专利名称：点火装置的制作方法
技术领域：
本发明属于能源锅炉燃烧喷咀，石油化工装置和其他炉膛装置的点火工具，更确切说是涉及点火装置。
迄今为止，各种用途的炉膛装置燃烧喷咀防暴点火的问题仍是一个紧迫的问题。基本上这是由于还没有可靠的点火装置和检查，这些装置是否具有火苗信号指示器。
已知的点火装置的特点首先是工作过程安排得不够好。
在燃烧是在壳体内部进行的点火装置或是在陶瓷通道内部，喷咀后面进行，并且带有杆状燃烧稳定器的点火装置中，由于结构元件的受热和点燃时的热冲击，都不可能有足够长的寿命和结构可靠性。这些点火装置的工作可靠性低，其原因为部分火焰隐藏在壳体内，这降低了热化学反应对燃烧火苗的有效作用;当点火装置与喷咀轴线呈一角度时，低压的火苗在顺流及偏流的流动中不够稳定;当启动点火装置时，在壳体内可能发生爆炸，这降低了点火装置出火苗的可靠性;此外，还由于点火装置的工况及其点火的可靠性与炉膛内压力有关。
内部燃烧的点火要求空气增压，因为必需克服与点火装置通流部分内部放热有关的总压力损失。当企图增加内部燃烧的点火装置的长度时(对于大功率的动力锅炉，点火要求的长度可达到5000mm)，会产生与过程动态不稳定性有关的问题，而且一般有二种型式的不稳定性一种是周期性的不稳定(火苗单调地伸入装置壳体内部)，另一种是振摆式的不稳定，这时会产生低频的声音振动，伴随着火苗的振摆(热声学性质的不稳定性)。
这点在涡流式点火装置中表现特别明显，在这些装置中，动态不稳定限制了点火装置的长度为其壳体管路口径的15-20倍(当壳体直径为50mm时为750-1000mm长)。
可靠地，有选择地检查点火装置的火苗，也是目前没有解决的问题。普遍采用的离子和光学信号指示器在现实炉膛条件下，当气流中含有大量灰尘，炭黑粒和其他沉积在电极和光学元件上的燃料热破坏产物时，不可能保证足够的可靠性。
除此之外，离子式信号指示器对流经点火装置的气流中的冷凝水和潮气敏感，而光学信号指示器对被检查的火苗旁边的其他辐射源敏感。
已知一种点火装置，它包括壳体，输送燃烧混合物的短管，具有环形隔断，并且其上带有许多供混合物流入腔内的点火腔，作成多孔管形式的，并在管端带有稳定套的火焰通道，以及喷咀形式的火苗形成装置，安装在壳体内，火焰通道端面后面的稳定孔板上，设有观察孔和作在点火腔腔体上的点燃混合物用的孔(前苏联专利，A，932116)。
装置按下列方式工作。
准备好的天燃气空气混合物送入短管，一部分混合物通过环形隔断的孔流入点火腔，而其它部分流过火焰通道的多孔管，煤气空气混合物通过管上的孔流入壳体内。为了点燃混合物，在点火腔中有一孔，当混合物就被外界火源点燃之后，混合物即在点火腔中燃烧，火焰沿着由壳体内表面和火焰通道外表面组成的环形通道内的流动向下扩展。然后，火焰的跳跃引燃从火焰通道管路中流出的混合物，燃烧的稳定由稳定套保持。
在所述装置中，混合物的点燃是通过孔由外界火源来实现的，这点只有在点火装置是安装在真空度小的炉膛中才能保证。当炉膛是在增压进气或用平衡拉杆工作时，点燃就难以实现。
这个装置工作，即点火装置起作用的可靠性低(混合物可能在壳体中爆炸，因为火焰通道的管路和装置的内通道被同一成份的，天燃气一空气比例大约为化学当量值的天燃气空气混合物充满;火苗利用不充分，因为火苗最有效的根部隐藏在壳体中;火苗压力小，结果在顺流和偏流流动中火苗撕断)，结构可靠性低(点火装置出口部分加热，炭黑和灰尘颗粒沉淀在观察孔上)，还由于火焰不可能在由火焰通道多孔管和壳体构成的环形通道中传播很长的距离，因此长度受限制，这是因为通过管路孔的质量流入是分散性的，故环形通道中的流动速度增加，并且在流动速度达到一定值之后，火焰在环形通道中的扩展变得不稳定。
