专利名称：一种微油量点火煤粉燃烧系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微油量点火煤粉燃烧系统，属于热カ锅炉的燃烧系统技术领域。
背景技术：
传统的电站锅炉点火普遍采用的方式为油枪点火。锅炉点火启动时先点燃油枪，油在炉膛中燃烧一定时间后将炉膛加热到煤粉气流的着火温度，此时将煤粉吹入炉膛进行油煤混烧。当锅炉达到50%以上负荷，煤粉气流可以稳定燃烧时，将燃料油逐渐切除，完成锅炉点火启动过程。为了节约成本，降低电站锅炉的燃料油耗量，国内外很多公司开发了多种微油量点火煤粉燃烧器，并在很多电站锅炉上得到广泛的应用。微油量点火煤粉燃烧器是ー种内部燃烧的装置，由微油量点火装置喷出的雾化燃油燃烧后产生的高温烟气作为点火源来直接点燃煤粉气流。由于微油量点火装置节油燃油的目的，现有微油量点火煤粉燃烧器都设计为分级燃烧的燃烧器，即由雾化燃油燃烧后产·生的高温烟气在燃烧器内点燃部分煤粉，形成新的、热功率较大些的点火源，再去点燃另外一部分煤粉，形成另ー个更大些的点火源，最终采用这种“分级点火、逐级放大”的方式，点燃主燃烧器的全部一次风煤粉气流。所以微油量点火煤粉燃烧系统的设计优劣对于雾化燃油燃烧后产生的高温烟气点燃一次风煤粉气流成功与否十分关键。本发明的一种微油量点火煤粉燃烧系统，包括微油量点火装置和燃烧器。在燃烧器内部布置有螺旋曲面，采用旋转N圈(数字NS I)的螺旋曲面可将一次风煤粉气流分成(或近似分成)N+1级，本发明提供一种能够用较小的点火能量去点燃相对无限量大的煤粉气流的燃烧系统，并且该系统对煤种、风速、风温的适应范围宽，提高了微油量点火的成功率和稳定燃烧的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微油量点火煤粉燃烧系统，包括微油量点火装置和燃烧器。在燃烧器内部布置有螺旋曲面，采用螺旋曲面将一次风煤粉气流进行分级，利用微油量点火装置喷出的雾化燃油燃烧后产生的高温烟气先点燃一部分煤粉，在燃烧器内部形成稳定的，热功率更大些的点火源，再去点燃另外的煤粉气流。本发明的一种微油量点火煤粉燃烧系统具有结构简单，操作方便，性能优异，节约大量燃料油的优点。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术解决方案予以实现一种微油量点火煤粉燃烧系统，包括微油量点火装置和燃烧器，其特征在于，所述的燃烧器内布置有至少ー个螺旋曲面，微油量点火装置、螺旋曲面与燃烧器同轴向布置。螺旋曲面将煤粉气流分级，微油量点火装置轴向插入螺旋曲面的最内圈所包围的空间，喷出雾化燃油燃烧后产生的高温烟气将进入最内圈内的煤粉气流点燃，并在最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，并利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃其余的煤粉气流。优选地，所述的螺旋曲面的横截面迹线形状满足如下定义一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状即为螺旋曲面的横截面迹线形状。优选地，所述的螺旋曲面的横截面迹线形状满足阿基米德螺线方程、对数螺线方程、圆的渐开线方程、费马螺线方程或连锁螺线方程(Lituus螺线方程)。优选地，所述的螺旋曲面的横截面迹线形状满足如下定义在平面极坐标系中，一动点的极径P随极角9的增加而成比例增加或随极角9的减少而成比例減少，这样的动点所形成的迹线形状即为螺旋曲面的横截面迹线形状。(我将语序调整了一下。)在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面可以是顺时针方向旋转的，也可以是逆时针方向旋转的。在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面可以是逐渐向外扩张旋转的，也可以是逐·渐向内收缩旋转的。优选地，当螺旋曲面的个数大于I吋，螺旋曲面相互嵌套，安装在燃烧器内。优选地，所述的螺旋曲面的轴线与燃烧器的中心线重合。优选地，所述的螺旋曲面的个数为I个或者2个。优选地，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转至少I圈形成。更优选地，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转I圏、2圈或者3圈形成。如图4所示,为螺旋曲面的外形示意图，如图6所示,为螺旋曲面的横截面剖视示意图(以面向纸面顺时针旋转为例)，所述的螺旋曲面可将煤粉气流分级(或近似分级)。如图5所示，微油量点火装置轴向插入螺旋曲面最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面内部或者末端出口形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，井“分级点火、逐级放大”点燃全部煤粉气流。