一种富氧等离子体无油点火燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及等离子体无油点火燃烧装置技术领域，特别涉及一种富氧等离子 体无油点火燃烧装置。
【背景技术】
[0002] 传统的大型煤粉锅炉点火和稳燃均采用燃烧柴油或重油来实现的，电站锅炉的启 动、停止和低负荷稳燃需要消耗大量的燃油。近年来，随着石油资源的日益紧张，给电厂带 来了沉重的经济负担。为降低油耗节约成本，国内很多公司开发了等离子体无油点火技术， 并在很多电站锅炉上得到了广泛应用。
[0003] 但是，由于我国不同产地的动力用煤煤质差别较大，等离子体点火在实际应用中 仍存在一些不足：
[0004] 第一、等离子体点火技术对煤质的要求较高。目前在国内以烟煤为动力用煤的电 站锅炉上，已有大量成功应用等离子体点火的实例，究其原因是烟煤的干燥无灰基挥发分 含量高（一般在30% -50% )，煤粉气流容易被点燃。而劣质煤挥发分含量低、着火温度高、 火焰传播速度低，点燃时需要较高的着火热。现有等离子体点火技术很难将劣质煤点燃，故 在劣质煤点火时仍需要大量投油助燃，节油效果受到很大限制。
[0005] 第二、对工况要求较高。锅炉点火时，通常需要采用较高的煤粉浓度、较低的风速， 当工况发生变化时，易出现燃烧不稳，甚至发生灭火事故。
[0006] 第三、锅炉点火时，由于等离子体发生器的功率通常在100_200kW左右，不足以将 煤粉全部点燃，实际运行情况显示，在锅炉启动初期，飞灰的含碳量高，大量的煤粉没有燃 尽，这会对后面的设备造成损害，严重影响锅炉的安全性与经济性。
[0007] 因氧气能降低燃料着火温度、提高火焰传播速度。故，很多研究者在等离子体点 火技术中引入氧气助燃，例如：中国专利ZL201110105569. 0公开了一种富氧等离子无油点 火稳燃方法；中国专利ZL201110442988. 3披露了一种等离子无油点火燃烧器；中国专利 ZL201320021358. 3也公开了一种氧气助燃的点火燃烧器。
[0008] 这三个专利均披露了等离子体点火技术中引入氧气助燃的技术方案，但是，在实 际应用中各自存在不同程度的不足。接下来，结合图1至图3对各自的技术问题分别加以 说明。
[0009] 如图1所示，中国专利ZL201110105569. 0公开的富氧等离子无油点火稳燃方法， 是将氧气喷口 6沿一次风气流方向置于等离子体发生器5的上游，使氧气喷入预混燃烧管 2内和一次风煤粉预混后，使一次风粉呈富氧状态，再经过等离子体点燃煤粉。此技术虽然 能起到富氧助燃的作用，但与喷入的氧量相比，一次风煤粉量较大，预混后氧气浓度被严重 稀释，助燃效果降低，氧气助燃的效果大打折扣。
[0010] 如图2所示，专利ZL201110442988. 3披露的等离子无油点火燃烧器，是在等离子 体发生器1外设一个环形的氧气套筒3,在等离子电弧区域喷入氧气，点火时在燃烧器内形 成局部富氧区，形成煤粉的富氧燃烧。该技术方案存在的问题是，等离子体区域温度高于 4000K-5000K，加之等离子体的高活性特性，能够轻易点燃进入此区域的煤粉，在此处加入 氧气，会造成煤粉燃烧会过于剧烈，容易造成筒壁超温，甚至造成燃烧器烧损。
[0011] 如图3所示，专利ZL201320021358. 3公开的氧气助燃的点火燃烧器，是将氧气喷 射装置4置于一级筒3出口，采用煤粉着火后立即补氧，集中射流喷氧的方式。虽然能起到 很好的助燃效果，但由于氧气喷射装置4喷射的氧气不是直接喷入高温电弧区，是远离电 弧，而电弧外部温度衰减厉害，对氧气的氧化能力也大打折扣；在实际的工程应用中，该点 火燃烧器只能有效点燃空气干燥基挥发分多12%的劣质煤。
