专利名称:带有点火装置的燃烧器的制作方法
本发明涉及一种带有点火装置的燃烧器，该燃烧器尤其适合于启动操作。本发明更特别涉及这样一种燃烧器，其上有取辅助燃烧器形式的点火装置，其中送入气体燃料并由电打火点燃。
对于燃烧重的，难点燃的燃料，比如煤粉，通常的做法是利用不易吹灭的燃料来产生一个相对地小的启动火焰，用它来点燃主燃料流。这又有必要提供一些装置来点燃启动火焰，并在点燃主燃料流的过程中使其维持燃着状态。如果燃烧操作要在一个封闭的，限制的和压缩的空间中进行，其点火则通常按两个步骤进行。首先产生一个点火火焰，该火焰用来点燃一种气体或液体燃料，由此产生了第二个相对大一些的火焰，接着用该火焰点燃主燃料流。以上过程是用以在一个压缩燃烧室内点燃一个燃料流，该过程的进行通常是借助于一个点火装置和一个分立的靠气体或液体燃料工作的启动燃烧器。启动燃烧器不仅是用来点燃主燃料流，还用来在主燃料流导入前，压缩燃烧室。在主燃料流导入之前，通常由电引燃气体火矩焰形成的点火装置和启动燃烧器要相互仔细定位，并要相对于主燃料流方向仔细定位。可想而知，这是一个比较繁重的操作，尤其是因为点火装置和启动燃烧器安装在一些开口中，而这要穿过燃烧室的衬耐火材料墙。
对于分立的点火装置和启动燃烧器，一个进一步的问题在于，由于操作和/或暴露于燃烧室内的辐射，点火装置可能容易损坏。通常，点火装置以电火花工作的，该电火花是位于装置进入端的火花塞产生的，从保护火花塞自身不受机械损伤来讲，这样的火花塞位置是有利的。然而，从火花塞在此位置装置的热负荷来讲，将火花塞布置在点火装置的进入侧是不理想的。整个装置都受到火焰高温的影响，该火焰是由从火花塞发出的火花产生的。
为了解决由于采用点火装置和分立启动燃烧器而产生的以上问题，已经有人提出将点火装置合并到启动燃烧器中，由此该点火装置就得到启动燃烧器的保护，而不受热或机械冲击的影响。然而，已知的自带点火装置的启动燃烧器是相当复杂和不方便的，由于这种燃烧器还要带有适当的火焰探测装置，使其更为复杂。德国书2933060中描述了一个燃烧器与点火装置结合的实例。在该已知装置里，点火装置大体上居中地布置在一个启动燃烧器中。尽管该装置在其示出的实施例中具有相对简单的结构，但应注意所示装置未配备有火焰探测装置，而该探测装置对于控制燃烧器的工作是很重要的。应当了解，如果燃烧器是用在一个高压燃烧室中，在点火装置中产生的点火火焰就易被熄灭，接着，为了防止爆炸性混合物在燃烧室中集中，燃烧器的启动就要被中断。因此，点火装置和启动燃烧器的启动和工作就应连续监测。
本发明的目的是要提供一种带有点火装置的燃烧器，该燃烧器结构简单并且配备有保证稳定的和准确的工作的装置。
按照本发明，带有点火装置的燃烧器包括一个大体上是园柱形的外壳;一个具有敞开内端的管状元件，该内端形成一个火焰口，所说管状元件大体上同心地就位在外壳中;一个大体环形的前壁伸展在园柱外壳和管状元件之间;布置在外壳和管状元件之间所限定的空间中的导管装置，该导管装置分别燃料和含氧气体供应到燃料和含氧气体的出口装置，该出口装置各自设置在环形前壁中;本燃烧器进一步包括用来产生火花的装置，该装置设置在环形元件中，接近敞开的内端，火花产生装置是由带有不绝缘外端部的细长电极构成，并且大体同心地设置在管状元件中，由此构成了一个环形空间;还包括用来将可燃气体混合物供入所说环形空间的装置，环形空间中设有导流板组件，该组件处于电极外端的上游并与其毗连。所说挡板组件设有第一个通道装置，用以向电极的外端部发送低速可燃混合物，还设有第二个通道装置，用以向电极的外端部发送高速可燃混合物。上述燃烧器还进而带有火焰探测装置。
