CN204460201U - 一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，包括设置有阴阳电极的等离子喷枪、电源、阴阳极循环冷却水通路结构、压缩空气通路结构以及煤粉燃烧器；煤粉燃烧器为设置有浓淡分离装置的逐级燃烧结构，等离子喷枪置于煤粉燃烧器中心位置，具有整流及高频引弧功能的电源连接于等离子喷枪的阴阳电极上，阴阳极循环冷却水通路结构为阴阳电极提供冷却保护，压缩空气通路结构为等离子喷枪提供工作介质气体。本实用新型既解决了传统油枪点火高耗能、高污染、高成本等问题，又扩大了直流等离子点火技术在点火温度、技术性能、适用范围等方面的优势。

Description

一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置

技术领域

本实用新型涉及一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，以适应不同煤种的大功率可调节等离子点火技术。

背景技术

电力行业是石油消耗大户，其中很大一部分用于火力发电厂机组的启、停及低负荷稳燃，因此应用节油技术进行锅炉机组的启、停及低负荷稳燃，优化我国的能源消费结构，对国民经济可持续发展具有重要的战略意义。

长期以来，火力发电机组锅炉的启停及低负荷稳燃期间消耗大量的燃料油，特别是对于新建的火力发电机组，其在试运期间要经过锅炉吹管、汽机冲转、机组并网、电气试验、机组带大负荷运行等许多阶段，此期间由于锅炉无法投磨或无法完全断油运行，因此要耗费大量的燃油。煤粉锅炉等离子点火技术就是在节能降耗政策背景下产生的一项节油技术，这项技术针对我国大部分电力、冶金、石化等行业的燃煤锅炉在启停及稳燃时耗费大量燃料油的实际情况，通过对锅炉燃烧器的改造，在锅炉启停和稳燃期间无需投油，从而彻底摆脱对燃油的依赖。

但是，目前市场上等离子点火装置形式单一，电弧功率调节范围很窄，一般为100±20KW，适应煤粉种类范围有限，对于烟煤、褐煤等挥发分较高的煤种点火情况较好，而对于品质较差的贫煤等较难点燃；并且现在市场上电弧等离子点火装置大都是采用结构复杂、操作繁琐的晶闸管可控硅整流电源和机械接触式起弧方式，属于上一代技术，控制速度慢，易污染电极，点火成功率偏低，而且电极使用寿命低。因此，等离子点火技术领域迫切需要新一代的大功率可调节等离子点火喷枪来克服这些技术屏障。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题：为克服现有技术的不足，提供一种大 功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，替代传统的油枪点火和普通的等离子点火，实现喷枪功率连续可调且与不同种类煤粉以及燃烧器相匹配，为锅炉启动时顺利点火或者低负荷稳燃时提供支持。

本实用新型的技术解决方案：一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，包括设置有阴阳电极的等离子喷枪、电源、阴阳极循环冷却水通路结构、压缩空气通路结构以及煤粉燃烧器；

煤粉燃烧器为设置有浓淡分离装置的逐级燃烧结构，等离子喷枪置于煤粉燃烧器中心位置，具有整流及高频引弧功能的电源连接于等离子喷枪的阴阳电极上，阴阳极循环冷却水通路结构为阴阳电极提供冷却保护，其管道上设置有温度及压力检测及过滤装置，压缩空气通路结构为等离子喷枪提供工作介质气体，其管道上设置有压力、流量及过滤装置。

所述等离子喷枪包括喷枪外筒、喷枪内筒、主进气通道和电极组件，所述喷枪内、外筒均为中空柱体结构，喷枪外筒套于喷枪内筒外壁上，喷枪外筒壁上设置有电极冷却水进出通道，喷枪外筒和喷枪内筒之间为主进气通道；

电极组件包括阳极、磁场线圈和阴极，其中阳极置于喷枪内筒中，为一端封闭的中空柱体结构，靠近封闭端处阳极的空腔一端为辅助进气室，封闭面上设有便于气体流入辅助进气室的孔；阴极为中空柱体结构，其一端置于喷枪内筒中，另一端置于喷枪外筒中，阴极空腔一端与阳极空腔另一端配合形成主进气室，主进气室外壁设有通孔，便于气体由主进气通道通过喷枪内筒进入主进气室中，阴极空腔的另一端与喷枪外筒配合构成喷嘴，阴极和阳极的外侧均缠绕有磁场线圈。

