专利名称：富氧无油点火稳燃装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电站锅炉、工业炉窑等能源利用过程中，对煤粉进行点火燃烧的点火及稳燃装置，尤其是使用富氧气体、可同时用作点火燃烧器和主燃烧器的无油点火及稳燃装置。
背景技术：
目前，可以同时用作点火燃烧器和主燃烧器的有等离子无油点火稳燃、高温空气无油点火稳燃两种技术方式。
等离子无油点火稳燃装置，由点火燃烧喷口、阴极、阳极、水冷系统、大功率电源等构成。采取150～400KW左右的大功率电源，引燃温度高达上万度的等离子弧，进而实现煤粉的加热、可靠点火和稳燃。具有点火快、稳定可靠、煤种适应性较广等诸多特点。其不足之处在于，大功率、上万度高温的结果，即便采取了水冷措施，阴极阳极烧损严重，钨阴极寿命仅数十小时、阳极寿命仅数百小时，需频繁更换阴极、阳极，颇为麻烦，一旦故障即影响电站锅炉及工业炉窑的安全可靠运行，并消耗较多的贵重钨等战略物资材料。并且，电耗较高，以四角切圆燃烧的电站锅炉为例，单台锅炉配置四台等离子点火燃烧器，电源功率即达600～1600KW左右。单台锅炉年运行费用高达60万左右。
高温空气无油点火稳燃装置，由点火燃烧喷口、高频感应头、大功率电源等构成。采取数十千瓦的高频感应系统，由金属管壁的涡流电热效应，对空气加热高温，实现煤粉的点燃及稳燃。具有结构简单、主体无机械运动部件、可靠性较高等诸多特点。其不足之处在于，空气加热的温度，本身受金属许可壁温的限制，而且空气本身热容量较低，煤质越差、含水量越高，其热容量越大，高温空气随时可能无法将煤粉加热至燃点而将其点燃，点火失败几率较高。应用受煤质影响较大，煤种适应性较差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种使用富氧气体、可用作点火燃烧器和主燃烧器的无油点火稳燃装置。它有效避免了等离子无油点火方式的阴极、阳极烧损及频繁更换的麻烦及消耗较多的贵重钨等战略物资材料的缺点，以及高温空气方式空气本身热容量较低，点火失败几率较高、煤种适应性较差的不足，煤种适应性广，并且大大减少了运行的电耗及运行维护费用。寿命长、可靠性高，而且，还可有效防止煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案本发明一种富氧无油点火稳燃装置，由点火稳燃喷口及连接控制管路构成，点火稳燃喷口通过控制管路与氧气源连接。
为了适应大型电站锅炉的点火需要，本发明还设置有点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口，点火稳燃喷口、稳燃回流区富氧气喷口通过控制管路与氧气源连接。
本发明点火稳燃喷口出口侧外观为圆形或长方形，包括一次风进口、二次风进口、富氧气进口，点火稳燃喷口包括五层壳体，壳体之间由隔板分隔，自外向内构成二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道、中心环一次风通道和中心富氧气通道；二次风通道、中心环二次风通道和二次风进口相通，并连接二次风管路；上一次风通道及下一次风通道、中心环一次风通道和一次风进口相通，并连接一次风管路；中心富氧气通道和富氧气进口相通，并通过控制管路与氧气源连接；二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道设置有匀流孔板，上一次风通道及下一次风通道之间的隔板在点火稳燃喷口出口端为弧线向内收缩。
本发明点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端、中心环一次风通道的进口端均装有至少两个加热元件，点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端的加热元件，与中心环一次风通道的进口端的加热元件相邻排列，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一个加热元件。可以视煤质情况，动态调整加热功率、升温曲线。
