CN104832917B - 点火器喷枪及用于操作具有点火器喷枪的焚烧器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点火器喷枪及用于操作具有点火器喷枪的焚烧器的方法。点火器喷枪(1)包括用于磨碎的燃料的喷枪燃料导管(2)，和用于点燃穿过喷枪燃料导管(2)的磨碎的燃料的电点火器(3)。

Description

点火器喷枪及用于操作具有点火器喷枪的焚烧器的方法

技术领域

本公开涉及一种点火器喷枪及用于操作具有所述点火器喷枪的焚烧器的方法。

背景技术

除矩形喷射焚烧器之外，圆形焚烧器(即，具有同心流的焚烧器)是例如用于焚烧磨碎的化石燃料和/或生物质的大型发电设备的熔炉中最常用的焚烧器(例如，作为主和/或启动焚烧器)。

圆形焚烧器供应有磨碎的燃料作为主燃料(例如，粉煤)。主燃料的点火需要使用油和气体，其通常借助于电火花来点火。在启动期间，油或气体用于生成火焰，该火焰继而点燃主燃料(磨碎的化石燃料和/或生物质)。在主燃料点燃之后，油或气体通常被切断。

该构想具有的缺点在于，在利用主燃料的燃烧可独立而不需要由作为次级燃料的油或气体生成的火焰的支持之前，消耗显著量的昂贵的油或气体。

此外，除用于磨碎的主燃料的基础结构之外，必须安装和维持用于储存、制备、输送和供应油或气体的复杂基础结构。

为了克服操作使用油或气体来点燃主燃料的辅助点火系统的需要，DE102011056655描述了一种圆形或矩形的主焚烧器，其利用作为主燃料(例如，干褐煤)的磨碎的燃料操作，并且具有用于主燃料的直接点燃的至少一个等离子喷枪。

等离子喷枪能够生成小火焰，因此，需要通常一定数量的等离子喷枪来点燃磨碎的燃料，并且此外，等离子喷枪的定位对于磨碎的燃料的正确点燃是相关的。

发明内容

本公开的方面包括提供一种用于在不预先需要用于点燃磨碎的主燃料的油和/或气体的情况下启动以磨碎的燃料(例如，化石燃料、生物质等)操作的工业规模的焚烧器的设备及方法。该设备在下文中称为点火器喷枪。

该及另外的方面通过提供根据所附权利要求的点火器喷枪和方法来获得。

附图说明

特征和优点从由附图中的非限制性实例所示的点火器喷枪和用于操作具有所述喷枪的焚烧器的方法的优选但非排他的实施例的描述变得显而易见，其中：

图1和2示出了点火器喷枪的端部的实例；

图3示出了具有点火器喷枪的焚烧器的实例。

附件列表

1 点火器喷枪

2 喷枪燃料导管

3 电点火器

4 等离子

5 偏转器

6 口

7 区域

8 凸起

9 外壁

10 内壁

11 倾斜表面

12 较薄部分

13 较厚部分

14 外扩的端部

15 焚烧器

16 芯空气导管

17 焚烧器燃料导管

18 空气导管

19 空气导管

20 涡流发生器

21 点火火焰

A 角

B 角

A1 流

A2 部分流

A3 部分流

B1 流

B2 部分流。

具体实施方式

图1示出了点火器喷枪1，其具有用于磨碎的化石燃料和/或生物质燃料(例如，煤、褐煤、干褐煤、生物质、烟煤等)的喷枪燃料导管2，以及用于点燃穿过喷枪燃料导管2的磨碎的燃料的电点火器3。

电点火器3可为不同类型，并且可包括例如：

生成等离子火焰的微波系统；

连接于电路用于生成一个或更多个电弧的系统实施电极，

连接于电路用于生成电火花的系统实施电极，

产生电离和/或电场或放电的其它系统。

电点火器3通过任何氧化或惰性气体(优选空气)环流或流过(由施加的适合的开口允许)，并且提供必要的能量来形成等离子4，其足以点燃通过喷枪燃料导管2供应的磨碎的燃料。