已知一种点火装置，它包括壳体，上有短管将空气和气体燃料送入壳体腔中，在壳体工作端有火苗形成装置;此外还有引爆管，引爆管的输入端与壳体腔相通，其出口端位于天燃气空气混合物从壳体腔输出区域内，引爆管配备有与高电压源相连的点火电嘴(苏联专利，A，1121547)。
装置按下述方式工作。
空气和天燃气进入壳体和引爆管，进行内部的燃烧。由于管中燃烧的脉冲性质和压力突跳的性质，引爆管中形成引爆波。在管的出口端短时间出现火焰(火焰冲击声)，将天燃气空气气流点燃。火焰冲击发生在由壳体壁，喷咀和隔火栅栏构成的半封闭容腔中。燃烧在喷咀后面的陶瓷通道内进行。光电发送器记录下点火装置的火苗。
本装置的火苗点火装置为喷咀。隔火栅栏和它们后面的陶瓷通道。
与上述的点火装置比较，本装置对炉膛内压力不敏感，因为在任何压力降下引爆管的通风都是可靠的。引爆管的长度，因而也是整个装置的长度很大，引爆管内部的流动速度在沿管的长度方向上不变。
然而，在本点火装置中，作成喷咀，隔火栅栏和陶瓷通道形式的火苗形成装置是这样工作的，当在喷咀与栅栏间的容腔中燃烧混合物时，燃烧物质从喷咀流出，落到栅栏后面的涡流区内，这就妨碍了新鲜的燃料空气进入这个涡流区，因而降低了燃烧和工作的可靠性。
除此之外，在这个装置中，当引爆管再次工作时，不排除火苗会撕断。
点火装置火苗的热化学作用对被燃烧气流影响的有效性降低了，因为火苗的最活跃部分，根部被部分地隐藏在陶瓷通道中。
所述装置结构可靠性低，因为火苗加热点火装置的元件，燃烧物质，炭黑颗粒和其他燃料热破坏产物作用于火苗信号指示器。
为了正常工作，除了这一切之外，还要求空气压力高，这个高压力是在混合器中形成天燃气空气混合物过程中空气压力的巨大损失引起的。
本发明的基本任务是要创造一种点火装置，它的火苗形成装置应做成这样，即能够大大提高装置工作和结构的可靠性，增加热化学作用对喷咀火苗的影响程度，保证在顺流和偏流流动中点火装置火苗的稳定性，结果则可减少喷咀装置引燃和点火时间，排除在自动引燃时炉膛腔中出现爆炸的概率，降低使用和维护费用。
根据本发明，这点是这样达到的，在点火装置中，火苗形成装置作成燃料空气混合物断续-环形射流发生器的形式，而点火装置本身包括有向壳体腔供应空气和气体燃料短管的壳体，设在壳体工作端处的火苗形成装置和引爆管，引爆管的入口端与壳体腔相通，其出口端设在从壳体腔流出的天燃气空气射流的输出区域内，引爆管配备有与高压电源连通的点火电喷嘴。
最好将燃料空气混合物断续-环形射流发生器作成具有轴对称旋转体形式的隔断，在其圆周上，沿着环形线有通槽，并且在燃料空气混合物射流的出口端有平端面。
同时希望隔断是一个圆盘，而通槽作成在这个圆盘体中，和圆盘同轴配置的孔的形式。
也可以将隔断作成二个台阶圆柱体的形式，而通槽作成位于壳体腔一端的大直径台阶上的槽的形式。
在这种情况下，希望在壳体一部分上，即在槽之间的小直径台阶分布区域内作出一些径向孔，其方向正对槽间的中间间隔部分，其数目与槽数相等。
最好在装置上在壳体外面设置一个腔，它通过装有定量量孔的空气输送短管和燃料空气混合物输送短管与壳体相通，同时将引爆管的输入端设在混合腔中，而其出口端设在隔断体上，直接靠近一个通槽并与它同轴的一个附加通道中。