本发明点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口为煤粉扩锥封闭空腔，所述煤粉扩锥封闭空腔前端向炉膛方向开孔，在扩锥下方或上方通过控制管路与氧气源连接；或者，煤粉喷口无扩锥的，所述稳燃回流区富氧气喷口为相当于扩锥位置的孔板封闭管口，所述孔板封闭管通过控制管路与氧气源连接。
本发明稳燃回流区富氧气喷口进口端，装有至少两个加热元件，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一加热元件。
本发明所述加热元件为陶瓷加热棒、或强辐射加热管、或高频低温等离子加热管或微波加热管。
本发明所述控制管路由气源控制柜、气源分配柜和终端控制柜依次管路连接构成，所述气源控制柜由过滤器、手动阀、稳压器或比例控制阀、压力表、压力变送器、控制阀依次管路连接构成；所述气源分配柜由过滤器、手动阀、汇流排、控制阀、压力表、手动阀、控制阀依次管路连接构成；所述终端控制柜由过滤器、手动阀、压力表、控制阀、逆止阀，或有2个分支由过滤器、手动阀、压力表、手动阀、控制阀、逆止阀，依次管路连接构成。
本发明所述氧气源可以为瓶装工业氧气或空气分离制氧机出氧气。空气分离制氧机根据实际需要，可选择深冷法(低温精馏法)制氧机，或变压吸附制氧机，或膜法制氧机，或变压吸附-深冷法(低温精馏法)联合制氧机，膜法-深冷法(低温精馏法)联合制氧机。制氧机至少应配置两套，或相当于连续不停歇供气的一套。
本发明开通点火稳燃喷口的中心环一次风通道的加热元件通电，即可在中心环一次风通道内，对流经该处的煤粉颗粒进行持续加热；同时开通其附近位置对应的中心富氧气体通道内的加热元件，可对即将与加热煤粉汇合的富氧气体，同时进行加热；最后，在出口端附近处，高热煤粉与高热富氧气体相遇而起火燃烧，由于富氧气体浓度高、反应快、燃烧温度高，进而迅速加热引燃整个中心环一次风煤粉、上一次风煤粉及下一次风煤粉，实现煤粉燃烧的可靠点火和稳燃。
而且，在电站锅炉、工业炉窑点火、调峰容易发生灭火的低负荷时，一旦各点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口对应的火焰监测器检测到火焰变暗、火焰强度变弱、或火焰强度低于一定数值，稳燃回流区富氧气喷口即开通加热元件、调整加热功率、升温曲线，向煤粉喷口稳燃回流区域注入高热富氧气体，由于富氧气体浓度高、反应快、燃烧温度高，进而迅速加热确保稳燃回流区的高热稳燃，实现该煤粉喷口火焰的可靠稳燃，有效防止锅炉灭火的重大安全事故。并且，稳燃回流区的散热不会太快，可以轮流间歇或连续方式供气。
本发明作为电站锅炉、工业炉窑点火装置，当电站锅炉、工业炉窑点火时，在经过运行安全吹扫后，各点火稳燃喷口开通加热元件、开启富氧气供气，直接点燃煤粉进行运行点火；电站锅炉、工业炉窑上升到相当负荷时，各喷口安装的火焰监测器检测到对应的火焰明亮、火焰强度足够强、超过一定数值时，该点火稳燃喷口、或点火稳燃喷口和稳燃回流区富氧气喷口，改连续方式为轮流间歇方式加热、供气；一旦各火焰监测器检测到对应的火焰变暗、火焰强度变弱、或火焰强度低于一定数值时，相应的点火稳燃喷口、或点火稳燃喷口和稳燃回流区富氧气喷口，则立即恢复连续方式加热、供气。电站锅炉、工业炉窑上升到不易灭火的负荷时，则停止加热、供气。既保证了点火和稳燃的安全可靠，同时可用作点火燃烧器和主燃烧器。
本发明所述煤种适应性广、能耗较低在于，通过动态调整加热功率、升温曲线，加热适量的煤粉及富氧气体使其可靠燃烧放热，进而实现各煤种的可靠点火、稳燃。
本发明所述寿命长、可靠性高在于，装置无烧损和易损部件，当某一单元故障时，可由控制系统自动切换到另一备用单元运行，因而系统可长期可靠运行。
为保证装置的安全运行，点火时，在未启动制粉系统之前，应先启动一次风、二次风对相应管路及点火及稳燃喷口进行安全吹扫，然后依次启动中心环一次风加热元件、启动制粉系统、启动中心富氧气体加热元件、开通富氧气体；停止时，依次关闭富氧气体、停止中心富氧气体加热元件、停止制粉系统、停止中心环一次风加热元件，数分钟后，再关闭一次风、二次风；如电站锅炉、工业炉窑仍需继续运转，需有一定量的二次风对点火及稳燃喷口进行吹扫冷却。