所述阴极和阳极在同一条轴线上。

本实用新型与现有技术相比的优点：

(1)本实用新型既解决了传统油枪点火高耗能、高污染、高成本等问题，又扩大了直流等离子点火技术在点火温度、技术性能、适用范围等方面的优 势。

(2)本实用新型能很好地解决无烟煤和贫煤等低挥发份煤品的点火难问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型等离子喷枪结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的详细描述：

大功率等离子点火技术就是在节能降耗政策以及解决上一代等离子点火技术短板的背景下产生的一项技术。大功率等离子点火是使用等离子火炬直接点燃煤粉，使用煤粉火焰启动锅炉，达到以煤代油的目的，并且大功率可调节等离子点火技术扩大了直流等离子点火技术在点火温度、技术性能、煤粉适用范围等方面的优势，具有系统简单、电极寿命长、检修维护量小、煤种适应性范围广等优点。应用大功率可调节等离子点火技术进行锅炉机组的启、停及低负荷稳燃，优化我国的能源消费结构，对国民经济可持续发展具有重要的战略意义，电弧功率调节范围宽，可拓展至500KW。

如图1所示，本实用新型的一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，包括设置有阴阳电极的等离子喷枪10、电源11，阴阳极循环冷却水通路结构12，压缩空气通路结构13以及煤粉燃烧器14；

煤粉燃烧器14为设置有浓淡分离装置的逐级燃烧结构，等离子喷枪10置于煤粉燃烧器4中心位置，具有整流及高频引弧功能的电源1连接于等离子喷枪5的阴阳电极上，阴阳极循环冷却水通路结构2为阴阳电极提供冷却保护，其管道上设置有温度及压力检测及过滤装置，压缩空气通路结构13为等离子喷枪5提供工作介质气体，其管道上设置有压力、流量及过滤装置。

如图2所示，等离子喷枪10包括喷枪外筒7、喷枪内筒8、主进气通道9和电极组件，所述喷枪内、外筒均为中空柱体结构,为了方便线圈的缠绕及 形成气体腔室，柱形端面尺寸不等，喷枪外筒7套于喷枪内筒8外壁上，喷枪外筒7壁上设置有电极冷却水进出通道，其水流流向如图1中箭头所示，喷枪外筒7和喷枪内筒8之间为主进气通道9；

电极组件包括阳极1、磁场线圈2和阴极3，其中阳极1置于喷枪内筒8中，为一端封闭的中空柱体结构，靠近封闭端处阳极1的空腔一端为辅助进气室5，封闭面上设有便于气体流入辅助进气室5的孔；阴极3为中空柱体结构，其一端置于喷枪内筒8中，另一端置于喷枪外筒7中，阴极3空腔一端与阳极1空腔另一端配合形成主进气室6，主进气室6外壁设有通孔，便于气体由主进气通道9通过喷枪内筒8进入主进气室6中，本实用新型的工作气分别在阳极1和阴极3之间的主进气室6和阳极尾部的辅助进气室5以相同的切向方向通过孔旋转注入，图1虚线表示为气体的分布。

阴极3的另一端与喷枪外筒7配合构成喷嘴4，阴极3和阳极1的外侧均缠绕有磁场线圈2，阴极3和阳极1在同一条轴线上，在阴、阳电极内部形成高温等离子电弧通道，以加速阳极1和阴极3内部电弧弧根的旋转，以压缩、稳定和调节电弧弧柱。

阳极1、阴极3、喷嘴4均采用抗氧化铜合金材料加工而成，内表面涂有贵金属抗氧化涂层材料，使用过程中电极本身损耗小，即使在氧化环境下使用，也能获得更长的使用寿命，使用维护成本低。

本实用新型的工作原理是这样的：经过磨煤机磨制好的煤粉随一次风进入逐级点燃多级燃烧的燃烧器，经浓淡分离后，浓相煤粉进入等离子体火焰中心——燃烧器中心筒(Ⅰ级燃烧)。煤粉颗粒通过该“核心带”受到高温作用，在10^-3秒内迅速点燃，并释放出挥发份，为中心筒周围经二次浓缩后的淡相煤粉(此时成为浓煤粉)提供高温热源，使淡相煤粉也迅速燃烧(Ⅱ级燃烧)，在燃烧器出口处将流经燃烧器的所有煤粉全部燃尽，形成稳定的燃烧火炬。

