一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备的制作方法

[0001]
本实用新型涉及点火设备技术领域，尤指一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备。


背景技术：

[0002]
新建大型发电锅炉运行初期需要煤粉等离子点火，锅炉检修和停止运行后再启动运行也需要煤粉等离子点火。
[0003]
现有的煤粉等离子点火设备虽然节省了柴油，降低了运行成本；但是系统设备复杂，在点火中等离子设备的阴极需要更换才能完成点火过程。
[0004]
而且，在煤粉等离子设备点火初期还可能产生爆燃，进入炉膛的烟尘中，含有不完全燃烧的可燃性气体和没有完全气化的煤粉；存在煤粉利用率低等缺陷。
[0005]
经检索，专利号为cn201220120518.5，公开了一种具有旋流均流功能的回转窑炉煤粉等离子点火装置；所述装置由连接法兰、均流器外管、等离子电弧发生器、等离子电弧辐射区和等离子热裂化反应燃烧器组成，在等离子热裂化反应燃烧器进煤粉段均布加装8-16片煤粉旋流均流叶片；
[0006]
然而，该装置结构简陋，没有加长火焰喷出距离的装置，火焰喷出距离有限；
[0007]
同时，该装置没有设加热装置，该装置中的煤粉没有先加热而直接点燃，无法让煤粉充分的气化燃烧，而且容易使装置内积灰。
[0008]
另外，还检索到专利号为200910014106.6，该专利公开了一种电弧等离子体发生器的阳极以及电弧等离子体发生器,其中,所述等离子体发生器为多级进气式电弧等离子体发生器,该等离子体发生器包括阴极和阳极,所述阳极包括至少两个部分,其特征在于:任意相邻的两个阳极部分之间导电连接。
[0009]
然而，该电弧等离子体发生器结构复杂，运行期间等离子弧发生器的阴极需要停机更换，在冷态点火初期煤粉的气化率较低，调整不好还会出现不完全燃烧的煤气，容易发生爆燃，存在安全隐患。