本发明的有益效果是，以加热适量的煤粉及富氧气体使其可靠燃烧放热而提供足够可靠的点火功率，而非完全以电功率方式提供，故功耗较低，可以同时用作点火燃烧器和主燃烧器；无部件的烧损问题、无昂贵且故障率欠佳的大功率电源，煤种适应性广，寿命长，大大减少了运行的电耗及运行维护费用；个别部件或单元故障时，可立即切换到备用元件或单元，因而可靠性较高；并可连续长期可靠运行。而且，可有效防止煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。在当前原油资源紧缺、价格昂贵的情况下，有利于电站锅炉、工业炉窑更改原煤粉燃烧器投油点火、稳燃的方式，实现节约能源、降低投资及运行成本、提高经济效益的经营目标。
并且，在空气分离制氧机基础上，可配套提供惰性保护气体、氩气、氧气、氮气，方便制粉设备系统的灭火及安全维护检修，以及焊接保护、切割用气需要，并可出售商品氩气、氮气满足社会需要。
图1为本发明实施例1所述结构示意图。
图2为本发明实施例2所述结构示意图。
图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5为本发明所述点火稳燃喷口结构示意图。
图4-1、图4-2为本发明所述点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口结构示意图。
图5为本发明实施例1所述控制管路结构示意图。
图6为本发明实施例2所述控制管路结构示意图。
具体实施例方式
实施例1如图1所示，本发明一种富氧无油点火稳燃装置，由点火稳燃喷口1及连接控制管路2构成，点火稳燃喷口通过控制管路与氧气源3连接，所述氧气源可以为瓶装工业氧气或空气分离制氧机出氧气。
如图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5所示，本发明点火稳燃喷口出口侧外观为圆形或长方形，包括一次风进口1-1、二次风进口1-2、富氧气进口1-3，点火稳燃喷口包括五层壳体，壳体之间由隔板1-4分隔，自外向内构成二次风通道1-5、上一次风通道1-6及下一次风通道1-7、中心环二次风通道1-8、中心环一次风通道1-9和中心富氧气通道1-10；二次风通道、中心环二次风通道和二次风进口相通，并连接二次风管路；上一次风通道及下一次风通道、中心环一次风通道和一次风进口相通，并连接一次风管路；中心富氧气通道和富氧气进口相通，并通过控制管路与氧气源连接；二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道设置有匀流孔板1-11，上一次风通道及下一次风通道之间的隔板在点火稳燃喷口出口端为弧线向内收缩。
本发明点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端、中心环一次风通道的进口端均装有至少两个加热元件1-12，点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端的加热元件，与中心环一次风通道的进口端的加热元件相邻排列，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一个加热元件。可以视煤质情况，动态调整加热功率、升温曲线。
本发明所述加热元件可以为陶瓷加热棒、或强辐射加热管、或高频低温等离子加热管或微波加热管。
如图5所示，1#、N#分别表示某个电站锅炉、工业炉窑的1、N号炉点火稳燃点；氧气源3，可选择空气分离制氧机或工业氧气瓶。本发明所述控制管路由气源控制柜2-1、气源分配柜2-2和终端控制柜2-3依次连接构成，所述气源控制柜由过滤器2-1-1、手动阀2-1-2、稳压器或比例控制阀2-1-3、压力变送器及压力表2-1-4、和控制阀2-1-5依次管路连接构成；所述气源分配柜由过滤器2-2-1、手动阀2-2-2、控制阀2-2-3、汇流排2-2-4、压力表2-2-5、手动阀2-2-6和控制阀2-2-7依次连接构成；所述终端控制柜由过滤器2-3-1、手动阀2-3-2、压力表2-3-3、控制阀2-3-4和逆止阀2-3-5依次连接构成，终端控制柜和点火稳燃喷口连接。
