专利名称：一种煤粉高温氧气点火方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于煤粉燃烧器点火的煤粉高温氧气点火方法及点火装置。
背景技术：
目前，常规的煤粉锅炉大多是采用燃油的方式来实现煤粉燃烧器的点火。这种方式是以特定的燃料油为主要点火能源。在点火过程中，首先通过专门的点火器点燃燃油，然后利用燃油燃烧的热量引燃煤粉气流，实现煤粉燃烧器的点火。这种方式的主要缺点在于 在煤粉燃烧器的点火及之后的稳燃过程中，需要消耗大量的燃油，经济成本巨大；需要设置专门的点火器用于点燃燃油油枪，而点火器及燃油油枪的存在在一定程度上制约了燃烧器的设计尺寸及安装方式，增加了相关的成本。
发明内容
为了有效降低煤粉锅炉的点火成本，提高点火过程的安全性和稳定性，本发明设计了一种应用于煤粉燃烧器点火的煤粉高温氧气点火方法及装置。它利用高温氧气作为煤粉点火的主要热量和助燃剂来源。运行时，首先通过点火装置的二次风高温氧气和一次风煤粉气流的直接混合引燃煤粉气流，实现点火装置自身的点火，然后通过点火装置的富氧燃烧高温火焰点燃整个煤粉燃烧器。在煤粉燃烧器整个点火过程中完全不需要使用燃油， 且在燃烧器被点燃后，点火装置的二次风高温氧气可直接被替换为普通二次风空气。所述目的是通过如下方案实现的
一种煤粉高温氧气点火方法，浓度高于0. 6kgC/kgA的煤粉气流以直流的方式从煤粉气流通道吹出；大于800°C的高温氧气通过高温氧气通道吹出，与煤粉气流相混合，即可。所述高浓度煤粉气流与高温氧气气流之间形成15 25°的夹角。所述高温氧气以旋流方式从高温氧气通道吹出。所述高温氧气旋流强度在2. 0 2. 5。通过高温氧气点燃点火装置煤粉气流，即点火装置自身的点火是整个煤粉燃烧器点火过程的关键，同时也是煤粉高温氧气点火装置设计的主要的难点根据对煤粉理论燃烧温度的计算可知，煤粉在富氧条件下的燃烧温度很高，甚至可以达到近3000°C，所以在点火装置的设计中不宜采用预燃/混室结构；另外，在保证供氧量相同的前提下，使用氧气助燃与使用空气助燃相比，助燃气体量大幅减少，加之很高的气体加热温度导致的气体密度下降、气体穿透混合能力变差的不利影响，想要保证煤粉气流与高温氧气的充分混合，进而顺利地实现点火装置自身的点火变得相当困难。针对以上所述的问题，本发明煤粉高温氧气点火装置的设计中采用了中心一次风空气直流送粉、外侧环道旋流提供二次风高温氧气的基本结构。另外，在中心管一次风煤粉气流通道喷口处设置了导流锥，用以强化煤粉气流与外侧旋流高温氧气的混合。具体结构为
一种煤粉高温氧气点火装置，包括中心管煤粉气流通道和套接在外面的高温氧气环形通道，所述高温氧气环形通道与高温氧气风室连通。所述中心管煤粉气流通道出口处设置为扩口结构，所述高温氧气环形通道出口处的外管壁为扩口结构。所述中心管煤粉气流通道出口处的中心位置设置导流锥，导流锥为里小外大的正圆锥。所述导流锥的高度与中心管煤粉气流通道扩口段长度一致，位置与中心管煤粉气流扩口平齐。中心管煤粉气流通道扩口半角α的角度为15 25° ；高温氧气通道扩口半角β 的角度为20 25°。所述高温氧气环形通道出口处固定有高温氧气旋流叶轮。本发明所述煤粉高温氧气点火方法可广泛应用于各类煤粉燃烧器的点火过程，它操作简单，使用方便，点火效果好。本发明所述煤粉高温氧气点火装置为一种无油点火装置，运行过程中不需要燃油等专门的点火燃料，有效地降低了煤粉锅炉的点火成本；通过改变点火装置一次风煤粉气流速度、二次风速度和旋流强度，可有效调整流场，控制煤粉气流的着火位置，保证煤粉气流的点火和稳燃；在煤粉燃烧器被点燃后，点火装置的二次风高温氧气可直接被替换为普通二次风空气，即点火装置可转变为一小型的常规旋流煤粉燃烧器参与锅炉的运行。
图1是本发明的结构示意图。附图标记1、中心管煤粉气流通道；2、高温氧气风室；3、高温氧气环形通道；4、高温氧气旋流叶轮；5、高温氧气通道扩口 ；6、中心管煤粉气流通道扩口 ；7、导流锥。F1为一次风煤粉气流，F2为高温氧气流。
具体实施例方式下面结合附图详细阐述本发明优选的实施方式。一种煤粉高温氧气点火方法，浓度高于0. 6kgC/kgA的煤粉气流以直流的方式从煤粉气流通道吹出，大于800°C的高温氧气以强度在2. 0 2. 5的旋流方式通过高温氧气通道吹出后，以15 25°的夹角与煤粉气流相混合，随着混合的进行，煤粉气流中的氧气体积份额不断增大，相应的煤粉颗粒的着火温度不断下降，与此同时煤粉气流被不断加热，温度不断升高，直到达到煤粉气流的着火温度，煤粉气流被点燃，最终实现点火装置自身的点火。之后，便可通过点火装置的富氧燃烧高温火焰点燃整个煤粉燃烧器，而在燃烧器被点燃后，点火装置的二次风高温氧气可直接被替换为普通二次风空气。为实现前述方法，本发明采用了煤粉高温氧气点火装置，参照图1，它在结构上由 1、中心管煤粉气流通道；2、高温氧气风室；3、高温氧气环形通道；4、高温氧气旋流叶轮；5、 高温氧气通道扩口 ；6、中心管煤粉气流通道扩口 ；7、导流锥组成。在实际使用时，各通道的截面尺寸由其对应通过的风量、风速计算得出；