技术实现要素：

[0010]
为解决上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备，所述煤粉点火设备能避免出现在点火初期产生爆燃的现象，提高煤粉的气化率。
[0011]
本实用新型的另一个目的在于提供一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备，该设备还可以减少所述圆管状结构内灰分的沉积。
[0012]
本实用新型的又一个目的在于提供一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备，该设备使喷入炉膛的火焰更均匀，火焰喷入距离更远，燃烧效率高。
[0013]
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0014]
一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备，其特征在于所述煤粉点火设备包括有
火焰均流罩、拉法尔喷管、第一点火装置和第二点火装置，所述第一点火装置和第二点火装置均为圆管状结构，所述第一点火装置的入管口与所述第二点火装置的出管口连通，所述第二点火装置的入管口密封，所述第一点火装置的出管口与所述拉法尔喷管连通，所述火焰均流罩设置在所述拉法尔喷管的喷管口上；
[0015]
所述煤粉点火设备还包括有加热层、空气冷却层和水冷层，所述加热层、空气冷却层、水冷层从内至外依序设置在圆管状结构的管壁上，所述空气冷却层的出口与所述圆管状结构的出管口连通；
[0016]
所述煤粉点火设备还包括电火花发生电极，所述电火花发生电极设置在所述圆管状结构的出管口处；
[0017]
所述圆管状结构的后端对称设有两煤粉混合喷口，所述煤粉混合喷口的喷出方向与所述圆管状结构的内壁的圆截面相切；
[0018]
所述第二点火装置上设有进气通道，所述进气通道与所述第二点火装置的管内连通。
[0019]
进一步，所述加热层包括耐热陶瓷圆筒和螺旋式电加热管，所述耐热陶瓷圆筒为内外双层结构，所述内外双层结构的耐热陶瓷圆筒筒壁形成加热腔体，所述螺旋式电加热管设置在所述加热腔体内。
[0020]
进一步，所述水冷层包括耐热不锈钢圆筒，所述耐热不锈钢圆筒套设在所述耐热陶瓷圆筒上，所述耐热不锈钢圆筒与所述耐热陶瓷圆筒之间的空隙形成进气腔，所述进气腔设有进风口和出风口，所述进风口与所述圆管状结构的入管口相邻，所述出风口与所述圆管状结构的出管口相邻，所述空气冷却层为所述进气腔。
[0021]
进一步，所述耐热不锈钢圆筒的筒壁设有水冷腔，所述耐热不锈钢圆筒的顶端设有进水口，所述耐热不锈钢圆筒的底端设有出水口，所述水冷腔与所述进水口、出水口连通。
[0022]
进一步，所述煤粉点火设备还包括控制模块和信号采集模块，所述控制模块的采集端与所述信号采集模块的数据端连接，所述控制模块可以为ddc控制器或者plc控制器。
[0023]
本实用新型的有益效果在于：
[0024]
本实用新型设有加热层，同时所述圆管状结构的后端对称设有两煤粉混合喷口，所述煤粉混合喷口的喷出方向与所述圆管状结构的内壁的圆截面相切；使煤粉向前螺旋运动，使煤粉更接近高温的管壁，同时增加了煤粉在管内的时间，使煤粉吸收热量并加速气化，最终充分气化形成煤气和灰分；
[0025]
所述煤粉点火设备还包括空气冷却层，所述空气冷却层的出口与所述圆管状结构的出管口连通，所述空气冷却层输出的热空气与运动到圆管状结构管口的煤气相遇，并在电火花发生电极的点燃下发生燃烧，热空气与煤气的比例可以调节到最合适的比例，进而使煤气完全的燃烧，从而能有效避免出现在点火初期产生爆燃的现象。
[0026]
而且煤气和灰分螺旋式向前运动还可以减少所述圆管状结构内灰分的沉积。
[0027]
本实用新型的火焰喷口采用了拉法尔喷管，由于拉法尔喷管的作用，流经喷口的火焰速度加快，进而使喷出的火焰更远，火箭喷管就采用了这个原理；同时，本实用新型还设有火焰均流罩，经所述拉法尔喷管压缩喷出后的火焰还要经过火焰均流罩，再喷入炉膛，这样使喷入炉膛的火焰更均匀，燃烧效率更高。
附图说明
[0028]
图1是本实用新型的正面剖视图。
[0029]
图2是本实用新型第一点火装置的结构示意图。
[0030]
图3是本实用新型第二点火装置的结构示意图。
[0031]
图4是本实用新型在图1的a-a或a-a方向的剖视图。
[0032]
图5是本实用新型在图1的b-b或b-b方向的剖视图。
[0033]
附图标号说明：1.第一点火装置；2.第二点火装置；3.拉法尔喷管；4.火焰均流罩；5.电火花发生电极；6.热电偶；7.火焰监视器；8.出风口；9.耐热不锈钢圆筒；10.空气冷却层；11.耐热陶瓷圆筒；12.进水口；13.进风口；14.螺旋式电加热管；16.出水口；17.煤粉混合喷口；18.进气通道；19.针孔摄像头。
具体实施方式
[0034]
请参阅图1-5所示，本实用新型关于一种用于电站锅炉、窑炉的煤粉点火设备，其特征在于所述煤粉点火设备包括有火焰均流罩4、拉法尔喷管3、第一点火装置1和第二点火装置2，所述第一点火装置1和第二点火装置2均为圆管状结构，所述第一点火装置1的入管口与所述第二点火装置2的出管口连通，所述第二点火装置2的入管口密封，所述第一点火装置1的出管口与所述拉法尔喷管3连通，所述火焰均流罩4设置在所述拉法尔喷管3的喷管口上；