实施例2如图2所示，本发明一种富氧无油点火稳燃装置，由点火稳燃喷口1、点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口4，及连接控制管路2构成，点火稳燃喷口和稳燃回流区富氧气喷口通过控制管路与氧气源3连接。所述氧气源可以为瓶装工业氧气或空气分离制氧机出氧气。
如图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5所示，本发明点火稳燃喷口出口侧外观为圆形或长方形，包括一次风进口1-1、二次风进口1-2、富氧气进口1-3，点火稳燃喷口包括五层壳体，壳体之间由隔板1-4分隔，自外向内构成二次风通道1-5、上一次风通道1-6及下一次风通道1-7、中心环二次风通道1-8、中心环一次风通道1-9和中心富氧气通道1-10；二次风通道、中心环二次风通道和二次风进口相通，并连接二次风管路；上一次风通道及下一次风通道、中心环一次风通道和一次风进口相通，并连接一次风管路；中心富氧气通道和富氧气进口相通，并通过控制管路与氧气源连接；二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道设置有匀流孔板1-11，上一次风通道及下一次风通道之间的隔板在点火稳燃喷口出口端为弧线向内收缩。
本发明点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端、中心环一次风通道的进口端均装有至少两个加热元件1-12，点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端的加热元件，与中心环一次风通道的进口端的加热元件相邻排列，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一个加热元件。可以视煤质情况，动态调整加热功率、升温曲线。
本发明所述加热元件可以为陶瓷加热棒、或强辐射加热管、或高频低温等离子加热管或微波加热管。
如图4-1、图4-2所示，本发明点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口为煤粉扩锥封闭空腔4-1，所述煤粉扩锥封闭空腔前端向炉膛方向开孔4-2，在扩锥下方或上方富氧气进口4-3，通过控制管路2与氧气源3连接。或者，煤粉喷口无扩锥的，所述稳燃回流区富氧气喷口为相当于扩锥位置的孔板封闭管口，所述孔板封闭管通过控制管路与氧气源连接。
本发明稳燃回流区富氧气喷口进口端，装有至少两个加热元件4-4，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一加热元件。
本发明所述加热元件为陶瓷加热棒、或强辐射加热管、或高频低温等离子加热管或微波加热管。
如图6所示，1#、N#分别表示某个电站锅炉、工业炉窑的1、N号点火稳燃点，氧气源3可选择空气分离制氧机。本发明所述控制管路由气源控制柜2-1、气源分配柜2-2和终端控制柜2-3依次管路连接构成，所述气源控制柜由过滤器2-1-1、手动阀2-1-2、稳压器或比例控制阀2-1-3、压力变送器及压力表2-1-4、控制阀2-1-5依次管路连接构成；所述气源分配柜由过滤器2-2-1、手动阀2-2-2、控制阀2-2-3、汇流排2-2-4、压力表2-2-5、手动阀2-2-6、控制阀2-2-7依次管路连接构成；所述终端控制柜由过滤器2-3-1、手动阀2-3-2、压力表2-3-3、手动阀2-3-4、控制阀2-3-5、逆止阀2-3-6依次连接构成，终端控制柜和点火稳燃点3、点火稳燃点邻近的上或下层煤粉喷口喷氧稳燃口4管路连接。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种富氧无油点火稳燃装置，由点火稳燃喷口及控制管路构成，其特征在于点火稳燃喷口通过控制管路与氧气源连接。
2.如权利要求1所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于它还设置有点火稳燃喷口邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口，点火稳燃喷口和稳燃回流区富氧气喷口通过控制管路与氧气源连接。