也可使装置带有一个接触热敏元件式的火焰信号指示器，它设在断续-环形射流发生器的平端面上并与它同轴。
此外，还希望有一排气短管与混合腔相通。
本发明点火装置可保证降低由于在燃料空气混合物炉膛中的爆炸引起的昂贵的能源装置的损坏和停止待修的损失，因此可以大大降低使用费用(两次修理之间的寿命长，对炉膛内压力变化不敏感，可靠的火焰选择性检查)。
由于减少了喷咀引燃时间和实现了点火过程自动化，因此本发明装置可以降低点火时的燃料消耗，并可降低由于没有单独的空气压力源(空压机，油水分离器)和使用低压的炉膛鼓风机装置造成的使用费用。
下面本发明将用具体实施例的描述和附图来说明，其中
图1表示本发明的点火装置的总图;
图2为本发明点火装置示意总图(纵截面);
图3为根据图1与图2装置的燃料空气混合物的断续-环形射流发生器的总图(轴测投影);
图4为图1的箭头A向视图;
图5为图1与图2装置的壳体部分，断开和放大的侧视图;
图6表示图1与图2点火装置的燃料空气混合物断续-环形射流发生器(纵截面)及放大了的回流再循环区的生成情况。
图7为燃料空气混合物断续-环形射流发生器的另一个实施例的总图(轴测投影);
图8与图5相同(侧视图);
图9为本发明点火装置壳体的另一实施例的部分视图。
根据本发明的点火装置有壳体1(图1与2)，它带有沿箭头方向B向壳体1的腔送入空气的短管2和沿箭头C的方向向壳体1的腔送入气体燃料的短管3。
在壳体1的腔中设置(部分地)有引爆管4，它的入口5通过混合腔6与从壳体1腔中出来的燃料空气混合物输送短管7相连通。混合腔6通过空气输送短管8与壳体1相通，管8在其通入腔6的入口处有定量量孔9，混合腔6与在壳体1外并固定在法兰11上的排气管10相连。与入口5靠近的管4的12部分位于壳体1之外。在管4的12部分上装有点火的电喷嘴，它与高电压源14相连接。
在壳体1的腔中放有火苗生成装置15，它位于壳体1工作端面16，和火苗信号指示器的一侧。
火苗形成装置15(图1与2)作成燃料空气混合物断续-环形射流发生器18的形式。
在所述的装置图1与图2的实施例中，燃料空气混合物断续-环形射流发生器18(图1-3)作成具有轴对称旋转体的形式，在其圆周上，沿环形线有通槽19，而在燃料空气混合物射流和输出端有平端面20。
在所述的实施例中，如图3所示，隔断作成台阶圆盘的形式，在壳体1腔的一端为大直径的台阶21，小直径台阶22有平端面20，通槽19作成在台阶体21上的槽19′的形式。
引爆管4的出口23(图2)在隔断体的通道24中，直接靠近一个通槽19(槽19′)，如图4所示。
在发生器18的大直径台阶21的后面，壳体1的25(图2)部分上，从小直径台阶22的一端，在槽19′之间作有许多径向孔26(图5)，其数目与槽19′数目相同，正对中间隔离部分槽19′的中心。
根据本发明，点火装置火苗信号指示器17(图2与6)作成接触式热敏元件27的形式，它位于断续-环形射流发生器18的轴对称回转体的平端面20上，并与它同轴，由于这样，可以保证点火装置火苗检查的选择性。
根据本发明，点火装置的上述实施例可以用在不同功率的，按增压进气方式和用平衡拉杆方式工作的蒸汽和烧水锅炉的炉膛喷咀点火，也可用于能源和其他要求可靠点火和稳定的火焰检查的炉膛安全，无爆炸点火的自动控制系统中。
当本发明的点火装置用作固定的点火同咀时，则燃烧空气混合物断续-环形流发生器18(图7)的回转体作成圆盘28的形式，而通槽作成圆盘28体上的孔19″的形式。