燃烧器作为点火燃烧器使用吋，螺旋曲面推入燃烧器，对燃烧器内的煤粉气流进行分级，微油量点火装置采用“逐级点火、分级放大”方式点燃煤粉气流；待该燃烧器作为主燃烧器使用时，抽出微油量点火装置，螺旋曲面可以继续对煤粉气流分级，也可以抽出燃烧器，不对煤粉气流进行分级。与现有技术相比，本发明的优点是I、本发明提供了一种能够用较小的点火能量去点燃相对无限量大的煤粉气流的燃烧系统，由于本发明采用分级点火方式，一个旋转N圈(数字N彡I)的螺旋曲面，将煤粉气流分成(含近似分成)N+1级。即含粉气流进入燃烧器后，无论总粉量的多少，进入螺旋曲面最内圈的粉量是一定的，根据微油量点火装置的点火能力和应用煤种的点火难易程度可确定最内圈的尺寸，保证进入最内圈的煤粉能够被点火源点燃并稳定燃烧，用稳定燃烧的最内圈火焰去点燃最内圈和第二圈之间的煤粉，再依次逐级点燃第i圈和第i+1圈(数字i < N)之间的煤粉，直至螺旋曲面和燃烧器之间的煤粉，从而实现用较小点火功率的点火源点燃相对无限量大的煤粉。2、本发明利用微油量点火装置喷出的雾化燃油燃烧后产生的高温烟气直接点燃煤粉气流，不用大量的燃料油烘炉，具有很高的节油效果。3、本发明概念明晰，结构简单，设计合理，投资和运行费用适中，性价比高。4、本发明给出了优选的以及更优选的螺旋曲面的迹线形状，以及优选的螺旋曲面旋转圈数和螺旋曲面的个数，为螺旋曲面的制造和使用提供了便利。
图I为布置有螺旋曲面的微油量点火煤粉燃烧系统示意图；图2为布置有I个螺旋曲面的分级燃烧器A向视图；图3为布置有2个螺旋曲面的分级燃烧器A向视图；图4为螺旋曲面的外形示意图；图5为螺旋曲面的轴向剖视示意图； 图6为螺旋曲面的横截面剖视示意图(以面向纸面顺时针旋转为例)；图7为上、下对称形状的螺旋曲面横截面剖视示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例来具体说明本发明。实施例I如图I所示，为布置有螺旋曲面的微油量点火煤粉燃烧系统示意图，所述的微油量点火煤粉燃烧系统包括微油量点火装置I和燃烧器2，所述的燃烧器2内布置有ー个螺旋曲面，微油量点火装置I、螺旋曲面3与燃烧器2同轴向布置，螺旋曲面的轴线与燃烧器的中心线重合。如图2所示，在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面3是逆时针方向向外扩张旋转的，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转2圈形成。所述的螺旋曲面3的横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。所述的螺旋曲面3的横截面迹线形状满足如下定义在平面极坐标系中，ー动点的极径P随极角0的增加而成比例增加或随极角0的减少而成比例减少，这样的动点所形成的迹线形状即为螺旋曲面3的横截面迹线形状。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。待锅炉点火完毕，该燃烧器作为主燃烧器使用时，将微油量点火装置I抽出燃烧器。螺旋曲面3可以继续分级煤粉气流，也可以同微油量点火装置I 一起抽出燃烧器。实施例2类似于实施例1，区别在于如图3所示，本实施例中，燃烧器2内布置有两片螺旋曲面3，每个螺旋曲面3由母线围绕轴线旋转2圈形成，螺旋曲面3相互嵌套，安装在燃烧器2内。在面对燃烧器2出口的方向上，螺旋曲面3逆时针方向逐渐向外扩张旋转。实施例3类似于实施例1，区别在于，如图7所示，本实施例中，燃烧器2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状是一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状。但在面对燃烧器出口的方向上，螺旋曲面3是上下対称的结构。同时螺旋曲面3的轴线与燃烧器本体2的中心线重合。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成五部分(或近似分成五部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，并利用该点火源逐级的点燃其余煤粉气流。实施例4类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状满足极坐标系下的阿基米德螺线方程P=5O0(2Ji<0<6Ji，P为极径，0为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火·源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。实施例5类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状满足极坐标系下的对数螺线方程P =50ee(0^ 0 ^2ji, P为极径，6为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成两部分(或近似分成两部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。实施例6类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，