按照本发明，当以上燃烧器工作时，火花就在燃烧器敞开前端近处产生。该火花引燃通过环形空间的可燃气体混合物，环形空间是处于管状壁和细长电极之间。这样就在燃烧器的外部产生了一个前导火焰，与已知点火燃烧器相比，该燃烧器的热负荷较小，已知点火燃烧器中，气体混合物在燃烧器的进入部分就已经点燃。本发明提出的燃烧器进而对被导入燃烧室的燃料提供连续点火，这会在随后解释。由于在管状元件和电极之间的环形空间中为低速可燃混合物设置了一个通道，火花通过电极发生后就在管状元件中形成了一小股稳定的先导火焰。这个稳定的先导火焰接着维持流过所说环形空间的高速可燃混合物的点火。考虑到该小股先导火焰靠低速可燃混合物产生，本发明的点火燃烧器对燃烧室内的压力波动较不敏感而保持稳定。从管状元件的中空部分发出的火焰接着点燃燃料和含氧气体的混合物，该混合物是通过在环状前部中的出口装置发送的。到此产生的火焰能用来点燃例如靠煤粉工作的主燃烧器。
上述电极不仅仅用来点燃通过由管状元件封密的环形空间的可燃混合物，还可以用来借助电离作用探测在该环形空间中产生的火焰。如果有火焰形成，该电极将被充电。
按照本发明，燃烧器还配备有火焰探测装置，它布置成能够探测最终在燃烧器外部产生的火焰。这种配备保证了管状元件中的火焰和形成在燃烧器外面的火焰的分别控制。主火焰探测系统最好是基于探测通过光导纤维传输的红外辐射。这种光导纤维装置节省空间，而能容易地装进一个燃烧器通常具有的紧凑的结构中。
本发明的再一个方面在于含氧气体和燃料的分开出口装置，由于在燃烧器的工作中，含氧气体和燃料被分别喷入燃烧器外的燃烧空间。根据这种燃料/氧气喷射原理，避免了火焰通过氧气/燃料供应装置回火。如果燃烧器是用在高压环境中，含氧气体和燃料最好以音速供入燃烧室，以使燃烧器的工作不受燃烧室中占优势的压力的影响。
现在仅参照附图举例进一步描述本发明，其中
图1是根据本发明的燃烧器的轴向截面图;
图2是图1所示燃烧器的前视图;
图3是图1中Ⅲ处的细节放大图。
图示的燃烧器总地用参考号1表示，它包括一个大体上园柱形的外壳2，其上有封闭的外端部3和带有伸入燃烧室5的环形前壁4的内端。环形前壁4伸展在外壳2和大体上与外壳同轴设置的管状元件6之间。管状元件6具有构成火焰出口的敞开前端7。在管状元件6中设置有一个细长电极8，其前端9从管状元件6的前端7缩进去。细长电极8大体上与管状元件6同心，其后端10电气地连接到一个火花发生器11上。离开电极的前端部，电极8由一个绝缘材料的环层12包住。例如陶瓷材料。一个光导纤维13(图3所示)穿过一个外壳2中的通槽设置在管状元件6中。光导纤维可连接到未视出的接收器和转换器上，以测量燃烧器工作时产生的火焰所发生的光的强度。
为了将可燃混合物供应到电极8的非绝缘端，燃烧器上配备有一个燃料输入导管14和一个空气输入导管15。输入导管14和15最好相互布置成使燃料和空气的完全混合物形成在管状元件6中。接近电极8的前端9，可燃混合物通过导流板部件16被分成两部分，导流板部件16上设有高速可燃混合物用的大体环形的通道17，以及低速可燃混合物用的大体环形的通道18，其上有狭窄的供应通道19。
燃烧器外壳2进而配备有送氧环形导管20和送燃料环形导管21，所述导管大体上同心地围绕管状元件6布置。导管20和21的外端处配备有喷嘴22和23，喷嘴22和23都大体上均布地配接到毗连的导管中。通过输入导管24和25，含氧气体和燃料可以各自送入导管20和21。燃烧器各不同元件之间剩余的空间可用于通过燃烧器外壳的冷却介质的循环。