[0012] 有鉴于此，如何提高等离子体点火燃烧技术点燃劣质煤的能力，特别是能有效点 燃空气干燥基挥发分< 12%的劣质煤，同时避免燃烧室结渣烧损，是本领域技术人员亟需 解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0013] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种富氧等离子体无油点火燃烧装置， 以提高等离子体点火燃烧技术点燃劣质煤的能力，特别是能有效点燃空气干燥基挥发分 < 12%的劣质煤，同时避免燃烧室局部结渣烧损。
[0014] 本实用新型所提供的富氧等离子体无油点火燃烧装置，包括燃烧室和插入燃烧室 的等离子体发生器和喷氧管，喷氧管可将氧气喷射向等离子体发生器的电弧高温区，还包 括煤粉气分离件和隔板，煤粉气分离件与燃烧室连通，并用于将煤粉气分离为高浓度煤粉 气和低浓度煤粉气；
[0015] 沿煤粉气的流向上，燃烧室包括连续设置的一级燃烧区和二级燃烧区，隔板将一 级燃烧区分隔为高浓度煤粉气点火燃烧区和低浓度煤粉气通过区；等离子体发生器和喷氧 管均位于高浓度煤粉气点火燃烧区。
[0016] 当煤粉气经由煤粉气分离管分离形成高浓度煤粉气和低浓度煤粉气后，分别流入 燃烧室一级燃烧区的高浓度煤粉气点火燃烧区域和低浓度煤粉气通过区域时，启动等离子 体发生器点火，同时通过喷氧管将氧气直接射向其高温电弧区，以最大限度的激化氧气活 化能，并形成煤粉着火的高煤粉浓度、高电弧温度和高氧气浓度的"三高区"，迅速点燃低挥 发性劣质煤粉，形成稳定的着火源，不断点燃后续的煤粉燃烧，解决了劣质煤初级点火能量 不足的问题，显著提高了等离子体点火燃烧装置的点燃劣质煤的能力，特别是能有效点燃 空气干燥基挥发分<12%的劣质煤。燃烧的煤粉气在二级燃烧区点燃流经低浓度煤粉气通 过区域的低浓度煤粉气，在二级燃烧区充分燃烧后形成的煤灰随导气经由排气口排出燃烧 室。
[0017] 此外，低浓度煤粉气也就是含有少量粉煤的乏气，流经燃烧室的低浓度煤粉气通 过区域，能够起到冷却燃烧室壁面的作用，继而防止燃烧室内局部超温结渣问题。
[0018] 可选地，沿所述煤粉气的流向上，所述高浓度煤粉气点火燃烧区包括连续设置的 点火区和燃烧区；所述点火区的长度大于所述燃烧区的长度，且，垂直于所述煤粉气的流向 的平面内，所述点火区截面面积递增，所述燃烧区的截面面积恒定。
[0019] 可选地，垂直于所述煤粉气的流向平面内，所述高浓度煤粉气点火燃烧区和所述 低浓度煤粉气通过区两者的入口处的截面面积的比例关系为1:9。
[0020] 可选地，所述煤粉气分离件具体为弯曲成预定角度的煤粉气分离弯管。
[0021] 可选地，所述煤粉气分离弯管为弯曲成90°的直角弯管。
[0022] 可选地，所述二级燃烧区内也设置有所述喷氧管。
[0023] 可选地，沿所述煤粉气的流向上，位于所述二级燃烧区内的所述喷氧管的喷口至 所述隔板相距13Ctam~155謹。
[0024] 可选地，所述喷氧管的喷射方向与沿所述煤粉气的流向成30°~60°夹角。
[0025] 可选地，包括至少两个所述喷氧管，所述喷氧管相对于沿所述煤粉气的流向对称 设置。
[0026] 可选地，所述喷氧管具有氧气导流孔，在垂直于沿所述煤粉气的流向的平面内，所 述喷氧管的迎粉面投影包括劣弧段和分别与所述劣弧段的两端部平滑连接的两段线段，每 段所述线段相对于所述氧气导流孔向外倾斜并沿煤粉气的流向延伸。
【附图说明】
[0027] 图1示出了中国专利ZL201110105569. 0公开的一种富氧等离子无油点火