3.如权利要求1或2所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于点火稳燃喷口出口侧外观为圆形或长方形，包括一次风进口、二次风进口、富氧气进口，点火稳燃喷口包括五层壳体，壳体之间由隔板分隔，自外向内构成二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道、中心环一次风通道和中心富氧气通道；二次风通道、中心环二次风通道和二次风进口相通，并连接二次风管路；上一次风通道及下一次风通道、中心环一次风通道和一次风进口相通，并连接一次风管路；中心富氧气通道和富氧气进口相通，并通过控制管路与氧气源连接；二次风通道、上一次风通道及下一次风通道、中心环二次风通道设置有匀流孔板，上一次风通道及下一次风通道之间的隔板在点火稳燃喷口出口端为弧线向内收缩。
4.如权利要求3所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端、中心环一次风通道的进口端均装有至少两个加热元件，点火稳燃喷口的中心富氧气通道的进口端的加热元件，与中心环一次风通道的进口端的加热元件相邻排列，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一个加热元件。
5.如权利要求2所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于所述稳燃回流区富氧气喷口为煤粉扩锥封闭空腔，所述煤粉扩锥封闭空腔前端向炉膛方向开孔，在扩锥下方或上方通过控制管路与氧气源连接；或者，煤粉喷口无扩锥的，所述稳燃回流区富氧气喷口为相当于扩锥位置的孔板封闭管口，所述孔板封闭管通过控制管路与氧气源连接。
6.如权利要求5所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于稳燃回流区富氧气喷口进口端，装有至少两个加热元件，加热元件和电源或变频器电连接，每个加热元件可以从一个电源或变频器切换到另一个电源或变频器，每个电源或变频器可以从一个加热元件切换到另一加热元件。
7.如权利要求4或6所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于所述加热元件为陶瓷加热棒、或强辐射加热管、或高频低温等离子加热管或微波加热管。
8.如权利要求1或2所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于所述控制管路由气源控制柜、气源分配柜和终端控制柜依次连接构成，所述气源控制柜由过滤器、手动阀、稳压器或比例控制阀、压力表、压力变送器、控制阀依次管路连接构成；所述气源分配柜由过滤器、手动阀、控制阀、汇流排、压力表、手动阀、控制阀依次管路连接构成；所述终端控制柜由过滤器、手动阀、压力表、控制阀、逆止阀，或有2个分支由过滤器、手动阀、压力表、手动阀、控制阀、逆止阀依次连接管路构成。
9.如权利要求1-8之任一所述的富氧无油点火稳燃装置，其特征在于所述氧气源为瓶装工业氧气或空气分离制氧机出氧气。
全文摘要
本发明公开了一种富氧无油点火稳燃装置，由点火稳燃喷口、或点火稳燃喷口和邻近的上或下层煤粉喷口的稳燃回流区富氧气喷口，及连接控制管路构成，点火稳燃喷口、或点火稳燃喷口和稳燃回流区富氧气喷口，通过控制管路与氧气源连接。它有效避免了等离子无油点火方式的阴极、阳极烧损及频繁更换的麻烦及消耗较多的贵重钨等战略物资材料的缺点，以及高温空气方式空气本身热容量较低，点火失败几率较高、煤种适应性较差的不足，煤种适应性广，并且大大减少了运行的电耗及运行维护费用。寿命长、可靠性高、可以用作点火燃烧器和主燃烧器，而且，还可有效防止由于煤质波动导致锅炉灭火的重大安全事故。
文档编号F23Q7/02GK1818476SQ20061006543
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者王福林 申请人:王福林