在第二电极和第三电极之间传导。