具体结构为，参照图1，中心管煤粉气流通道是用于输送煤粉气流的通道，高温氧气环形通道是用于输送高温氧气的通道。高温氧气环形通道套在中心管煤粉气流通道之外，所述高温氧气环形通道与高温氧气风室连通。所述中心管煤粉气流通道出口处设置为扩口结构，扩口半角α的角度为15 25° ；扩口处设置导流锥，导流锥为里小外大的正圆锥，导流锥的高度与扩口段长度一致， 位置与扩口平齐。所述高温氧气环形通道出口处的外管壁为扩口结构，扩口半角β的角度为20 25°，在出口处还固定有高温氧气旋流叶轮。本发明所述煤粉高温氧气点火装置的具体运行过程为首先，一次风煤粉气流F1 从中心管煤粉气流通道1以直吹的方式吹出，并在导流锥7和中心管煤粉气流通道扩口 6 的共同作用沿一定角度向外扩散；与此同时，高温氧气流F2通过高温氧气风室2、高温氧气环形通道3及高温氧气旋流叶轮4以旋流方式吹出，并在高温氧气通道扩口 5的导流作用下在流场中形成回流区，与中心管吹出的一次风煤粉气流&相混合；随着混合的进行，混合气流的氧气体积份额不断增大、温度不断升高，直到达到煤粉气流的着火温度，煤粉气流被点燃，点火装置成功点火。之后，便可通过点火装置的富氧燃烧高温火焰点燃整个煤粉燃烧器。在整个煤粉燃烧器被点燃后，可将高温氧气流F2替换为普通助燃二次风空气，点火装置转变为一小型的常规旋流煤粉燃烧器参与锅炉的运行。本实施方式只是对本专利的示例性说明而并不限定它的保护范围，本领域人员还可以对其进行局部改变，只要没有超出本专利的精神实质，都视为对本专利的等同替换，都在本专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种煤粉高温氧气点火方法，其特征在于浓度高于OJkgC/kgA的煤粉气流以直流的方式从煤粉气流通道吹出；大于800°C的高温氧气通过高温氧气通道吹出，与煤粉气流相混合，即可。
2.根据权利要求1所述的煤粉高温氧气点火方法，其特征在于所述高浓度煤粉气流与高温氧气气流之间形成15 25°的夹角。
3.根据权利要求1或2所述的煤粉高温氧气点火方法，其特征在于所述高温氧气以旋流方式从高温氧气通道吹出。
4.根据权利要求3所述的煤粉高温氧气点火方法，其特征在于所述高温氧气旋流强度在 2. 0 2. 5。
5.一种煤粉高温氧气点火装置，其特征在于包括中心管煤粉气流通道和套接在外面的高温氧气环形通道，所述高温氧气环形通道与高温氧气风室连通。
6.根据权利要求5所述的煤粉高温氧气点火装置，其特征在于所述中心管煤粉气流通道出口处设置为扩口结构，所述高温氧气环形通道出口处的外管壁为扩口结构。
7.根据权利要求6所述的煤粉高温氧气点火装置，其特征在于所述中心管煤粉气流通道出口处的中心位置设置导流锥，导流锥为里小外大的正圆锥。
8.根据权利要求7所述的煤粉高温氧气点火装置，其特征在于所述导流锥的高度与中心管煤粉气流通道扩口段长度一致，位置与中心管煤粉气流扩口平齐。
9.根据权利要求6所述的煤粉高温氧气点火装置，其特征在于中心管煤粉气流通道扩口半角α的角度为15 25° ；高温氧气通道扩口半角β的角度为20 25°。
10.根据权利要求5-9任意一项所述的煤粉高温氧气点火装置，其特征在于所述高温氧气环形通道出口处固定有高温氧气旋流。
全文摘要
为了降低煤粉锅炉的点火成本，提高点火过程的安全性和稳定性，本发明提供了一种应用于煤粉燃烧器点火的煤粉高温氧气点火方法及装置。煤粉高温氧气点火方法，高浓度煤粉气流以直流的方式从煤粉气流通道吹出；大于800℃的高温氧气通过高温氧气通道吹出，与煤粉气流相混合，即可。煤粉高温氧气点火装置，包括中心管煤粉气流通道和套接在外面的高温氧气环形通道，所述高温氧气环形通道与高温氧气风室连通。本发明所述煤粉高温氧气点火方法可广泛应用于各类煤粉燃烧器的点火过程，它操作简单，使用方便，点火效果好。本发明所述煤粉高温氧气点火装置为一种无油点火装置，运行过程中不需要燃油等专门的点火燃料，有效地降低了煤粉锅炉的点火成本。
文档编号F23D1/02GK102494340SQ20111042459
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘国伟, 张玉, 翟明, 董芃 申请人:哈尔滨工业大学