断续-环形射流发生器的实施例可能还有很多。从本发明装置工作质量的观点来看，对于此发生器重要的是单独射流的特征横向尺寸h(图4)与发生器18的横向特征尺寸D之比(h/D)应该小，而单独射流的密集度(横向尺寸对沿圆周分布的射流间距之比)要足够大，以便保证汇集到总的环形射流中。在发明生器18的后面，不应该有影响再循环区的元件(凸起部)，因此发生器端面最好作成平的或凹的。
本发明点火装置的工作原理如下。
空气沿着箭头方向B的方向流入管2(图2)，气体燃料沿着箭头方向C流向短管3，同时在壳体1中，从短管3开始直至点火装置的火苗形成装置15生成了大量的燃气混合物，而由短管2开始至混合腔6实际上充满纯净的空气，在壳体1内压力作用下，燃料空气混合物沿着短管7从腔1流入混合物腔6，并被经过空气输送短管8和定量孔9来的纯净空气冲谈至化学当量的比例。
这样准备好的燃料空气混合物由混合腔6进入引爆管4的入口5。同时，从壳体1流出的燃料空气混合物显微细的断续一环形射流的形式，经过通槽19，同时也被冲淡至要求的比例，然后从径向孔26流出。
当高压电源14将高电压加到点火电喷嘴13上之后，燃料空气混合物爆炸，并通过引爆管4和通道24，进入回流的再循环区29(图6)，发出点火的火苗冲击。工作端16后面的燃料空气混合物被点燃。同时，在混合腔6(图2)中产生的燃烧产物经过排气短管10和引爆管4进入燃烧室。
在没有燃烧的情况下，点火装置的火苗信号指示器17的接触式热敏感元件27被回流的稳定再循环区29(图6)屏蔽，这个再循环区是从点火装流出的冷的断续一环形燃料空气混合物形成的，并且对旁边设置的喷咀装置的火苗及炉膛的辐射没有反应。
当有火焰从引爆管4射入再循环区域29时，混合物燃烧，高温的燃烧物质包围热敏感元件27，信号指示器17即显示有火苗。
直接在发生器18的出口处(图6)，由一且沿发生器圆周分布的单个射流组成的断续-环形射流在发生器18后面形成再循环区29，此循环区起燃烧稳定器的作用。
这种稳定器在单独射流流速变化范围很广的长件下工作，其稳定工作的范围决定于发生器18出口端单独射流的高度与断续一环形射流的直径之比。当需要扩大此范围时，应该减少这个比值。
在再循环区29内的燃烧是火苗不熄的燃烧源。在再循环区29(图8)与火苗可见的燃烧区30之间有一个过渡区31，当混合物不足时，在此区内也可能看不见火苗燃烧。
在断续-环形射流发生器18的出口和单独射流汇集成环形射流的边界之间的地段上，有一股次级空气b在再循环区29的真空作用下，沿着箭头a的方向流入再循环区29。由于这样，在再循环区29中的空气剩余系数总是比在单独射流出口和点火装置壳体1内的要大些，而混合物少些。
由于在槽19′之间凸起部的后面有真空，因此次级空气通过径向孔26被吸入(图6)。断续一环形射流的话多单独射流汇集为一环形射流C(图8)。孔25的截面积决定次级空气流量，在调整本发明的点火装置时可以利用这点。
空气输送短管8(图2)用于将空气送入混合腔6，通过短管8的流量由量孔9计量，同时燃料空气混合物也从壳体1送入混合腔6，这样，混合腔6中的混合物被冲淡了，当正确选择量孔9时，混合腔6中的空气剩余系数与在断续-环形射流发生器18后面再循环区29(图6)中混合物中的空气剩余系数相同。混合腔6及引爆管4中的空气剩余系数与再循环区29中的空气剩余系数同步可以扩大点火的范围(在空气压力固定不变的情况下，在“量大”的点火边界上的气体压力与在“量小”边界上的天燃气压力之比达到了)。
