燃料管的喷头、点火装置及气化炉的制作方法

1.本实用新型涉及气体燃烧技术领域，尤其涉及一种燃料管的喷头、点火装置及气化炉。


背景技术：

2.在石油化工、煤化工等行业，天然气、焦炉煤气等高热值气体在气化炉内燃烧时通常采用点火装置进行点火。但是目前点火装置普遍存在点火困难的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种燃料管的喷头、点火装置及气化炉，该点火装置点火可靠、点火成功率较高。
4.一方面，本实用新型提出了一种点火装置，包括：套管，具有用于输入空气的空气入口；燃料管，偏心设置于套管内，燃料管的一端具有用于输入燃料的燃料入口，另一端设置有喷头，喷头上设置有主喷口和辅助喷口，主喷口的中心轴线平行于燃料管的轴向设置，辅助喷口的中心轴线相对于燃料管的轴向倾斜设置；点火枪，与燃料管并排设置于套管内，点火枪的枪头与辅助喷口相邻设置。
5.根据本实用新型实施例的一个方面，辅助喷口的中心轴线与燃料管的轴向之间呈预定角度θ设置，预定角度θ的取值范围为：60
°
≤θ≤120
°
。
6.根据本实用新型实施例的一个方面，喷头包括管状的侧壁、位于侧壁一端的端部和由侧壁至端部渐缩设置的锥形壁，主喷口开设于端部，辅助喷口开设于侧壁或者锥形壁，且辅助喷口位于端部与枪头所在的平面之间。
7.根据本实用新型实施例的一个方面，喷头的端部与枪头所在的平面之间的距离小于或者等于20mm。
8.根据本实用新型实施例的一个方面，主喷口的数量为至少两个，至少两个主喷口在端部呈圆周分布。
9.根据本实用新型实施例的一个方面，主喷口与端部的边缘之间的最小距离为1mm～4mm。
10.根据本实用新型实施例的一个方面，主喷口或者辅助喷口为圆形孔，且孔径大小为1.5mm～4mm。
11.根据本实用新型实施例的一个方面，套管朝向喷头的一端设置有开口，远离喷头的一端设置有端盖，套管上设置有与燃料入口连通的燃料导入管、形成空气入口的空气导入管以及安装法兰。
12.根据本实用新型实施例的一个方面，还包括枪管，枪管的一端位于套管内，另一端位于套管外，并与端盖连接，点火枪同轴设置于枪管内。
13.根据本实用新型实施例的一个方面，枪管的外周面上设置有多个冷却孔。
14.根据本实用新型实施例的一个方面，点火枪远离枪头的一端设置有锁紧螺母，枪
管位于套管外的一端设置有与锁紧螺母螺纹配合的外螺纹。
15.根据本实用新型实施例的一个方面，锁紧螺母与枪管之间设置有弹性垫片。
16.根据本实用新型实施例的一个方面，套管内还设置有火焰检测装置，火焰检测装置固定于端盖。
17.另一方面，本实用新型还提出了一种燃料管的喷头，该喷头上设置有主喷口和辅助喷口，主喷口的中心轴线平行于燃料管的轴向设置，辅助喷口的中心轴线与燃料管的轴向之间呈预定角度设置。
18.另一方面，本实用新型还提出了一种气化炉，包括如前所述的点火装置。
19.本实用新型提供的一种燃料管的喷头、点火装置及气化炉，通过将燃料管与套管偏心布置，并在燃料管的喷头上设置主喷口和辅助喷口，其中辅助喷口的中心轴线相对于燃料管的轴向倾斜设置，使得辅助喷口喷出的燃料与套管内沿轴向流动的空气高效撞击，以形成混合气体的局部可燃区域，并且点火枪的枪头位于该混合气体区域内，点火可靠，提高了点火装置的点火成功率。另外，点火装置结构简单、成本较低、易于实现。
附图说明
20.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
21.图1示出根据本实用新型实施例提供的一种点火装置的立体结构示意图；
22.图2示出图1所示的点火装置沿a向的结构示意图；
23.图3示出图1所示的点火装置的燃料管的喷头的结构示意图；
24.图4示出图2所示的点火装置沿b
‑
b方向的剖面结构示意图；
25.图5示出图4所示的点火装置的区域c的放大结构示意图；
26.图6示出图4所示的点火装置的区域d的放大结构示意图。
27.附图标记说明：
[0028]1‑
套管；1a
‑
空气入口；11
‑
空气导入管；111
‑
第一对接法兰；12
‑
燃料导入管；121
‑
第二对接法兰；13
‑
开口；14
‑
端盖；15
‑
安装法兰；
[0029]2‑
燃料管；21
‑
喷头；21a
‑
端部；21b
‑
侧壁；21c
‑
锥形壁；211
‑
主喷口；212
‑
辅助喷口；2a
‑
燃料入口；
[0030]3‑
点火枪；31
‑
枪头；32
‑
锁紧螺母；33
‑
弹性垫片；
[0031]4‑
枪管；41
‑
冷却孔。
具体实施方式
[0032]