点火器喷枪1不需要油或气体用于操作，但其仅供应有电功率，以及由空气和/或另一氧化介质输送的磨碎的燃料。

作为优选，在喷枪燃料导管2的端部内，提供了面对口6的偏转器5。偏转器5的目的在于将穿过喷枪燃料导管2的磨碎的燃料的一部分朝由面对点火器喷枪1的区域7中的电点火器3形成的等离子4偏转。

偏转器5包括从外壁9和/或内壁10延伸的凸起8；在图1中存在的实例中，偏转器5包括凸起8，其从外壁9延伸，并且限定齿环。

图1中提出的实例中的凸起8在外壁9的周边上面延伸，优选在喷枪燃料导管2的整个圆周上面，并且与彼此等距。凸起8还可不与彼此等距。

凸起8具有倾斜表面11，其中它们的较薄部分12远离口16，并且较厚部分13接近口6。倾斜表面11与它们从其延伸的外壁9限定角A，其中角A在5(五)到90(九十)度之间，并且其中优选在10(十)到45(四十五)度之间。例如，在某些实施例中，可应用大约90度，以便减小喷枪燃料导管2中的磨碎的燃料的速度，并且以便延长等离子4中的磨碎的燃料颗粒的停留时间。

有利地，偏转器5能够使达到大约50%的体积，优选10(十)到30%(三十)之间的体积，并且更优选大约20%(二十)的体积的穿过喷枪燃料导管2的流A1偏转。

偏转器5的附加实例为具有平或锥形形状的连续环(即是说，没有齿环结构)。偏转器5也可不存在于喷枪燃料导管2内。

外壁9(即是说，喷枪燃料导管2的外壁)具有外扩的端部14，以使围绕外壁9的外侧(因此，围绕点火器喷枪1)经过的流B1的一部分偏转。流B1可为空气和/或另一氧化介质；在某些实施例中，可为空气和/或另一氧化介质，其与磨碎的化石燃料和/或磨碎的生物质混合。

在不同的实例中，电点火器3不在外扩端部14中延伸(图1)，或延伸到外扩端部14中(图2)，或其还为可移动的，使得其定位在外扩端部14中，或者根据需要进一步凸出到区域7中(即是说，进入熔炉中)。

在图3中所示的实例中，外扩端部14使穿过焚烧器15的芯空气导管16的流B1的一部分偏转；例如，穿过芯空气导管16的流的达到80%(八十)的体积，优选30(三十)%到70(七十)%之间的体积。外扩的端部14限定锥形部，其具有0(零)到90(九十)度之间的开口角，优选30(三十)到75(七十五)度之间。该设计支持火焰附接和稳定化。外扩的端部14还可不存在于外壁9的端部内。

作为优选，如图3中所示，焚烧器15将点火器喷枪1(如在本实例中)收纳在芯空气导管16内，并且芯空气导管16继而在外部由焚烧器燃料导管17包绕。这通过利用由电点火器3形成的等离子点燃通过喷枪燃料导管2到来的磨碎的燃料来生成对称的主焚烧器火焰，其继而点燃通过焚烧器燃料导管17到来的磨碎的燃料。通过该方法，可获得紧凑且可靠的点火反应。

此外，焚烧器无论如何都可为不同的。例如

不具有芯空气导管，或

具有通过焚烧器中心的磨碎的主燃料供应，或

具有通过喷嘴的磨碎的燃料供应，以及/或者

不具有同心流的矩形的焚烧器。

在某些实施例中，一个或更多个(多个)点火器喷枪1可收纳在一个或更多个焚烧器主燃料导管内，或在一个或更多个燃烧空气导管内。以该方式，紧凑且可靠的点火反应可针对不同种类的焚烧器类型获得(例如，圆形焚烧器、矩形焚烧器和其它工业规模的焚烧器)。

