一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置及方法

摘要

一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置及方法，燃烧装置主壳体的内部形成有稳燃腔，燃烧装置主壳体一端形成有导通稳燃腔的燃烧器喷口；稳燃腔的内部设有稳燃环；一次风管导通稳燃环，二次风管导通稳燃腔，一次风管连接有等离子点火装置；稳燃环靠近等离子点火装置的一端设有稳燃环入口，稳燃环靠近燃烧器喷口的一端设有稳燃环出口；稳燃腔靠近稳燃环入口的一侧设有第一回流区，稳燃腔靠近稳燃环出口的一侧设有第二回流区。从稳燃环的稳燃环出口喷出的热流经第二回流区流至第一回流区，流至第一回流区的热流再经稳燃环入口进入稳燃环形成热流循环。本发明可以在煤粉燃烧达到稳燃条件后，关闭等离子点火装置，且能继续长时间维持稳燃状态。

说明书

技术领域

本发明涉及煤粉点火技术领域，具体涉及一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置及方法。

背景技术

工业锅炉是我国生产生活中重要的热能动力设备，其中约80％以上是燃煤锅炉，年消耗煤量近6.4亿吨。我国燃煤工业锅炉的规格品种较多，且炉型各异。长期以来，我国燃煤工业锅炉由于自动化水平低、负荷运行变化大、机械未完全燃烧热损失高、过量空气系数大、燃煤品质不稳定等原因，燃煤工业锅炉存在热效率普遍偏低、且污染物排放严重等问题。

现有技术中，燃煤工业锅炉采用有油点火技术，锅炉点火难度大，存在安全隐患，而且锅炉从点火成功到稳定燃烧所需要的时间较长。相比有油点火技术，采用等离子点火稳燃技术具有点火能力更强、系统安全可靠、清洁环保等特点。但是，现阶段等离子点火是需要等离子点火器持续性的进行工作，才能维持稳定燃烧的状态，等离子点火器持续工作能耗高，且大大的缩短了使用寿命，进而导致燃烧成本较高。亟需一种在煤粉稳燃之后能够关闭等离子点火器且能继续长时间维持稳燃状态的技术方案。

发明内容

为此，本发明提供一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置及方法，在煤粉稳燃之后能够关闭等离子点火装置，且能继续长时间维持稳燃状态，解决现有技术中等离子点火装置持续工作带来的高能耗、高成本问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置，包括燃烧装置主壳体，所述燃烧装置主壳体还连接有一次风管和二次风管，燃烧装置主壳体的内部形成有稳燃腔，燃烧装置主壳体一端形成有导通所述稳燃腔的燃烧器喷口；所述稳燃腔的内部设有稳燃环；

所述一次风管导通所述稳燃环，二次风管导通所述稳燃腔，一次风管连接有等离子点火装置；所述稳燃环靠近所述等离子点火装置的一端设有稳燃环入口，稳燃环靠近所述燃烧器喷口的一端设有稳燃环出口；

所述稳燃腔靠近所述稳燃环入口的一侧设有第一回流区，所述稳燃腔靠近所述稳燃环出口的一侧设有第二回流区。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置的优选方案，所述一次风管设置在所述燃烧装置主壳体的一端，所述燃烧装置主壳体的端部设有二次风箱，一次风管的末端经所述二次风箱插入至稳燃腔内并连接所述稳燃环；

所述二次风管连通所述二次风箱，所述稳燃腔和二次风箱之间设有二次风环；所述二次风环呈环状分布于一次风管的外部。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置的优选方案，所述等离子点火装置的末端从所述二次风环中间穿过并插入至一次风管的内部。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置的优选方案，所述一次风管的内部设有双锥状收口，所述等离子点火装置的末端处于所述双锥状收口处；

所述一次风管的末端内部连接有稳燃齿，所述稳燃齿之间形成引流通道，稳燃齿呈环状排列。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置的优选方案，所述一次风管设置在所述燃烧装置主壳体的侧部，所述燃烧装置主壳体的端部设有二次风箱，一次风管经所述二次风箱插入至稳燃腔内并连接所述稳燃环；

所述稳燃腔靠近所述稳燃环入口的一侧设有第一回流区，所述稳燃腔靠近所述稳燃环出口的一侧设有第二回流区。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置的优选方案，所述燃烧器喷口的内径小于所述稳燃环的内径；所述第二回流区对所述稳燃环出口边缘喷出的热流形成阻挡；

