一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪及其点火方法与流程

1.本发明涉及点火枪，尤其涉及一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪及其点火方法。


背景技术：

2.一些电厂(特别是炼钢厂中的电厂)锅炉燃料介质较多，燃烧器复杂，排列结构较长，所以配套的点火枪长度约为5.5米。目前常用的是轻油点火枪，为火焰检测与点火枪一体型。在实际使用过程中，该油点火枪主要存在以下问题：
3.①
为电子点火，点火能量小，由于电站前后墙锅炉的旋流式燃烧器的助燃空气扰动大、复杂，而点火火花太小，因此火焰难稳定导致点火非常难。又由于点火枪长5米以上，点火变压器为5000v高压，并且金属点火杆设计为裸露在空气中，5米长的点火杆基本全部裸露，而且周围都是非常拥挤的的金属部件，在高压下，非常容易漏电和导电，导致点火失败。
4.②
点火火焰的火检为离子火检，离子火检的电压一般为500-600vdc，是根据火焰的导电性来检测火焰有无，但由于5米长的离子检测棒也基本裸露在外，并且周围全是非常拥挤的金属部件，而离子检测的电流为微安级电流，非常小，稍微漏电或导电，极易导致火检检测的失败。
5.③
现点火油枪采用空气雾化，非常小的流量导致雾化孔非常小，而由于主燃烧器长，点火油枪必须设计5米以上，如此长的枪，流量又非常小，雾化相当困难，油枪吹扫很难将残留的油污吹干净，残油经炉膛辐射后成为焦，非常容易堵塞雾化孔，导致雾化不良，难以点燃。且油点火枪容易出现结焦故障，必须及时清洗吹扫点火枪，以保持干净和干燥。
6.在实际生产过程中，由于上述诸如点火枪选型缺陷，经常发生结焦堵塞，无法正常点火，由于油枪长度较长，无法彻底清扫干净，恶性循环，造成机组投运困难、检修时间长等弊端，从而影响电厂正常生产，给锅炉运行操作带来不良影响，主要影响如下：
7.①
锅炉启动时，轻油点火器无法可靠点燃，点火失败，容易使燃料积聚，根据操作规程，启动点火失败，必须全燃料切除，全膛吹扫，重新点火，如此多次点火，才能实现点火，所以每次机组点火启动非常困难。在锅炉正常运行期间，投用燃烧器时，也同样遇到轻油点火枪无法点燃的问题，如果点火枪火焰异常，主燃烧器无法投用，就无法满足机组负荷及时调整的要求。
8.②
电厂有的锅炉点火系统具备自动控制、安全联锁功能，但由于点火枪结焦、火焰检测故障等原因，无法实现自动点火，只得采用人工判断配风、油压、雾化等条件是否同时满足要求，手动实现点火，这种操作方式对操作工技术水平要求极高，并存在不确定性和安全隐患。