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
[0033]
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的点火装置的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0034]
图1示出根据本实用新型实施例提供的一种点火装置的立体结构示意图，图2示出图1所示的点火装置沿a向的结构示意图，图3示出图1所示的点火装置的燃料管的喷头的结构示意图。
[0035]
请一并参阅图1至图3，本实用新型实施例提供了一种点火装置，包括：套管1、燃料管2和点火枪3。
[0036]
套管1具有用于输入空气的空气入口11。
[0037]
燃料管2偏心设置于套管1内，燃料管2的一端具有用于输入燃料的燃料入口22，另一端设置有喷头21，喷头21上设置有主喷口211和辅助喷口212，主喷口211的中心轴线平行于燃料管2的轴向设置，辅助喷口212的中心轴线相对于燃料管2的轴向倾斜设置。可选地，燃料为天然气、焦炉煤气等可燃气体。
[0038]
点火枪3与燃料管2并排设置于套管1内，点火枪3的枪头31与辅助喷口212相邻设置。
[0039]
本实施例中，点火装置采用射流扩散燃烧的工作原理，将燃料从喷头21喷射到套管1中形成气流，以便于与套管1中的空气混合。喷头21的主喷口211和辅助喷口212将燃料分为两个区域供应：局部可燃区域和稳火区域。
[0040]
其中，燃料管2偏心设置于套管1内，且燃料管2的辅助喷口212的中心轴线相对于燃料管2的轴向倾斜设置，使得从辅助喷口212喷出的燃料可以与套管1内沿轴向流动的空气高效撞击，以形成混合气体的局部可燃区域，点火枪3的枪头31位于该局部可燃区域，使得混合气体能够轻易地被点火枪3打出的电火花点燃。实用新型人经过验证，点火成功率可以达到99％以上。另外，主喷口211喷出的燃料与套管1内沿轴向流动的空气形成混合气体的稳火区域，保证燃料能够稳定燃烧。
[0041]
为了使点火枪3打出的电火花能够充分点燃混合气体，可以调整点火装置的放置方向。例如，如果燃料的密度小于空气的密度，可以将点火枪3置于燃料管2的上方，且点火枪3的枪头31与辅助喷口212相邻设置。如果燃料的密度大于或者等于空气的密度，可以将点火枪3置于燃料管2的下方，且点火枪3的枪头31与辅助喷口212相邻设置。
[0042]
另外，由于燃料管2的喷头21上可以同时设置主喷口211和辅助喷口212，且点火枪3仅需要与燃料管2并排设置于套管1内与辅助喷口212相邻的位置即可，对点火枪3的位置精度要求不高，结构简单，成本较低、易于实现。
[0043]
本实用新型实施例提供的一种点火装置，通过将燃料管2与套管1偏心布置，并在燃料管2的喷头上设置主喷口211和辅助喷口212，其中辅助喷口212的中心轴线相对于燃料管2的轴向倾斜设置，使得辅助喷口212喷出的燃料与套管1内沿轴向流动的空气高效撞击，以形成混合气体的局部可燃区域，并且点火枪3的枪头31位于该混合气体区域内，点火可靠，提高了点火装置的点火成功率。另外，点火装置结构简单、成本较低、易于实现。
[0044]
图4示出图2所示的点火装置沿b
‑
b方向的剖面结构示意图，图5示出图4所示的点
火装置的区域c的放大结构示意图。
[0045]
在一些实施例中，辅助喷口212的中心轴线与燃料管2的轴向之间呈预定角度θ设置，该预定角度θ的取值范围为：60
°
≤θ≤120
°
。
[0046]
进一步地，喷头21包括管状的侧壁21b、位于侧壁21b一端的端部21a和由侧壁21b至端部21a渐缩设置的锥形壁21c，主喷口211开设于端部21a，辅助喷口212开设于侧壁21b或者锥形壁21c，且辅助喷口212位于端部21a与枪头31所在的平面之间。
[0047]
如图4和图5所示，锥形壁21c为连接侧壁21b与端部21a的倒角或者倒圆角，辅助喷口212的中心轴线与燃料管2的轴向之间的预定角度θ为60
°
～90
°
时，辅助喷口212形成于锥形壁21c上。如果辅助喷口212的中心轴线与燃料管2的轴向之间的预定角度θ为90
°
～120
°
之间的任意角度，则辅助喷口212开设于侧壁21b上。无论预定角度θ取值大小为多少，辅助喷口212位于端部21a与枪头31所在的平面之间。
[0048]
可选地，喷头21的端部21a与枪头31所在的平面之间的距离t小于或者等于20mm。该距离t位于辅助喷口212喷出的燃料与套管1内沿轴向流动的空气高效撞击形成的混合气体的局部可燃区域内，可以保证点火枪3的枪头31顺利完成点火。