所述稳燃环的内壁呈双曲面状，稳燃环与燃烧装置主壳体或稳燃环与一次风管之间连接有固定筋。

本发明还提供一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法，采用上述的等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置，从所述稳燃环的稳燃环出口喷出的热流经所述第二回流区流至所述第一回流区，流至所述第一回流区的热流再经所述稳燃环入口进入所述稳燃环形成热流循环；

通过一次风管向稳燃腔内的稳燃环输入携带空气的煤粉，采用等离子点火器装对喷入的所述煤粉进行点燃，通过二次风管的二次风环进行配风，当点燃后的煤粉跟随所述热流循环形成一个自维持的稳燃状态时，关闭所述等离子点火装置。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的优选方案，对稳燃腔内的燃烧温度进行监测，当稳燃腔内燃烧温度小于第一预设值时，打开等离子点火装置；当稳燃腔内燃烧温度大于等于第一预设值时，关闭等离子点火装置。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的优选方案，对燃烧器喷口处的燃烧温度进行监测，当燃烧器喷口处温度小于第二预设值时，打开等离子点火装置；当燃烧器喷口处温度大于等于第二预设值时，关闭等离子点火装置。

作为等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的优选方案，对一次风管内的风速变化率进行监测，当一次风管内的风速变化率小于等于第三预设值时，关闭等离子点火装置；当一次风管内的风速变化率大于第三预设值时，打开等离子点火装置。

本发明燃烧装置主壳体连接有一次风管和二次风管，燃烧装置主壳体的内部形成有稳燃腔，燃烧装置主壳体一端形成有导通稳燃腔的燃烧器喷口；稳燃腔的内部设有稳燃环；一次风管导通稳燃环，二次风管导通稳燃腔，一次风管连接有等离子点火装置；稳燃环靠近等离子点火装置的一端设有稳燃环入口，稳燃环靠近燃烧器喷口的一端设有稳燃环出口；稳燃腔靠近稳燃环入口的一侧设有第一回流区，稳燃腔靠近稳燃环出口的一侧设有第二回流区。从稳燃环的稳燃环出口喷出的热流经第二回流区流至第一回流区，流至第一回流区的热流再经稳燃环入口进入稳燃环形成热流循环；通过一次风管向稳燃腔内的稳燃环输入携带空气的煤粉，采用等离子点火器装对喷入的所述煤粉进行点燃，通过二次风管的二次风环进行配风，当点燃后的煤粉跟随所述热流循环形成一个自维持的稳燃状态时，关闭所述等离子点火装置。本发明可以在煤粉燃烧达到稳燃条件后，关闭等离子点火装置，且能继续长时间维持稳燃状态，等离子点火装置由持续性点火工作转为间歇性低功率点火，极大地降低了等离子点火装置持续工作带来的高耗电问题，降低了成本；同时解决了油煤混烧期间锅炉粉尘排放带来的冒黑烟、脱硫浆液污染等环境污染问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1是本发明实施例中提供的等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置原理示意图；

图3是本发明实施例中提供的另一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置结构示意图；

图4是本发明实施例中提供的另一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置原理示意图；

图5是本发明实施例中提供的等离子点火自持稳燃低氮燃烧控制示意图。

图中，1、燃烧装置主壳体；2、一次风管；3、二次风管；4、稳燃腔；5、燃烧器喷口；6、稳燃环；7、等离子点火装置；8、稳燃环入口；9、稳燃环出口；10、第一回流区；11、第二回流区；12、二次风箱；13、二次风环；14、稳燃齿。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1、图2、图3和图4，提供一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置，包括燃烧装置主壳体1，所述燃烧装置主壳体1还连接有一次风管2和二次风管3，燃烧装置主壳体1的内部形成有稳燃腔4，燃烧装置主壳体1一端形成有导通所述稳燃腔4的燃烧器喷口5；所述稳燃腔4的内部设有稳燃环6；

所述一次风管2导通所述稳燃环6，二次风管3导通所述稳燃腔4，一次风管2连接有等离子点火装置7；所述稳燃环6靠近所述等离子点火装置7的一端设有稳燃环入口8，稳燃环6靠近所述燃烧器喷口5的一端设有稳燃环出口9；

所述稳燃腔4靠近所述稳燃环入口8的一侧设有第一回流区10，所述稳燃腔4靠近所述稳燃环出口9的一侧设有第二回流区11。

具体的，稳燃腔4的两侧分别设有第一回流区10和第二回流区11，第一回流区10和第二回流区11均为流线状设计，配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。