与现有等离子点火产品相比，具有独特的技术优势：

一方面，目前市场上现有主流等离子喷枪产品的调节范围较窄，电弧功率运行范围只有50-200KW之间，煤品适应范围窄，低挥发性煤品点火困难或不能成功点火。现有产品普遍存在一个主要的也是非常严重的问题，那就是现有产品对无烟煤和贫煤等低挥发份的煤品存在着点火困难或不能成功点火的问题，大大限制了此类产品的推广应用。甚至有的电力企业刚刚安装的等离子点火产品，却因为煤品的改变导致该产品不能实现正常点火，不得不将刚刚安装的设备拆除重新恢复原油枪点火。像国内电力企业，煤品品质经常改变，同一种点火产品需要适应不同的煤品品质需求，所以对点火产品也提出了较高要求。大功率可调节等离子点火可以克服这些困难，能很好地解决无烟煤和贫煤等低挥发份煤品的点火难问题(如何解决的)。

另一方面，与上一代产品相比，大功率等离子点火喷枪采用新一代IGBT模式的大功率整流电源替代了晶闸管可控硅整流电源，并且采用高频控制技术实现一键式高频起弧，速度快、精度高、效率高，简单快捷，成功率高避免拉弧过程中对电极的损坏，延长喷枪使用寿命。

由于大功率等离子燃烧器的功率增加，使得等离子火焰的直径和长度均达到大幅增加，从而增加了煤粉与大功率等离子体的接触、换热时间，有助于加速煤粉的燃烧，大大减少促使煤粉燃烧所需要的引燃能量。此外，等离子体对于煤粉的作用，比通常情况下提高20％～80％的挥发份，即等离子体再造挥发份的效应，这对点燃低挥发份煤粉强化燃烧有特殊的意义。并且，对于不同种类煤粉，通过调节等离子喷枪功率、风粉浓度、风速等参数，可以实现不同种类煤粉最优化的点火燃烧方案。

本实用新型未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (4)

1.一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，其特征在于，包括设置有阴阳电极的等离子喷枪(10)、电源(11)、阴阳极循环冷却水通路结构(12)、压缩空气通路结构(13)以及煤粉燃烧器(14)；

煤粉燃烧器(14)为设置有浓淡分离装置的逐级燃烧结构，等离子喷枪(10)置于煤粉燃烧器(14)中心位置，具有整流及高频引弧功能的电源(11)连接于等离子喷枪(10)的阴阳电极上，阴阳极循环冷却水通路结构(12)为阴阳电极提供冷却保护，其管道上设置有温度及压力检测及过滤装置，压缩空气通路结构(13)为等离子喷枪(10)提供工作介质气体，其管道上设置有压力、流量及过滤装置。

2.如权利要求1所述的一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，其特征在于，所述等离子喷枪(10)包括喷枪外筒(7)、喷枪内筒(8)、主进气通道(9)和电极组件，所述喷枪内、外筒均为中空柱体结构，喷枪外筒(7)套于喷枪内筒(8)外壁上，喷枪外筒(7)壁上设置有电极冷却水进出通道，喷枪外筒(7)和喷枪内筒(8)之间为主进气通道(9)。

3.如权利要求2所述的一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，其特征在于，所述电极组件包括阳极(1)、磁场线圈(2)和阴极(3)，其中阳极(1)置于喷枪内筒(8)中，为一端封闭的中空柱体结构，靠近封闭端处阳极(1)的空腔一端为辅助进气室(5)，封闭面上设有便于气体流入辅助进气室(5)的孔；阴极(3)为中空柱体结构，其一端置于喷枪内筒(8)中，另一端置于喷枪外筒(7)中，阴极(3)空腔一端与阳极(1)空腔另一端配合形成主进气室(6)，主进气室(6)外壁设有通孔，便于气体由主进气通道(9)通过喷枪内筒(8)进入主进气室(6)中，阴极(3)空腔的另一端与喷枪外筒(7)配合构成喷嘴(4)，阴极(3)和阳极(1)的外侧均缠绕有磁场线圈(2)。

4.如权利要求3所述的一种大功率可调节煤粉锅炉等离子点火装置，其特征在于，所述阴极(3)和阳极(1)在同一条轴线上。