[0035]
所述煤粉点火设备还包括有加热层、空气冷却层10和水冷层，所述加热层、空气冷却层10、水冷层从内至外依序设置在圆管状结构的管壁上，所述空气冷却层10的出口与所述圆管状结构的出管口连通；
[0036]
所述煤粉点火设备还包括电火花发生电极5和高频高压火花发生器，所述电火花发生电极5设置在所述圆管状结构的出管口处，所述电火花发生电极5与所述高频高压火花发生器电性连接；
[0037]
所述圆管状结构的后端对称设有两煤粉混合喷口17，所述煤粉混合喷口17的喷出方向与所述圆管状结构的内壁的圆截面相切；此处限定的目的在于，当煤粉、空气等混合物有一定的速度进入管内时，由于离心力的作用，混合物的运动是沿着内壁旋转的，当管内的压力大了，混合物就向喷口移动；
[0038]
所述第二点火装置2上设有进气通道18，所述进气通道18与所述第二点火装置2的管内连通。
[0039]
工作原理：
[0040]
本实用新型所述煤粉混合喷口17的喷出方向与所述圆管状结构的内壁的圆截面相切；使煤粉向前螺旋运动，使煤粉更接近高温的管壁(管内温度控制在800℃)，同时增加了煤粉在管内的时间，使煤粉吸收热量并加速气化，最终充分气化形成煤气和灰分；
[0041]
由于进入管内的煤粉混合空气的比例没达到爆炸极限，煤粉不会发生爆炸，也不会大量的点燃，而是发生气化；
[0042]
所述空气冷却层输出的热空气与运动到圆管状结构管口的煤气相遇，并在电火花发生电极的点燃下发生燃烧，形成高温火焰，火焰经过拉法尔喷管3压缩，使火焰喷射的距离更远，高温的火焰喷入锅炉膛内或窑炉膛内，从而完成锅炉和窑炉的点火；其中，可以调
节空气的输入量和煤粉的输入量，使空气、煤气的混合物不达到爆炸极限，从而能有效避免出现在点火初期产生爆燃的现象；
[0043]
需要说明的是，在使用所述煤粉点火设备前，先要把煤粉碎，煤粉颗粒的大小在160目以下(粒径小于90微米)，煤粉干燥后与空气按一定比例混合，经过输送设备送入圆管状结构内；其中，输送设备以及把煤粉碎的设备都是本实用新型的前段设备，与本申请无关，因此下文将不再赘述；
[0044]
需要强调的是，本实用新型第二点火装置2主要用于提高所述第一点火装置1煤粉混合喷口17处的温度和明火，这样可以使喷出的煤粉完全气化；本实用新型的第二点火装置2可以由等离子火焰发生器代替，形成另一种小功率等离子煤粉点火装置。
[0045]
在本实施例中，所述加热层包括耐热陶瓷圆筒11和螺旋式电加热管14，所述耐热陶瓷圆筒11为内外双层结构，所述内外双层结构的耐热陶瓷圆筒11筒壁形成加热腔体，所述螺旋式电加热管14设置在所述加热腔体内；
[0046]
在上述方案中，使用耐热陶瓷作为筒壁，导热性好且耐用，使用螺旋式电加热管14便于控制温度。
[0047]
在本实施例中，所述水冷层包括耐热不锈钢圆筒9，所述耐热不锈钢圆筒9套设在所述耐热陶瓷圆筒11上，所述耐热不锈钢圆筒9与所述耐热陶瓷圆筒11之间的空隙形成进气腔，所述进气腔设有进风口13和出风口8，所述进风口13与所述圆管状结构的入管口相邻，所述出风口8与所述圆管状结构的出管口相邻，所述空气冷却层10为所述进气腔；
[0048]
在上述方案中，所述空气冷却层10是隔热层，阻隔所述耐热陶瓷圆筒11中的热量向外传递；同时，外面的空气依序经过进风口13、所述空气冷却层10、和出风口8进入所述圆管状结构的出管口与可燃性气体发生燃烧反应，此时的空气是干燥的热空气，其助燃效果更好。
[0049]
在本实施例中，所述耐热不锈钢圆筒9的筒壁设有水冷腔，所述耐热不锈钢圆筒9的顶端设有进水口12，所述耐热不锈钢圆筒9的底端设有出水口16，所述水冷腔与所述进水口12、出水口16连通；
[0050]
在上述方案中，所述水冷腔中装满水，起到了保护、隔热的作用。
[0051]
在本实施例中，所述煤粉点火设备还包括控制模块和信号采集模块，所述控制模块的采集端与所述信号采集模块的数据端连接，所述控制模块可以为ddc控制器或者plc控制器；ddc控制器和plc控制器为现有技术，在此不进行详细描述。
[0052]
在上述方案中，所述控制模块用于采集所述信号采集模块的各类信号，所述信号采集模块包括有炉膛温度传感器、水流传感器、冷却水压力传感器、冷却水温度传感器、火焰监视器7和热电偶6，所述控制模块把采集到的信号送到系统控制器，系统控制器经过运算后再控制执行器，形成闭环系统控制，保证设备的正常运行。闭环系统控制是通过软件实现的，但是该软件是本领域技术人员能够从现有技术中获得的常规技术手段，且对本实用新型做出创造性贡献的是结构特征，软件的实施对结构特征并无影响，故在此不进行描述。
[0053]
在本实施例中，所述第二点火装置2的末端设有针孔摄像头19，所述针孔摄像头19与所述控制模块连接；设置针孔摄像头19是为了监控产品的整个工作过程。
[0054]
以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本
实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

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