作为优选，通过焚烧器15的焚烧器燃料导管17和通过焚烧器喷枪1的喷枪燃料导管2供应的磨碎的主燃料为相同的燃料类型和质量(例如，烟煤、干褐煤、生物质或其它化石燃料)；它们无论如何都可为不同的(例如，烟煤和干褐煤、烟煤和生物质，或其它化石燃料和/或生物质组合，或任何其它磨碎的燃料的组合)。

喷枪燃料导管2供应足够的能量用于安全法则和标准要求的工业规模焚烧器的安全和可靠的燃烧，如例如，EN 12952、NFPA和GB法则。

焚烧器15还可设有一个或更多个附加空气导管，用于供应空气或另一氧化剂，诸如氧；例如，图3示出了焚烧器15，其中点火器喷枪1收纳在芯空气导管16内，并且芯空气导管16继而收纳在焚烧器燃料导管17内。此外，提供了两个附加空气导管18和19，并且它们包括涡流发生器20。

在下文中，描述了用于焚烧器的一些实例。

(1)焚烧器15具有收纳在芯空气导管16内的点火器喷枪1，并且芯空气导管16继而收纳在焚烧器燃料导管17内；此外，焚烧器燃料导管17在外部由一个或更多个空气导管18,19包绕。

(2)焚烧器15具有收纳在焚烧器燃料导管17内的点火器喷枪1；此外，焚烧器燃料导管17在外部由一个或更多个空气导管18,19包绕。

(3)焚烧器15具有收纳在至少一个空气导管18,19中的一个内的点火器喷枪1。

(4)焚烧器15具有收纳在各个空气导管18,19内的点火器喷枪1。

操作针对与点火器喷枪1组合的焚烧器15在下文中描述；其可针对与点火器喷枪1组合的其它焚烧器系统容易地转化。

在启动时，首先，磨碎的燃料通过喷枪燃料导管2由输送空气和/或另一氧化介质形成流Al供应。可由流A1输送的最大量燃料根据有效的锅炉安全法则和标准限制；在本实例中，其可限于在满载下供应通过焚烧器15的总量的磨碎燃料的最大10%重量。为流A1的一部分的部分流A2由偏转器5朝区域7中的之前形成的等离子4偏转，并且从而改进了磨碎的燃料的点燃。流A1(部分流A3)的另一部分穿过凸起8(限定偏转器5)，而没有偏转，并且朝区域7流动。

在穿过等离子4时，磨碎的燃料点燃并且在熔炉内的区域7中生成点火火焰21。点火火焰21由足量的磨碎的燃料生成，以提供用于焚烧器15的安全且可靠的点火的足够能量。

由外扩的端部14朝区域7转移的部分流B2(在该实例中，芯空气)支持燃烧过程，并且生成再循环区，其将点火火焰21保持在区域7中的其位置。

一旦点火火焰21稳定并且具有足够的能量用于焚烧器15点火，焚烧器15的燃料供应被触动，并且磨碎的燃料通过焚烧器燃料导管17发送，并且由点火火焰21点燃。

在主燃料(即，通过焚烧器燃料导管17供应的磨碎燃料)点火并且建立稳定燃烧之后，通过喷枪燃料导管2的燃料流可按要求停止或继续。此外，电点火器3的操作也可按需要停止或继续。

本公开还涉及用于操作具有点火器喷枪1的焚烧器(诸如，例如用于发电设备的工业规模的焚烧器)的方法。

该方法包括：

由电点火器3提供等离子4，

通过喷枪燃料导管2供应磨碎的燃料，

通过由电点火器3提供的等离子4点燃通过喷枪燃料导管2供应的磨碎的燃料，

生成点火火焰21，

通过焚烧器燃料导管17供应磨碎的燃料，

通过点火火焰21点燃通过焚烧器燃料导管17供应的磨碎的燃料。

该方法允许稳定燃烧和足够的能量用于工业规模的焚烧器15的安全且可靠的点火。

作为优选，偏转器5面对口6，并且使朝等离子4流过喷枪燃料导管2的磨碎的燃料的达到25(二十五)%的体积的至少一部分偏转。

自然，所述的特征可独立于彼此提供。

实际上，使用的材料和大小可根据要求和根据现有技术任意选择。

Claims (10)