具体的，所述燃烧器喷口5的内径小于所述稳燃环6的内径；所述第二回流区11对所述稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡。燃烧器喷口5处相对于稳燃腔4而言内径较小，从而使第二回流区11对稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡，部分热流在第二回流区11的阻挡下回流至第一回流区10，同时又在第一回流区10的阻挡下回流至稳燃环入口8，进而配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。

再次参见图1和图2，本实施例中，所述一次风管2设置在所述燃烧装置主壳体1的一端，所述燃烧装置主壳体1的端部设有二次风箱12，一次风管2的末端经所述二次风箱12插入至稳燃腔4内并连接所述稳燃环6；所述稳燃腔4和二次风箱12之间设有二次风环13；所述二次风环13呈环状分布于一次风管2的外部。所述等离子点火装置7的末端从所述二次风环13中间穿过并插入至一次风管2的内部。

具体的，一次风管2可以从燃烧装置主壳体1的外侧引入至二次风箱12，同时将等离子点火装置7插入一次风管2，此种结构下，二次风管3的配风通过二次风箱12由二次风环13进入稳燃腔4，然后热流再进入至稳燃环6，并从稳燃环出口9排出，第二回流区11对稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡，部分热流在第二回流区11的阻挡下回流至第一回流区10，同时又在第一回流区10的阻挡下回流至稳燃环入口8，进而配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。

再次参见图3和4，本实施例中，所述一次风管2的内部设有双锥状收口，所述等离子点火装置7的末端处于所述双锥状收口处；所述一次风管2的末端内部连接有稳燃齿14，所述稳燃齿14之间形成引流通道，稳燃齿14呈环状排列。双锥状收口使热流更加平稳，有利于等离子点火装置7的点火，同时稳燃齿14的设置有利于达到稳燃状态。

本实施例中，所述一次风管2设置在所述燃烧装置主壳体1的侧部，所述燃烧装置主壳体1的端部设有二次风箱12，一次风管2经所述二次风箱12插入至稳燃腔4内并连接所述稳燃环6；所述稳燃腔4靠近所述稳燃环入口8的一侧设有第一回流区10，所述稳燃腔4靠近所述稳燃环出口9的一侧设有第二回流区11。所述燃烧器喷口5的内径小于所述稳燃环6的内径；所述第二回流区11对所述稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡。

具体的，一次风管2可以从燃烧装置主壳体1的下侧引入，且对一次风管2经所述二次风箱12插入至稳燃腔4内并连接所述稳燃环6，同时将等离子点火装置7插入一次风管2，此种结构下，二次风管3的配风通过二次风箱12由二次风环13进入稳燃腔4，一次风管2的热流和煤粉直接进入等离子点火装置7处点火，然后热流再进入至稳燃环6，并从稳燃环出口9排出，第二回流区11对稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡，部分热流在第二回流区11的阻挡下回流至第一回流区10，同时又在第一回流区10的阻挡下回流至稳燃环入口8，进而配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。

本实施例中，所述稳燃环6的内壁呈双曲面状，稳燃环6与燃烧装置主壳体1或稳燃环6与一次风管2之间连接有固定筋。稳燃环6的内壁呈双曲面状，有利于稳燃状态的形成，同时采用固定筋对稳燃环6进行稳固，使稳燃环6处于稳燃腔4中，固定筋采用筋状对热流不造成影响。

辅助图1、图2、图3和图4，参见图5，本发明还提供一种等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法，通过上述的等离子点火自持稳燃低氮燃烧装置实现。

具体的，燃烧装置主壳体1连接有一次风管2和二次风管3，燃烧装置主壳体1的内部形成有稳燃腔4，燃烧装置主壳体1一端形成有导通所述稳燃腔4的燃烧器喷口5；所述稳燃腔4的内部设有稳燃环6；所述一次风管2和二次风管3均导通所述稳燃环6，一次风管2连接有等离子点火装置7；所述稳燃环6靠近所述等离子点火装置7的一端设有稳燃环入口8，稳燃环6靠近所述燃烧器喷口5的一端设有稳燃环出口9；所述稳燃腔4靠近所述稳燃环入口8的一侧设有第一回流区10，所述稳燃腔4靠近所述稳燃环出口9的一侧设有第二回流区11。第一回流区10和第二回流区11均为流线状设计，配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。

具体的，从所述稳燃环6的稳燃环出口9喷出的热流经所述第二回流区11流至所述第一回流区10，流至所述第一回流区10的热流再经所述稳燃环入口8进入所述稳燃环6形成热流循环；通过一次风管2向稳燃腔4内的稳燃环6输入携带空气的煤粉，采用等离子点火装置7对喷入的所述煤粉进行点燃，通过二次风管3的二次风环13进行配风，当点燃后的煤粉跟随所述热流循环形成一个自维持的稳燃状态时，关闭所述等离子点火装置7。