[0049]
可选地，主喷口211或者辅助喷口212为圆形孔，且孔径大小为1.5mm～4mm。为了保证点火后燃料能够稳定燃烧，喷头21的主喷口211的数量为至少两个，至少两个主喷口211在端部21a呈圆周分布。另外，喷头21的主喷口与端面21a的边缘之间的距离与燃料和空气动量的通量比有关系，一般来说，该距离越大，燃料与空气动量的通量比参数范围越大，可达到1～100；反之，该距离越小，燃料与空气动量的通量比参数范围逐渐减小至30～50。燃料供应装置和空气供应装置上可以分别设置调节阀，通过中控实现燃料与空气的流量比例调节。设计时，主喷口211与端部21a的边缘之间的距离的取值在试验范围之内，即可保证点火成功。可选地，主喷口211与端部21a的边缘之间的最小距离为1mm～4mm。
[0050]
如图3所示，三个主喷口211在端部21a呈圆周均匀分布，一个辅助喷口212设置于锥形面21c上，主喷口211和辅助喷口212均为圆形孔，二者大小可以相等，也可以不相等，此处不作限制。
[0051]
在一些实施例中，套管1朝向喷头21的一端设置有开口13，远离喷头21的一端设置有端盖14，套管1上设置有与燃料入口22连通的燃料导入管12、形成空气入口1a的空气导入管11以及安装法兰15。
[0052]
如图1所示，空气导入管11、燃料导入管12与套管1一体成型，空气导入管11远离套管1的一端设置有第一对接法兰111，用于与外界的空气供应装置的法兰进行对接。空气供应装置内可以供应氧气，也可以供应包含一定含量氧气的空气。燃料导入管12远离套管1的一端设置有第二对接法兰121，用于与外界的燃料供应装置的法兰进行对接。套管1上还设置有安装法兰15，用于将点火装置固定于气化炉或者气化炉的附属设备上。
[0053]
燃料在套管1内燃烧产生的火焰，以各种形式向四周辐射。为了掌握套管1内的火焰大小，保证点火装置安全运行，在一些实施例中，套管1内还设置有火焰检测装置(图中未示出)，火焰检测装置固定于端盖14。根据检测的火焰波长，火焰检测装置分为紫外线火焰检测装置、红外线火焰检测装置、可见光火焰检测装置。
[0054]
在一些实施例中，本实用新型实施例提供的点火装置还包括枪管4，枪管4的一端位于套管1内，另一端位于套管1外，并与端盖14连接，点火枪3同轴设置于枪管4内。枪管4可
以通过焊接等方式固定于套管1的端盖14，点火枪3通过枪管4确定其在套管1上的位置后，仅需要利用螺纹与枪管4固定即可，便于安装及更换点火枪3，不需要单独使用支架将点火枪3固定在喷头21附近，维修时也不需要人工进入气化炉内更换点火枪3，极大减少了点火枪3的更换工作，更加安全可靠。
[0055]
由于点火枪3打出电火花的过程相当于将电能转换为热能，将会产生较大的热量，为了快速冷却点火枪3，枪管4的外周面上设置有多个冷却孔41。可选地，冷却孔41为腰型槽、矩形槽或者圆形孔，多个冷却孔41沿枪管4的轴向和周向均匀布置，在点火枪3插拔方便的前提下，向枪管4内通入冷却风，保证点火枪3工作期间散热均匀，改善点火枪3的工作环境，有利于提高点火枪3的使用寿命。
[0056]
图6示出图4所示的点火装置的区域d的放大结构示意图。
[0057]
气化炉内的气体在点火阶段主要是氮气为主，在稳定运行期间主要是热烟气，气体本身是无毒无污染的，但是如果炉内气体瞬间产生泄漏，高压情况下比较危险。点火枪3的工作背压一般在2.0mpa
‑
4.5mpa之间，背压高，因此点火枪3与枪管4的尾部密封尤为重要。
[0058]
为了避免点火枪3的尾部高压气体泄漏，在一些实施例中，如图4和图6所示，点火枪3远离枪头31的一端设置有锁紧螺母32，枪管4位于套管1外的一端设置有与锁紧螺母32螺纹配合的外螺纹。
[0059]
进一步可选地，锁紧螺母32与枪管4之间设置有弹性垫片33。可选地，弹性垫片33为紫铜垫片，紫铜具有优良的导热性和延展性，可以承受反复变形，可以利用多个紫铜垫片微调点火枪3的点火位置，提高锁紧螺母32与枪管4之间的密封性能。但需要定期检修，避免炉内气体泄漏带来操作方面的安全问题。
[0060]
锁紧螺母32作为二次保护装置，即使紫铜垫片位置发生压力泄漏，炉内气体也会通过锁紧螺母在其端面向径向方向泄漏，避免直接冲向人，降低带压检修时的风险。因此在气化炉前的现场操作人员无操作风险，很大程度提高了点火枪3使用的安全可靠性。
[0061]
另外，本实用新型实施例还提供了一种气化炉，包括如前所述的点火装置。
[0062]
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。