1.一种点火器喷枪(1)，包括：

用于磨碎的燃料的喷枪燃料导管(2)，所述喷枪燃料导管包括具有外表面和内表面的外壁（9），所述导管进一步包括外扩端部（14），所述外扩端部连接到所述外壁以使得环绕流过所述外壁的所述外表面的空气流偏转；

用于点燃穿过所述喷枪燃料导管(2)的所述磨碎的燃料的电点火器(3)，其中，所述电点火器(3)布置用于在所述点火器喷枪(1)内的区域(7)中提供等离子(4)，所述电点火器收纳于所述喷枪燃料导管内、且位于其端部的上游；

内壁（10），所述内壁向内离开所述外壁布置；以及

至少一个偏转器（5），所述至少一个偏转器设置在所述喷枪燃料导管内、且位于所述电点火器尖端下游和所述外扩端部上游，以将所述磨碎的燃料的至少一部分朝向所述等离子偏转，所述至少一个偏转器包括从所述内壁的周边延伸的至少一个凸起（8）。

2.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述至少一个凸起(8)在所述外壁(9)的所述内表面的周边上面延伸。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述至少一个凸起(8)具有倾斜表面(11)，其中较薄部分(12)远离口(6)，并且较厚部分(13)接近所述口(6)，所述倾斜表面(11)与它们从其延伸的壁限定角(A)，所述角(A)在5度到90度之间，并且优选在10度到45度之间。

4.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述外扩端部(14)限定锥形部，所述锥形部具有0到90度之间的开口角(B)，优选在30到75度之间。

5.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述偏转器(5)不在所述外扩端部(14)中延伸。

6.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述偏转器(5)在所述外扩端部(14)中延伸。

7.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述电点火器(3)不在所述外扩端部(14)中延伸。

8.根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于，所述电点火器(3)在所述外扩端部(14)中延伸，或进一步凸出到面对所述外扩端部(14)的区域(7)中。

9.一种用于操作具有点火器喷枪(1)的焚烧器(15)的方法，

所述焚烧器(15)包括用于磨碎的燃料的至少一个或更多个焚烧器燃料导管(17)、至少一个或更多个空气导管(18,19)，以及至少一个根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，所述方法的特征在于：

由所述电点火器(3)提供等离子(4)，

通过所述喷枪燃料导管(2)供应磨碎的燃料，

通过由所述电点火器(3)提供的所述等离子(4)点燃通过所述喷枪燃料导管(2)供应的所述磨碎的燃料，

生成点火火焰(21)，

通过所述焚烧器燃料导管(17)供应磨碎的燃料，

通过所述点火火焰(21)点燃通过所述焚烧器燃料导管(17)供应的所述磨碎的燃料。

10.一种焚烧器(15)，包括用于磨碎的燃料的至少一个焚烧器燃料导管(17)、至少一个空气导管(18,19)，以及根据权利要求1所述的点火器喷枪(1)，其特征在于：

所述焚烧器(15)具有收纳在芯空气导管(16)内的点火器喷枪(1)，并且所述芯空气导管(16)继而收纳在所述焚烧器燃料导管(17)内，此外所述焚烧器燃料导管(17)在外部由一个或更多个空气导管(18,19)包绕，或者

所述焚烧器(15)具有收纳在所述焚烧器燃料导管(17)内的所述点火器喷枪(1)，此外所述焚烧器燃料导管(17)在外部由一个或更多个空气导管(18,19)包绕，或者

所述焚烧器(15)具有收纳在所述至少一个空气导管(18,19)中的一个内的所述点火器喷枪(1)，或者，

所述焚烧器(15)具有收纳在各个空气导管(18,19)内的所述点火器喷枪(1)。