f X = 50(cos ^+ ^sin 0)
其横截面迹线形状满足平面直角坐标系下的圆的渐开线參数方程j 兄:.0 ,
(0 5 0 2 , X为动点P在X轴方向的投影坐标，y为动点P在y轴方向的投影坐标,坐标原点为0，0为线段OP与X轴正方向的夹角，线段OP逆时针旋转为正)。根据给定參数方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成两部分(或近似分成两部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃其余的煤粉气流。实施例7类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状满足极坐标系下的费马螺线方程P为极径，0为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。实施例8类似于实施例1，区别在于，本实施例中，燃烧器本体2内布置有一片螺旋曲面3，其横截面迹线形状满足极坐标系下的连锁螺线方程P2 e = io5(j<ff<^f, P为极径，
6为极角)。根据给定方程，可以很方便制作出该螺旋曲面。当锅炉点火吋，螺旋曲面3可将煤粉气流分成三部分(或近似分成三部分)。微油量点火装置I轴向插入螺旋曲面3最内圈所包围的空间，将进入该空间的煤粉气流点燃，并在螺旋曲面3最内圈的末端出口处形成新的、稳定的、热功率更大些的点火源，利用该点火源点燃最内圈和第二圈之间的煤粉气流，并形成新的点火源，最終点燃全部的煤粉气流。·
权利要求
1.一种微油量点火煤粉燃烧系统，包括微油量点火装置(I)和燃烧器(2)，其特征在于，所述的燃烧器(2)内布置有至少ー个螺旋曲面，微油量点火装置(I)、螺旋曲面(3)与燃烧器⑵同轴向布置。
2.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的横截面迹线形状满足如下定义一动点沿圆锥面上的一根母线作直线往复运动，同时该母线围绕圆锥面的轴线做圆周往复运动，则动点在圆锥面上的运动轨迹在圆锥底面上的投影形状即为螺旋曲面(3)的横截面迹线形状。
3.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的横截面迹线形状满足阿基米德螺线方程、对数螺线方程、圆的渐开线方程、费马螺线方程或连锁螺线方程。
4.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的横截面迹线形状满足如下定义在平面极坐标系中，ー动点的极径P随极角0的增加而成比例増加或随极角e的减少而成比例減少，这样的动点所形成的迹线形状即为螺旋曲面(3)的横截面迹线形状。
5.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，当螺旋曲面(3)的个数大于I吋，螺旋曲面(3)相互嵌套，安装在燃烧器(2)内。
6.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的轴线与燃烧器的中心线重合。
7.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)的个数为I个或者2个。
8.如权利要求I所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面(3)由母线围绕轴线旋转至少I圈形成。
9.如权利要求8所述的微油量点火煤粉燃烧系统，其特征在于，所述的螺旋曲面由母线围绕轴线旋转I圏、2圈或者3圈形成。
全文摘要
本发明提供了一种微油量点火煤粉燃烧系统，包括微油量点火装置和燃烧器，其特征在于，所述的燃烧器内布置有至少一个螺旋曲面，微油量点火装置、螺旋曲面与燃烧器同轴向布置。本发明采用螺旋曲面将一次风煤粉气流进行分级，利用微油量点火装置喷出的雾化燃油燃烧后产生的高温烟气先点燃一部分煤粉，在燃烧器内部形成稳定的，热功率更大些的点火源，再去点燃另外的煤粉气流。本发明的一种微油量点火煤粉燃烧系统具有结构简单，操作方便，性能优异，节约大量燃料油的优点。
文档编号F23C5/08GK102788347SQ20121018731
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者郑路 申请人:上海锅炉厂有限公司