一种点火设备的制作方法

1.本发明涉及化工技术领域，具体而言涉及一种点火设备。


背景技术：

2.点火烧嘴是焚烧炉、气化炉等燃烧设备的重要组成部分，其主要用于建立稳定的点火火焰，进而引燃大功率的主燃烧器。对于燃油或燃煤的大型燃烧设备，还可以将点火烧嘴用作长明灯，用于耐火砖干燥、燃烧室升温，以及作为稳定主燃火焰的辅助燃烧设备。因此，性能良好的点火烧嘴应满足点火性能可靠、燃烧状态稳定、结构紧凑不占用主燃设备安装空间等特点。
3.然而，目前的一些点火烧嘴一般存在以下问题：
4.1.受外形尺寸限制，点火烧嘴的燃烧功率一般较低，火焰长度较短。在用作长明灯时，尤其是采用富氢燃料的情况下，燃烧所产生的热量大多集中在烧嘴出口区域，无法传播至整个炉膛，易造成炉内温度分布不均。
5.2.在大功率工况下，由于气流速度较高，燃料气与助燃气混合不充分，导致火焰刚性和稳定性较差。当燃烧负荷发生变化或波动时，容易出现火焰脱火甚至熄灭的现象；
6.3.火焰检测系统不可靠，在点火烧嘴长期运行时，因火检视野遮挡、火焰脱离火检检测区域、探头积碳结焦等原因，易导致火焰信号丢失而造成设备联锁停车。
7.因此，需要一种点火设备，以至少部分地解决以上问题。


技术实现要素：

8.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
9.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种点火设备，包括用于燃料气和助燃气的混合的预混部，所述预混部连接有燃料气通道和助燃气通道，所述预混部内具有预混腔，所述助燃气通道与所述预混腔连通，所述预混腔设置有：
10.至少一个燃料气喷管，所述燃料气喷管与所述燃料气通道连通，所述燃料气喷管沿轴向设置；
11.混合连通部，所述混合连通部相对于所述燃料气喷管更远离所述点火设备的末端，所述混合连通部沿所述轴向开设有至少一个文丘里通道，所述文丘里通道的数量与所述燃料气喷管的数量对应，且所述文丘里通道的入口端与所述燃料气喷管的出口端相对。
12.根据本发明的点火设备，能够提高燃料气和助燃气的混合效率，使二者更加充分地混合，由其在高流速下也能够混合均匀。
13.进一步地，
14.所述预混腔内设置有至少一个旋流装置，所述旋流装置相对于所述文丘里通道更远离所述点火设备的所述末端；并且/或者
15.所述预混腔内设置有至少两个旋流装置，至少两个所述旋流装置沿所述预混部的轴向间隔设置并相对于所述文丘里通道更远离所述点火设备的所述末端，且至少两个所述旋流装置的流通截面积沿远离所述末端的方向递减。由此，可以延长混合的时间，并使得燃料气和助燃气更加充分地混合。
16.进一步地，所述点火设备还包括用于输送混合气的延伸部，所述延伸部与所述预混部连通，所述延伸部内设置有流体均布装置，所述流体均布装置位于所述延伸部与所述预混部的连接处，所述流体均布装置设置有均布的第一贯穿蜂窝孔。
17.进一步地，所述延伸部的远离所述预混部的端部设置有阻火装置，所述阻火装置设置有均布的第二贯穿蜂窝孔。
18.进一步地，
19.所述第二贯穿蜂窝孔的孔径小于所述第一贯穿蜂窝孔的孔径；并且/或者
20.所述第二贯穿蜂窝孔的孔径小于或等于3mm。
21.进一步地，所述点火设备还包括用于所述混合气的燃烧和火焰喷射的燃烧部，所述燃烧部与所述延伸部连通，所述燃烧部具有喷射口，所述燃烧部内设置有：
22.稳焰装置，所述稳焰装置具有稳焰钝体和连接部，所述稳焰钝体面向所述喷射口设置，且所述连接部连接在所述稳焰钝体和所述阻火装置之间；
23.点火装置，所述点火装置沿所述轴向延伸并与所述稳焰装置隔开，所述点火装置贯穿所述阻火装置，且所述点火装置位于所述稳焰钝体的侧方或者贯穿所述稳焰钝体。由此，能够在稳焰钝体面向喷射口的一侧形成高温回流区，以引燃自上游流经所述稳焰钝体的混合气体，提高了火焰的稳定性。
24.进一步地，所述燃烧部包括：
25.扩张段，所述扩张段连接至所述延伸部，且所述扩张段的内径沿远离所述延伸部的方向渐增；
26.等径段，所述等径段连接至所述扩张段，所述等径段的内径沿轴向相等；
27.收缩段，所述收缩段连接至所述等径段，且所述收缩段的内径沿远离所述延伸部的方向渐减，且所述稳焰钝体位于所述收缩段处且靠近所述等径段设置；以及
28.出口段，所述出口段连接至所述收缩段，所述出口段的内径沿轴向相等，且所述出口段的内径小于所述等径段的内径，所述出口段的端部构造为所述喷射口。
29.进一步地，所述燃烧部还设置有温度检测装置，所述温度检测装置沿所述轴向设置，且贯穿所述阻火装置并延伸至所述扩张段。
30.进一步地，一个所述文丘里通道和一个所述燃料气喷管沿所述预混部的中轴线设置。
31.进一步地，至少两个所述文丘里通道和至少两个所述燃料气喷管沿周向设置，且相对于所述预混部的中轴线中心对称。
32.进一步地，所述燃烧部还设置有探针式火焰检测装置，所述探针式火焰检测装置沿所述轴向设置，贯穿所述阻火装置，所述探针式火焰检测装置位于所述稳焰钝体的侧方或者贯穿所述稳焰钝体，且探针式火焰检测装置延伸至所述出口段处。
33.进一步地，所述点火设备的所述末端设置有图像型火焰检测装置，所述点火设备内设置有采集通道，所述采集通道的一端与所述图像型火焰检测装置对接，所述采集通道
的另一端沿所述中轴线延伸，并贯穿所述延伸部和所述稳焰装置而连通至所述燃烧部，所述点火设备还设置有吹扫通道，所述吹扫通道与所述采集通道连通，以向所述采集通道内通入吹扫气体。根据本方案，能够利用图像型火焰检测装置对燃烧情况进行监测，并且视野不会被遮挡。
34.进一步地，所述燃料气喷管的端部设置有喷头，所述喷头的喷口构造为花瓣状或者旋流叶片状。由此，可以提高燃料气和助燃气的动量交换。
35.进一步地，所述喷口的面积小于所述文丘里通道的喉部的截面积。
附图说明
36.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
37.附图中：
38.图1为根据本发明的第一优选实施方式的点火设备的立体示意图；
39.图2为图1中点火设备的剖切面示意图；
40.图3为图2中点火设备的燃烧部的局部放大示意图；
41.图4为根据本发明的第二优选实施方式的点火设备的燃烧部的局部放大示意图；
42.图5为根据本发明的第三优选实施方式的点火设备的剖切面示意图；
43.图6为根据本发明的第四优选实施方式的点火设备的燃烧部的局部放大示意图；
44.图7为根据本发明的一种可选实施方式的燃料气喷管的喷头的结构示意图；以及
45.图8为根据本发明的另一可选实施方式的燃料气喷管的喷头的结构示意图。
46.附图标记说明：
47.100：点火设备
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110：预混部
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111：末端
48.112：燃料气通道
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113：助燃气通道
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114：预混腔
49.116：燃料气喷管
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117：喷头
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118：喷口
50.119：混合连通部
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120：文丘里通道
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121：喉部
51.122：旋流装置
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123：采集通道
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124：图像型火焰检测装置
52.125：吹扫通道
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130：延伸部
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131：流体均布装置
53.132：阻火装置
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133：固定部
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140：燃烧部
54.141：扩张段
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142：等径段
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143：收缩段
55.144：出口段
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145：喷射口
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146：稳焰装置
56.147：稳焰钝体
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148：连接部
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149：点火装置
57.150：温度检测装置
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151：探针式火焰检测装置
具体实施方式
58.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
59.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。应当理解的是，提供这
些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
60.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
61.本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。
62.现在，将参照图1到图8更详细地描述根据本发明的示例性实施例。
63.第一优选实施方式
64.图1、图2和图3示出了本发明的第一优选实施方式。其中点火设备100包括预混部110、延伸部130和燃烧部140。预混部110用于燃料气和助燃气的混合，其上设置有燃料气通道112和助燃气通道113。燃烧部140用于混合气的燃烧和火焰喷射。延伸部130连接在预混部110和燃烧部140之间，并与二者连通。
65.其中，预混部110可以设置在焚烧炉、气化炉等设备外。延伸部130用于伸入上述焚烧炉、气化炉等设备中，起到过渡以及混合气体的作用。延伸部130和预混部110的连接处设置有固定部133，例如固定部133可以构造为安装法兰。点火设备100可以通过该安装法兰固定在上述焚烧炉、气化炉等设备上。
66.预混部110内具有预混腔114。预混腔114内设置有至少一个燃料气喷管116和混合连通部119。其中，助燃气通道113与预混腔114连通，燃料气喷管116与燃料气通道112连通。燃料气喷管116沿轴向设置。
67.混合连通部119设置于燃料气喷管116的下游。或者说，其相对于燃料气喷管116更远离点火设备100的末端111。混合连通部119沿轴向开设有至少一个文丘里通道120，文丘里通道120的数量与燃料气喷管116的数量对应，且文丘里通道120的入口端与燃料气喷管116的出口端相对。
68.根据本发明的点火设备100，能够提高燃料气和助燃气的混合效率，使二者更加充分地混合，由其在高流速下也能够混合均匀。
69.优选地，预混腔114仅设置一个燃料气喷管116，且混合连通部119仅开设一个文丘里通道120，二者均沿预混部110的中轴线设置。
70.可选地，预混腔114设置至少两个燃料气喷管116，混合连通部119开设相应数量的文丘里通道120。例如，三个燃料气喷管116和三个文丘里通道120，四个燃料气喷管116和四个文丘里通道120，五个燃料气喷管116和五个文丘里通道120，六个燃料气喷管116和六个文丘里通道120，七个燃料气喷管116和七个文丘里通道120，八个燃料气喷管116和八个文丘里通道120等。由此，能够进一步提高动量交换效率，提高混合均匀性并提高流速。
71.并且，至少两个文丘里通道120和至少两个燃料气喷管116沿周向设置，且相对于预混部110的中轴线中心对称。
72.参考图2、图7和图8，燃料气喷管116的端部设置有喷头117，喷头117的喷口118构造为花瓣状，这样能使自喷口118射出的燃料气的边界产生褶皱，增加燃料气与助燃气的混合面积。或者，喷头117的喷口118还可以构造为旋流叶片状。由此，可以提高燃料气和助燃气的动量交换。
73.优选地，喷口118的面积小于文丘里通道120的喉部121的截面积。由此，能够利用燃气射流的紊动扩散作用，使燃料气与助燃气在文丘里管内充分混合，提高二者的混合效率。