降此之外，混合物的第二阶段淡化，在正确操作这种淡化过程时可以排除混合物在壳体1内爆炸。对于基本和燃烧的气流流第一阶段的淡化是共同的;煤气被点火装置壳体1中的空气稀释。对于燃烧气流的第二阶段淡化则是在混合腔6(图2)中混合物的所提到的附加稀释，而对于基本气流，在没有孔26的条件下，就是按照箭头a(图8)的方向和箭头d(图9)的方向吸入次级空气。在天燃气流量小的条件下工作时，当点火装置壳体1中混合物的成份接近化学当量成份时，混合物可能爆炸，这时在混合腔6(图2)和引爆管4中的混合物汇合一起，即使用电喷嘴13也点不着火。当气体在各种流量条件下工作时，在混合腔6，管路4和再循环区29以及壳体1中的混合物较丰富。混合腔6，管4和再循环区29中的混合物成份接近化学当量成份，混合物燃烧起来，而在壳体1中，混合物过浓，但并没有爆炸危险。
当引爆管4(图2)工作时，在通道24中出现短时间的火焰脉冲(冲击)，在引爆管4的出口23分布在圆周上时，这个脉冲的方向是顺着再循环区29(图6)的流线方向的，这样，在再循环区的混合物及整个火苗可以可靠地点燃。
当引爆管的出口是另一种分布方式时，例如，断续-环形射流发生器同轴，则火焰冲击与再循环区流线方向相反，这样，点火就不大可靠了。
由于有排气管10(图2)，这就可以降低会引起引爆管4点火的压力脉冲，这导致从引爆管4通道24流出的燃烧物质的流动速度降低，改善再循环区29中混合物燃烧的情况(图6)。
根据本发明，带有流圆盘28式样的断续-环形射流发生器18(图7)的点火装置的工作与上述的装置类似。
点火装置的火苗信号指示器17(图6)的可靠性和高度选择性是由火苗形成装置15的工作特点决定的。
其本质在于火苗只有在向再循环区域29，即断续一环形射流底下发送火焰脉冲后才能点燃。因为再循环区29被调整射流屏蔽，因此没有在再循环区29中的燃烧，火苗的点燃及其稳定燃烧是不可能的。
如果在动力锅炉或其他炉膛装置喷咀工作，而引爆管4不能点燃点火装置，则燃料空气混合物将在气流较下游的地方燃烧，但在再循环区29内没有燃烧，那里温度低，热敏元件27不输出信号。
这样，再循环区29起着点火装置火焰选择性检查的第一级转换器的作用，那里的温度反映了是否有点火装置火苗和稳定燃烧，而热敏元件27起着通报第二级转换器信号的作用。将热敏元件作成接触式的，即能反应再循环区29的介质温度，在多喷咀炉膛的长件下有利于检查火焰的选择性。
元件27与断续-环形射流发生器体18同轴配置使得在再循环区29中的燃烧物质，沿着箭头e的方向流向热敏元件27，这可改善元件27与区域29中介质的热交换的条件。
本发明点火装置在空气和气体燃料压力变化范围很大的长件下可以保证高度的工作可靠性，并且排除了混合物在装置装置壳体中爆炸的可能性。
在这个点火装置中采用断续-环形射流发生器可以保证火苗在壳体处稳定的燃烧，并且在充满壳体的燃料空气混合物比较充分的条件下，保证点火装置工作，从而使燃料空气混合物不能在壳体中爆炸。这样，有可能利用断续-环形射流发生器作为燃料空气混合物流量，即空气流量的计量器，在总的消耗燃料空气混合物中空气的份额是占大多数的。在点火装置出口处有这样的计量器和选择足够大的管路2和壳体1的通流截面积与发生器18的通流截面积之比，无论在空气压力小和大的情况下都可保证点火装置可靠地工作(允许的压力变化范围大于12，例如，空气压力可从0.5千帕至6千帕，天燃气压力从3千帕至36千帕，当空气压力为常数时，天燃气压力允许变化3倍，例如，当空气压力为1.5千帕时，天然气压力从9千帕至27千帕条件下装置都能可靠地工作)。