为了点燃一个反应器中的主燃烧器，例如其中采用煤粉做燃烧介质的，上面参考附图所描述的燃烧器通过例如一个自动操作的闸阀系统插入反应器。该燃烧器达到其工作位置后就自动锁定。如果煤的燃烧要在升高的压力下进行，就首先在反应器内部产生所要求的压力。这样，除了用来点燃煤流，本启动燃烧器还用来在煤导入反应器前，给反应器加压达到所需压力。本启动燃烧器分两步点燃。首先，启动火花发生器11，在电极8和管状元件6之间形成火花，点燃沿着电极8通过管状元件传送的可燃气体混合物，在燃烧器的管状元件中产生一股小火焰。借助于点燃从在分流板部件16中的通道18发送的低速混合物，在管状元件中形成了一小股先导火焰，因此这样产生的一股小火焰不易熄灭。接着，来自管状元件6的火焰被用来点燃通过导管21的喷嘴23送出的燃料，同时通过导管20的喷嘴22提供含氧气体。在管状元件6中形成的火焰的电离作用使电极8产生电流，通过检查电流的存在就可以检测管状元件6中产生的火焰。靠该燃烧器在反应器中产生的火焰可以借助一个连接到光异纤维13上的接收器进行监测。
在反应器设置于所需压力并且启动燃烧器的火焰充分增大后，煤/氧喷射流就通过主煤燃烧器被导入反应器并被点燃。
应该了解，所提出的燃烧器的应用不局限于去点燃另外的燃烧器。所提出的燃烧器也可以做为一个带有自己的点火装置的主燃烧器进行工作。
权利要求
1、一种带有点火装置的燃烧器包括一个大体上园柱形的外壳；一个带有构成一个火焰出口的敞开内端的管状元件，该元件大体上同心地安装在外壳中；一个大体上环形的前壁延伸在园柱形外壳和管状元件之间；设置在外壳和管状元件之间所限定的空间中的导管装置，分别用以将燃料和含氧气体供应到输出装置。该燃料和含氧气体的输出装置各自设置在环形前壁里；该燃烧器进而包括布置在管状元件接近敞开内端处的火花产生装置，该火花产生装置由一个细长的电极构成，该电极具有一个非绝缘的外端头并且大体上同心地布置在管状元件中，由此构成一个环形空间；用来将可燃气体混合物供应到所说环形空间的装置；该环形空间配备有毗连电极的外端头并在其上游的分流板部件，所说分流板部件设置有第一个通道装置，用以朝着电极的外端头发送低速可燃混合物，以及第二个通道装置，用以朝着电极的外端头发送高速可燃混合物；该燃烧器进而配备有火焰探测装置。
2、一种如权项1所述的燃烧器，其中火焰探测装置是由连接到一个光接收器的光导纤维构成。
3、一种如权项2所述的燃烧器，其中所说光导纤维是布置在管状元件的内部。
4、一种如权项1到3中任何一个所述的燃烧器，其中分流板部件上带有为低速可燃混合物而设的一个狭窄的供应通道和一个大体上环形的通道。
5、一种如权项1到4中任何一个所述的燃烧器，其中分流板部件上带有为高速可燃混合物而设的一个大体上环形的通道。
6、一种如权项1到5中任何一个所述的燃烧器，该燃烧器带有一组燃料输出喷嘴，所说喷嘴布置在环形前壁中并且大体上均布地围绕火焰出口配置。
7、一种如权项1到6中任何一个所述的燃烧器，该燃烧器带有一组合氧气体输出喷嘴，所说喷嘴布置在环形前壁中并且大体上均布地围绕火焰口配置。
专利摘要
用于点燃煤化气燃烧器的点火装置。该装置包括在靠近点火装置内侧端处的产生火花装置；在点火装置内靠近产生火花装置处的产生小先导火焰的装置；以及提供燃料和空气的装置，以便在燃烧器外形成火焰而点燃煤/氧混合气体。
文档编号F23C1/12GK85103752SQ85103752
公开日1986年11月19日 申请日期1985年5月16日
发明者西蒙·德汉 申请人:国际壳牌有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan