專利名稱：一種煤粉高溫氧氣點火方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于煤粉燃燒器點火的煤粉高溫氧氣點火方法及點火裝置。
背景技術：
目前，常規(guī)的煤粉鍋爐大多是采用燃油的方式來實現(xiàn)煤粉燃燒器的點火。這種方式是以特定的燃料油為主要點火能源。在點火過程中，首先通過專門的點火器點燃燃油，然后利用燃油燃燒的熱量引燃煤粉氣流，實現(xiàn)煤粉燃燒器的點火。這種方式的主要缺點在于 在煤粉燃燒器的點火及之后的穩(wěn)燃過程中，需要消耗大量的燃油，經(jīng)濟成本巨大；需要設置專門的點火器用于點燃燃油油槍，而點火器及燃油油槍的存在在一定程度上制約了燃燒器的設計尺寸及安裝方式，增加了相關的成本。

發(fā)明內容
為了有效降低煤粉鍋爐的點火成本，提高點火過程的安全性和穩(wěn)定性，本發(fā)明設計了一種應用于煤粉燃燒器點火的煤粉高溫氧氣點火方法及裝置。它利用高溫氧氣作為煤粉點火的主要熱量和助燃劑來源。運行時，首先通過點火裝置的二次風高溫氧氣和一次風煤粉氣流的直接混合引燃煤粉氣流，實現(xiàn)點火裝置自身的點火，然后通過點火裝置的富氧燃燒高溫火焰點燃整個煤粉燃燒器。在煤粉燃燒器整個點火過程中完全不需要使用燃油， 且在燃燒器被點燃后，點火裝置的二次風高溫氧氣可直接被替換為普通二次風空氣。所述目的是通過如下方案實現(xiàn)的
一種煤粉高溫氧氣點火方法，濃度高于0. 6kgC/kgA的煤粉氣流以直流的方式從煤粉氣流通道吹出；大于800°C的高溫氧氣通過高溫氧氣通道吹出，與煤粉氣流相混合，即可。所述高濃度煤粉氣流與高溫氧氣氣流之間形成15 25°的夾角。所述高溫氧氣以旋流方式從高溫氧氣通道吹出。所述高溫氧氣旋流強度在2. 0 2. 5。通過高溫氧氣點燃點火裝置煤粉氣流，即點火裝置自身的點火是整個煤粉燃燒器點火過程的關鍵，同時也是煤粉高溫氧氣點火裝置設計的主要的難點根據(jù)對煤粉理論燃燒溫度的計算可知，煤粉在富氧條件下的燃燒溫度很高，甚至可以達到近3000°C，所以在點火裝置的設計中不宜采用預燃/混室結構；另外，在保證供氧量相同的前提下，使用氧氣助燃與使用空氣助燃相比，助燃氣體量大幅減少，加之很高的氣體加熱溫度導致的氣體密度下降、氣體穿透混合能力變差的不利影響，想要保證煤粉氣流與高溫氧氣的充分混合，進而順利地實現(xiàn)點火裝置自身的點火變得相當困難。針對以上所述的問題，本發(fā)明煤粉高溫氧氣點火裝置的設計中采用了中心一次風空氣直流送粉、外側環(huán)道旋流提供二次風高溫氧氣的基本結構。另外，在中心管一次風煤粉氣流通道噴口處設置了導流錐，用以強化煤粉氣流與外側旋流高溫氧氣的混合。具體結構為
一種煤粉高溫氧氣點火裝置，包括中心管煤粉氣流通道和套接在外面的高溫氧氣環(huán)形通道，所述高溫氧氣環(huán)形通道與高溫氧氣風室連通。所述中心管煤粉氣流通道出口處設置為擴口結構，所述高溫氧氣環(huán)形通道出口處的外管壁為擴口結構。所述中心管煤粉氣流通道出口處的中心位置設置導流錐，導流錐為里小外大的正圓錐。所述導流錐的高度與中心管煤粉氣流通道擴口段長度一致，位置與中心管煤粉氣流擴口平齊。中心管煤粉氣流通道擴口半角α的角度為15 25° ；高溫氧氣通道擴口半角β 的角度為20 25°。所述高溫氧氣環(huán)形通道出口處固定有高溫氧氣旋流葉輪。本發(fā)明所述煤粉高溫氧氣點火方法可廣泛應用于各類煤粉燃燒器的點火過程，它操作簡單，使用方便，點火效果好。本發(fā)明所述煤粉高溫氧氣點火裝置為一種無油點火裝置，運行過程中不需要燃油等專門的點火燃料，有效地降低了煤粉鍋爐的點火成本；通過改變點火裝置一次風煤粉氣流速度、二次風速度和旋流強度，可有效調整流場，控制煤粉氣流的著火位置，保證煤粉氣流的點火和穩(wěn)燃；在煤粉燃燒器被點燃后，點火裝置的二次風高溫氧氣可直接被替換為普通二次風空氣，即點火裝置可轉變?yōu)橐恍⌒偷某Ｒ?guī)旋流煤粉燃燒器參與鍋爐的運行。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。附圖標記1、中心管煤粉氣流通道；2、高溫氧氣風室；3、高溫氧氣環(huán)形通道；4、高溫氧氣旋流葉輪；5、高溫氧氣通道擴口 ；6、中心管煤粉氣流通道擴口 ；7、導流錐。F1為一次風煤粉氣流，F(xiàn)2為高溫氧氣流。
具體實施例方式下面結合附圖詳細闡述本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。一種煤粉高溫氧氣點火方法，濃度高于0. 6kgC/kgA的煤粉氣流以直流的方式從煤粉氣流通道吹出，大于800°C的高溫氧氣以強度在2. 0 2. 5的旋流方式通過高溫氧氣通道吹出后，以15 25°的夾角與煤粉氣流相混合，隨著混合的進行，煤粉氣流中的氧氣體積份額不斷增大，相應的煤粉顆粒的著火溫度不斷下降，與此同時煤粉氣流被不斷加熱，溫度不斷升高，直到達到煤粉氣流的著火溫度，煤粉氣流被點燃，最終實現(xiàn)點火裝置自身的點火。之后，便可通過點火裝置的富氧燃燒高溫火焰點燃整個煤粉燃燒器，而在燃燒器被點燃后，點火裝置的二次風高溫氧氣可直接被替換為普通二次風空氣。為實現(xiàn)前述方法，本發(fā)明采用了煤粉高溫氧氣點火裝置，參照圖1，它在結構上由 1、中心管煤粉氣流通道；2、高溫氧氣風室；3、高溫氧氣環(huán)形通道；4、高溫氧氣旋流葉輪；5、 高溫氧氣通道擴口 ；6、中心管煤粉氣流通道擴口 ；7、導流錐組成。在實際使用時，各通道的截面尺寸由其對應通過的風量、風速計算得出；
具體結構為，參照圖1，中心管煤粉氣流通道是用于輸送煤粉氣流的通道，高溫氧氣環(huán)形通道是用于輸送高溫氧氣的通道。高溫氧氣環(huán)形通道套在中心管煤粉氣流通道之外，所述高溫氧氣環(huán)形通道與高溫氧氣風室連通。所述中心管煤粉氣流通道出口處設置為擴口結構，擴口半角α的角度為15 25° ；擴口處設置導流錐，導流錐為里小外大的正圓錐，導流錐的高度與擴口段長度一致， 位置與擴口平齊。所述高溫氧氣環(huán)形通道出口處的外管壁為擴口結構，擴口半角β的角度為20 25°，在出口處還固定有高溫氧氣旋流葉輪。本發(fā)明所述煤粉高溫氧氣點火裝置的具體運行過程為首先，一次風煤粉氣流F1 從中心管煤粉氣流通道1以直吹的方式吹出，并在導流錐7和中心管煤粉氣流通道擴口 6 的共同作用沿一定角度向外擴散；與此同時，高溫氧氣流F2通過高溫氧氣風室2、高溫氧氣環(huán)形通道3及高溫氧氣旋流葉輪4以旋流方式吹出，并在高溫氧氣通道擴口 5的導流作用下在流場中形成回流區(qū)，與中心管吹出的一次風煤粉氣流&相混合；隨著混合的進行，混合氣流的氧氣體積份額不斷增大、溫度不斷升高，直到達到煤粉氣流的著火溫度，煤粉氣流被點燃，點火裝置成功點火。之后，便可通過點火裝置的富氧燃燒高溫火焰點燃整個煤粉燃燒器。在整個煤粉燃燒器被點燃后，可將高溫氧氣流F2替換為普通助燃二次風空氣，點火裝置轉變?yōu)橐恍⌒偷某Ｒ?guī)旋流煤粉燃燒器參與鍋爐的運行。本實施方式只是對本專利的示例性說明而并不限定它的保護范圍，本領域人員還可以對其進行局部改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都視為對本專利的等同替換，都在本專利的保護范圍之內。
權利要求
1.一種煤粉高溫氧氣點火方法，其特征在于濃度高于OJkgC/kgA的煤粉氣流以直流的方式從煤粉氣流通道吹出；大于800°C的高溫氧氣通過高溫氧氣通道吹出，與煤粉氣流相混合，即可。
2.根據(jù)權利要求1所述的煤粉高溫氧氣點火方法，其特征在于所述高濃度煤粉氣流與高溫氧氣氣流之間形成15 25°的夾角。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的煤粉高溫氧氣點火方法，其特征在于所述高溫氧氣以旋流方式從高溫氧氣通道吹出。
4.根據(jù)權利要求3所述的煤粉高溫氧氣點火方法，其特征在于所述高溫氧氣旋流強度在 2. 0 2. 5。
5.一種煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于包括中心管煤粉氣流通道和套接在外面的高溫氧氣環(huán)形通道，所述高溫氧氣環(huán)形通道與高溫氧氣風室連通。
6.根據(jù)權利要求5所述的煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于所述中心管煤粉氣流通道出口處設置為擴口結構，所述高溫氧氣環(huán)形通道出口處的外管壁為擴口結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于所述中心管煤粉氣流通道出口處的中心位置設置導流錐，導流錐為里小外大的正圓錐。
8.根據(jù)權利要求7所述的煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于所述導流錐的高度與中心管煤粉氣流通道擴口段長度一致，位置與中心管煤粉氣流擴口平齊。
9.根據(jù)權利要求6所述的煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于中心管煤粉氣流通道擴口半角α的角度為15 25° ；高溫氧氣通道擴口半角β的角度為20 25°。
10.根據(jù)權利要求5-9任意一項所述的煤粉高溫氧氣點火裝置，其特征在于所述高溫氧氣環(huán)形通道出口處固定有高溫氧氣旋流。
全文摘要
為了降低煤粉鍋爐的點火成本，提高點火過程的安全性和穩(wěn)定性，本發(fā)明提供了一種應用于煤粉燃燒器點火的煤粉高溫氧氣點火方法及裝置。煤粉高溫氧氣點火方法，高濃度煤粉氣流以直流的方式從煤粉氣流通道吹出；大于800℃的高溫氧氣通過高溫氧氣通道吹出，與煤粉氣流相混合，即可。煤粉高溫氧氣點火裝置，包括中心管煤粉氣流通道和套接在外面的高溫氧氣環(huán)形通道，所述高溫氧氣環(huán)形通道與高溫氧氣風室連通。本發(fā)明所述煤粉高溫氧氣點火方法可廣泛應用于各類煤粉燃燒器的點火過程，它操作簡單，使用方便，點火效果好。本發(fā)明所述煤粉高溫氧氣點火裝置為一種無油點火裝置，運行過程中不需要燃油等專門的點火燃料，有效地降低了煤粉鍋爐的點火成本。
文檔編號F23D1/02GK102494340SQ20111042459
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者劉國偉, 張玉, 翟明, 董芃 申請人:哈爾濱工業(yè)大學