当动力锅炉装置炉膛压力变化时，本发明装置可以保证高度的工作可靠性。
本发明点火装置是从炉膛鼓风机或其他压力源输出的低压空气工作时。经常有空气流过点火装置，可以防止炉膛工作时结构过热，这可保证高度的结构可靠性。
本发明装置的特点是壳体内没有爆炸，在引爆管多次点火引燃时火苗不撕断。
此外，本发明装置在顺流和偏流的流动条件下长期工作时也具有高度的可靠性，并可保证检查火焰的选择性，与这些使用的喷咀工作情况无关。
权利要求
1.一种点火装置，它扬壳体(1)，壳体上有输送空气和气体燃料的短管(2，3)，在壳体(1)的工作端有火苗形成装置(15)和引爆管(4)，引爆管的入口端与壳体(1)的腔相连，其出口端位于气体燃料从壳体(1)的腔输出的区域内，引爆管配有点火的电喷嘴(13)，它与高电压源(14)相连，其特征为火苗形成装置(15)作成燃料-空气混合物-环形射流发生器(18)的形式。
2.根据权利要求1的点火装置，其特征为燃料空气混合物断续-环形射流发生器(18)为具有与轴线对称的回转体的隔断，隔断的圆周上沿环形线分有通槽(19)并且在燃料空气混合物射流的出口端部平端面(20)。
3.根据权利要求2的点火装置，其特征为隔断为一圆盘(28)，而通槽作成在该圆盘(28)体上，并与它同轴的孔(19′)的形式。
4.根据权利要求2的点火装置，其特征为隔断为二台阶圆柱体形状，而通槽作成位于壳体(1)腔一侧的大直径台阶(21)的槽(19′)的形式。
5.根据权利要求4的点火装置，其特征为在壳体(1)的(25)部分上，在小进径台阶(22)的槽(19′)之间有许多径向孔(26)，其数目等于槽(19′)的数目，正对槽(19′)之间的中间隔离部分的中央。
6.根据权利要求2-5中任意一个点火装置，其特征为在壳体(1)外面有混合腔(6)，它借助配有定量量孔(9)的空气输送短管(8)和燃料空气混合物输送短管(7)与装置相通，同时，引爆管(4)的入口端(5)位于混合腔(6)中，而其出口端(23)作在隔断体上，直接靠近一通槽(19)，并与它同轴的附加通道(24)内。
7.根据权利要求1-5中任意一个点火装置，其特征为它具有一个接触式热敏元件(27)形式的火苗信号指示器(17)，热敏元件位于断续-环形射流发生器(18)的平端面(20)上，并与它同轴。
8.根据权利要求6的点火装置，其特征为它有与混合腔(6)相通的排气管(10)。
全文摘要
本点火装置包括壳体(1)，它带有空气和气体燃料输送短管(2，3)，引爆管(4)，引爆管的入口与燃料空气混合物输送短管(7)相连通，接近此入口的(12)部分位于壳体(1)之外，其上装有点火的电喷嘴(13)，装置在壳体(1)的工作端(16)一侧有火苗形成装置(15)和火苗信号指示器(17)。火苗形成装置(15)作为燃料空气混合物断续一环形射流发生器(18)的形式。
文档编号F23Q2/16GK1097495SQ9310853
公开日1995年1月18日 申请日期1993年7月15日 优先权日1993年7月15日
发明者伊戈尔·伊凡诺维奇·符拉索夫, 拉菲尔·古玛诺维奇·柴伊卢宁, 弗拉基米尔·米哈依诺维奇·雪克多夫, 拉维尔·阿布杜洛维奇·穆斯里莫夫 申请人:鞑靼动力与电气生产联合会