技术实现要素：

9.为了解决现有技术的上述问题，本发明提供了一种多种燃料锅炉的超长天然气点
火枪及其点火方法，能够避免裸露在空气中，提高点火成功概率。
10.本发明的一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪，包括以下步骤：
11.一方面，一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪，包括点火枪保护套管、穿设于点火枪保护套管内的发火器、火焰监测器及天然气供料管，点火枪保护套管外设有连接法兰，发火器后端设有驱动发火器在点火枪保护套管内轴向移动的推进装置，发火器包括由外向内依次设置的电极外导管、电极保护管、电极绝缘层和电极，电极位于发火器前端一段，后接有耐高温电缆。
12.所述火焰监测器采用光纤式火焰监测器，包括由外向内依次设置的监测器外导管、监测器外保护管、监测器光纤。
13.所述发火器与火焰监测器并排设于点火枪保护套管内的上部，天然气供料管设于点火枪保护套管内的下部，点火枪保护套管的后端侧壁上设有与点火枪保护套管相通的助燃冷却用配风输入管。
14.所述推进装置包括气缸、设于气缸活塞杆上并与发火器后端相连的连接架。
15.所述推进装置还包括点火器限位导轨和设于点火器限位导轨上的点火器限位开关。
16.所述点火枪保护套管、电极外导管、监测器外导管均设计为相应的三段式结构，最前一段为硬质不锈钢管，之后一段为柔性不锈钢管，剩余为硬质不锈钢管，三段通过焊接相连。
17.所述电极绝缘层采用陶瓷材料，所述耐高温电缆采用玻璃纤维材料。
18.另一方面，一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪的点火方法，包括如下步骤：
19.a.确认满足锅炉启动点火条件；
20.b.对天然气供料管进行预吹扫氮气；
21.c.通过推进装置驱动发火器伸入到位，打开天然气供料管的供气阀门进行通天然气并点火；
22.d.通过火焰监测器测得火焰后，由推进装置驱动发火器复位。
23.还包括熄火步骤e：关闭天然气供料管的供气阀门后，对天然气供料管进行吹扫氮气。
24.步骤a中的所述满足锅炉启动点火条件为：
25.天然气供料总阀门打开；锅炉没有停止指令；点火用的冷却空气正常；天然气调节到需要的压力；锅炉总的空气流量达标。
26.采用本发明的多种燃料锅炉的超长天然气点火枪，具有以下几个优点：
27.1、具有推进装置，当点火枪点火时，驱动发火器的电极伸入点火燃料区域点火，当点火结束，则退回，以保证点火枪使用寿命；
28.2、超长的天燃气点火枪安装具有火枪保护套管，且前部有一段设计为柔性不锈钢管，便于在不大的锅炉现有空间安装调整，在锅炉运行的各个阶段，只要松动相应的固定法兰结构，可方便的拆卸、更换气枪枪体；
29.3、采用玻璃纤维做耐高温电缆，绝缘好，防短路；
30.4、采用陶瓷做电极绝缘层，绝缘好，安全可靠，保证电极不裸露；
31.5、引入吹扫程序，即在点火前进行吹扫以去除管道里的氧气；熄火后进行吹扫以
去除管道里的天然气，在可有效防止天然气爆燃。
附图说明
32.图1为本发明的超长天然气点火枪的结构示意图；
33.图2为沿图1中a-a线的剖视示意图；
34.图3为本发明的发火器的结构示意图；
35.图4为本发明的火焰监测器的结构示意图。
36.图中：
37.点火枪保护套管1、发火器2、火焰监测器3、天然气供料管4、连接法兰5、助燃冷却用配风输入管6、天然气供料管的接入口41、气缸7、连接架8、点火器限位开关9、点火器限位导轨10、电极外导管21、电极保护管22、电极绝缘层23、电极24、第一接线盒25、监测器外导管31、监测器外保护管32、监测器光纤33、第二接线盒34。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明的一种多种燃料锅炉的超长天然气点火枪及其点火方法做进一步的描述。
39.请结合图1～图4所示，本发明的多种燃料锅炉的超长天然气点火枪的具体包括点火枪保护套管1、穿设于点火枪保护套管1内的发火器2、火焰监测器3及天然气供料管4，其中，点火枪保护套管1外设有连接法兰5，可方便安装拆卸及更换点火枪；发火器2后端设有驱动发火器2在点火枪保护套管1内轴向移动的推进装置，发火器2包括由外向内依次设置的电极外导管21、电极保护管22、电极绝缘层23和电极24，其中电极外导管21、电极保护管22分别采用不锈钢材料，电极绝缘层23采用陶瓷材料，包裹电极24后具有绝缘好，安全可靠，保证电极24不裸露等优点。电极24位于发火器2前端一段，长度为1米左右，其后通过接耐高温电缆(图中未示出)并连接至末端的第一接线盒25，该高温电缆采用玻璃纤维材料，绝缘好，防短路，能够满足超长点火枪的电极24供电。
40.本发明采用具有大功率的发火器2，其点火电压：2000vdc,点火频率：8～12pps，能够保证在各种负荷下均能可靠点燃，且不会被炉膛的风和主燃料吹灭。
41.作为一个实施例，所述火焰监测器3采用光纤式火焰监测器，包括由外向内依次设置的监测器外导管31、监测器外保护管32、监测器光纤33，其中，监测器外导管31、监测器外保护管32均采用不锈钢材料，火焰信号则可通过高灵敏度的光纤将火焰光信号引到5米以上远的第二接线盒34并输出，能够正确反应火焰的燃烧情况。
42.作为一个实施例，所述发火器2与火焰监测器3并排设于点火枪保护套管1内的上部，天然气供料管4设于点火枪保护套管1内的下部，点火枪保护套管1的后端侧壁上设有助燃冷却用配风输入管6，与火枪保护套管相通，对火枪保护套管内(图2中的管内空间b)的助燃和冷却进行配风。天然气供料管4的接入口41也设于点火枪保护套管1的后端侧壁上，并位于助燃冷却用配风输入管6的后侧，该接入口41可通过一个三通分别与供气阀门、吹扫阀门相连，分别用于供天然气和氮气吹扫。
43.作为一个实施例，所述点火枪保护套管1、电极外导管21、监测器外导管31均设计为相应的三段式结构，最前一段(半米左右)为硬质不锈钢管，之后一段(一米左右)为柔性
不锈钢管(图中a处)，其后剩余也为硬质不锈钢管，三段之间通过焊接相连。所述点火枪保护套管1、电极外导管21、监测器外导管31的柔性不锈钢管位置均相一致。采用该柔性不锈钢管，安装时能够方便穿过超长的通道，有利于安装。
44.作为一个实施例，所述推进装置包括气缸7、设于气缸活塞杆上并与发火器2后端相连的连接架8，通过气缸7做活塞运动，由连接架8带动发火器2在点火枪保护套管1内作轴向移动。
45.另外，所述推进装置还包括点火器限位导轨10和设于点火器限位导轨10上的点火器限位开关9，用以对发火器2的复位进行检测。
46.采用本发明的点火枪的点火方法为在燃料为高炉煤气(主燃料)、焦炉煤气(辅助燃料)、天然气、轻油燃烧前，都必须先点燃点火枪，然后打开燃烧器阀门，燃烧器点着火后，控制程序发出点火枪熄火指令，具体步骤如下：
47.1、点火条件：点火用天然气总阀门打开；
48.锅炉没有停止指令；
49.点火用的冷却空气正常；
50.天然气调节到需要的压力；
51.锅炉总的空气流量达标；
52.满足上述条件后可以点火；
53.2、点火程控：天然气供料管通过三通输入氮气预吹扫10秒左右；
54.吹扫阀门关闭、限位开关动作；
55.点火枪发火的电极伸入到位；
56.打开点火枪用的天然气供料管的供气阀门到位；
57.点火枪上的火焰检测器检测到火焰；
58.点火枪发火的电极退出复位；
59.点火枪保持火焰，点火程控结束；
60.3、熄火程控：关闭点火枪用的天然气供料管的供气阀门到位；
61.吹扫阀门打开到位对天然气供料管输入氮气吹扫20秒左右；
62.吹扫阀门关闭到位；
63.熄火程控结束。
64.综上所述，采用本发明的多种燃料锅炉的超长天然气点火枪及其点火方法，采用天然气点火与传统的轻油点火相比，无轻油点火的各种问题，且能够大大提高点火成功概率，并保证了点火枪使用寿命，效果显著。
65.但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。