74.参考图2，预混腔114内设置有至少一个旋流装置122，且旋流装置122设置在文丘里通道120的下游，或者说设置在混合连通部119的下游。即，旋流装置122相对于文丘里通道120更远离点火设备100的末端111。在图示实施方式中，设置了一个旋流装置122。
75.在未示出的实施方式中，预混腔114内可以设置至少两个旋流装置122，例如两个、三个或四个等，以形成分级旋流。并且，至少两个旋流装置122沿预混部110的轴向间隔设置并相对于文丘里通道120更远离点火设备100的末端111，且至少两个旋流装置122的流通截面积沿远离末端111的方向递减。由此，可以延长混合的时间，提高混合面积，并使得燃料气和助燃气更加充分地混合。可选地，至少两个旋流装置122上的旋流开口的数量沿远离末端111的方向递减。以进一步延长混合的时间，提高混合面积。
76.延伸部130内设置有流体均布装置131，流体均布装置131设置有均布的第一贯穿蜂窝孔，以保证流入延伸部130的混合气体分布均匀。流体均布装置131位于延伸部130与预混部110的连接处。
77.延伸部130内还设置有阻火装置132，以避免在低负荷工况或停车的瞬间出现回火。阻火装置132位于延伸部130的远离预混部110的端部。或者说，阻火装置132和流体均布装置131分别位于延伸部130的两端。
78.阻火装置132开设有均布的第二贯穿蜂窝孔。上述均布的第二贯穿蜂窝孔优选构造为小直径的密孔，以使得混合气体能够通过的同时还能够防止回火。优选地，第二贯穿蜂窝孔的孔径小于第一贯穿蜂窝孔的孔径。进一步优选地，第二贯穿蜂窝孔的孔径小于或等于3mm。
79.参考图3，沿远离延伸部130的方向，燃烧部140依次包括扩张段141、等径段142、收缩段143和出口段144。其中，扩张段141与延伸部130对接。其内径沿远离延伸部130的方向渐增，呈喇叭状。等径段142与扩张段141连接，其内径沿轴向不变，或者说扩张段141构造为各处内径均相同的圆柱筒状。收缩段143连接至等径段142，其内径沿远离延伸部130的方向渐减。出口段144连接至收缩段143，出口段144的内径沿轴向相等，且出口段144的内径小于等径段142的内径，出口段144的端部构造为喷射口145。
80.燃烧部140内设置有稳焰装置146、点火装置149和探针式火焰检测装置151。其中，稳焰装置146包括稳焰钝体147和连接部148。稳焰钝体147位于收缩段143处，且面向喷射口145并靠近等径段142设置。连接部148连接在稳焰钝体147和阻火装置132之间。或者说，稳焰钝体147通过连接部148固定在阻火装置132上。
81.优选地，稳焰钝体147可以和燃烧部140同轴设置。容易理解，稳焰钝体147的面积
显然小于燃烧部140的径向截面积。例如稳焰钝体147的面积可以是燃烧部140的径向截面积的10％～90％，优选的30％～70％，更优选的40％～60％等。
82.由此，能够在稳焰钝体147处形成稳定的高温回流区域，以使得来自延伸部130的混合气体能够在此处被持续点燃，提高了火焰的稳定性。具体而言，稳焰钝体147近似实心板的设置，可以在此处对高速混合气流进行一定程度的减速和变向，使得混合气流在稳焰钝体147的朝向喷射口145的一侧处更容易形成低压回流区，使混合气体燃烧产生的高温烟气回流到稳焰钝体147处的回流区。高温烟气的回流使得该区域气体有很高的温度，稳定的高温区能够持续引燃从上游喷射出的混合气体，使得火焰能够稳定燃烧，且不会在大功率运行时出现脱火现象。
83.优选地，稳焰钝体147和连接部148可以通过螺纹连接或焊接连接。此外，稳焰钝体147和连接部148也可以一体成型。
84.点火装置149和探针式火焰检测装置151均沿轴向延伸，二者均贯穿阻火装置132设置。并且二者均与稳焰装置146隔开。示例性地，二者均设置在稳焰钝体147的侧方。或者，稳焰钝体147上可以设置两个通孔，二者分别经由上述两个通孔贯穿稳焰钝体147。其中，探针式火焰检测装置151延伸至出口段144处。当有火焰建立时，火焰检测装置处能够产生一流经稳焰钝体147并接地从而构成回路的火焰离子电流，进而给出火焰信号指示。
85.点火装置149可以构造为点火电极，其能够向稳焰钝体147放电。当点火装置149贯穿稳焰钝体147设置时，放电的电弧会呈现扇形。这样，可以更加容易的点燃混合气体，尤其是在混合气体的流速极快时也能成功点燃。
86.本发明的点火设备100，充分利用设备内部的空间，整体结构紧凑，可以在不增大设备尺寸的情况下，采用不同类型的火焰监测装置，提高了对配套设备和使用环境的适应性。
87.第二优选实施方式
88.图4示出了本发明的第二优选实施方式。本发明的第二优选实施方式是第一优选实施方式的变形。除了温度检测装置150外，第二优选实施方式的点火设备具有与第一优选实施方式的点火设备相类似的结构和/或构造。因此，具有与第一优选实施方式中的功能基本相同的功能的元件将在此进行相同的编号，并且为了简洁起见将不再对其进行详细描述和/或图示。
89.在本实施方式中，燃烧部140还设置有沿轴向设置的温度检测装置150。其贯穿阻火装置132并延伸至扩张段141。由此，在检测到的温度数值异常时，能够及时对燃料气和助燃气的流量进行调节。
90.其中，温度检测装置150、探针式火焰检测装置151以及点火装置149可以沿周向设置。
91.第三优选实施方式
92.图5示出了本发明的第三优选实施方式。本发明的第三优选实施方式是第一优选实施方式的变形。除了采集通道123、图像型火焰检测装置124和吹扫通道125之外，第三优选实施方式的点火设备具有与第一优选实施方式的点火设备相类似的结构和/或构造。因此，具有与第一优选实施方式中的功能基本相同的功能的元件将在此进行相同的编号，并且为了简洁起见将不再对其进行详细描述和/或图示。
93.在本实施方式中，火焰检测装置采用图像型火焰检测装置124，其设置在点火设备100的末端111。并且，点火设备100内设置有沿轴向延伸的采集通道123。优选地，采集通道123沿点火设备100的中轴线延伸。其中，采集通道123的一端与图像型火焰检测装置124对接，另一端依次延伸穿过延伸部130和稳焰装置146从而连通至燃烧部140，使得图像型火焰检测装置124能够通过采集通道123获得观察燃烧状态的视野。
94.具体而言，采集通道123贯穿预混腔114、混合连通部119、旋流装置122、流体均布装置131、阻火装置132以及稳焰装置146。并且，采集通道123还从稳焰装置146的连接部148和稳焰钝体147的中轴线穿过。
95.优选地，点火设备设置有吹扫通道125，吹扫通道125与采集通道123连通，以向采集通道123内通入吹扫气体，吹扫气体优选为氮气等惰性气体，或者吹扫气体可以选用空气。优选地，吹扫通道125从点火设备内的采集通道123处延伸出点火设备外。根据本方案，能够利用图像型火焰检测装置124对燃烧情况进行监测，并且视野不会被遮挡，例如吹扫气体能够阻止飞灰或积碳等进入采集通道123内。
96.在本实施方式中，燃料气喷管116和文丘里通道120不能沿中轴线设置。为此，预混腔114至少两个燃料气喷管116，混合连通部119开设相应数量的文丘里通道120。例如，三个燃料气喷管116和三个文丘里通道120，四个燃料气喷管116和四个文丘里通道120，五个燃料气喷管116和五个文丘里通道120，六个燃料气喷管116和六个文丘里通道120，七个燃料气喷管116和七个文丘里通道120，八个燃料气喷管116和八个文丘里通道120等。由此，能够进一步提高动量交换效率，提高混合均匀性并提高流速。
97.并且，至少两个文丘里通道120和至少两个燃料气喷管116沿周向设置，且相对于预混部110的中轴线中心对称。
98.第四优选实施方式
99.图6示出了本发明的第四优选实施方式。本发明的第四优选实施方式是第三优选实施方式的变形。除了温度检测装置150外，第四优选实施方式的点火设备具有与第三优选实施方式的点火设备相类似的结构和/或构造。因此，具有与第三优选实施方式中的功能基本相同的功能的元件将在此进行相同的编号，并且为了简洁起见将不再对其进行详细描述和/或图示。
100.在本实施方式中，燃烧部140还设置有沿轴向设置的温度检测装置150。其贯穿阻火装置132并延伸至扩张段141。由此，在检测到的温度数值异常时，能够及时对燃料气和助燃气的流量进行调节。
101.上述的所有优选实施例中所述的流程、步骤仅是示例。除非发生不利的效果，否则可以按与上述流程的顺序不同的顺序进行各种处理操作。上述流程的步骤顺序也可以根据实际需要进行增加、合并或删减。
102.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
103.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人
员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。