等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的一个实施例中，对稳燃腔4内的燃烧温度进行监测，当稳燃腔4内燃烧温度小于第一预设值时，打开等离子点火装置7；当稳燃腔4内燃烧温度大于等于第一预设值时，关闭等离子点火装置7。

具体的，通过对稳燃腔4内的燃烧温度进行等离子点火装置7的工作状态控制，当稳燃腔4内燃烧温度小于950℃时，打开等离子点火装置7，当稳燃腔4内燃烧温度大于等于950℃时，关闭等离子点火装置7。

等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的一个实施例中，对燃烧器喷口5处的燃烧温度进行监测，当燃烧器喷口5处温度小于第二预设值时，打开等离子点火装置7；当燃烧器喷口5处温度大于等于第二预设值时，关闭等离子点火装置7。

具体的，通过对燃烧器喷口5处温度进行等离子点火装置7的工作状态控制，当燃烧器喷口5处温度温度小于750℃时，打开等离子点火装置7，当燃烧器喷口5处温度温度大于等于750℃时，关闭等离子点火装置7。

等离子点火自持稳燃低氮燃烧方法的一个实施例中，对一次风管2内的风速变化率进行监测，当一次风管2内的风速变化率小于等于第三预设值时，关闭等离子点火装置7；当一次风管2内的风速变化率大于第三预设值时，打开等离子点火装置7。

具体的，通过一次风管2内的风速变化率进行等离子点火装置7的工作状态控制，当一次风管2内的风速变化率小于等于0.5m/s时，关闭等离子点火装置7，当一次风管2内的风速变化率大于0.5m/s时，打开等离子点火装置7。

本发明燃烧装置主壳体1连接有一次风管2和二次风管3，燃烧装置主壳体1的内部形成有稳燃腔4，燃烧装置主壳体1一端形成有导通稳燃腔4的燃烧器喷口5；稳燃腔4的内部设有稳燃环6；一次风管2导通所述稳燃环6，二次风管3导通所述稳燃腔4，一次风管2连接有等离子点火装置7；稳燃环6靠近等离子点火装置7的一端设有稳燃环入口8，稳燃环6靠近燃烧器喷口5的一端设有稳燃环出口9；稳燃腔4靠近稳燃环入口8的一侧设有第一回流区10，稳燃腔4靠近稳燃环出口9的一侧设有第二回流区11。从稳燃环6的稳燃环出口9喷出的热流经第二回流区11流至第一回流区10，流至第一回流区10的热流再经稳燃环入口8进入稳燃环6形成热流循环。燃烧器喷口5处相对于稳燃腔4而言内径较小，从而使第二回流区11对稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡，部分热流在第二回流区11的阻挡下回流至第一回流区10，同时又在第一回流区10的阻挡下回流至稳燃环入口8，进而配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。一次风管2可以从燃烧装置主壳体1的外侧引入至二次风箱12，同时将等离子点火装置7插入一次风管2，此种结构下，二次风管3的配风通过二次风箱12由配风口13进入一次风管2，然后热流再进入至稳燃环6，并从稳燃环出口9排出，第二回流区11对稳燃环出口9边缘喷出的热流形成阻挡，部分热流在第二回流区11的阻挡下回流至第一回流区10，同时又在第一回流区10的阻挡下回流至稳燃环入口8，进而配合稳燃环出口9和稳燃环入口8能够形成热流循环。一次风管2也可以从燃烧装置主壳体1的下侧引入，且对一次风管2经所述二次风箱12插入至稳燃腔4内并连接所述稳燃环6，同时将等离子点火装置7插入一次风管2。从稳燃环6的稳燃环出口9喷出的热流经第二回流区11流至第一回流区10，流至第一回流区10的热流再经稳燃环入口8进入稳燃环6形成热流循环；通过一次风管2向稳燃腔4内的稳燃环6输入携带空气的煤粉，采用等离子点火装置7对喷入的煤粉进行点燃，点燃后的煤粉跟随热流循环形成一个自维持的稳燃状态；点燃后的煤粉在稳燃状态下，关闭等离子点火装置7，通过二次风管3的二次风环13向稳燃状态的煤粉进行配风。本发明可以在煤粉燃烧达到稳燃条件后，关闭等离子点火装置7，且能继续长时间维持稳燃状态，等离子点火装置7由持续性点火工作转为间歇性低功率点火，极大地降低了等离子点火装置7持续工作带来的高耗电问题，降低了成本；同时解决了油煤混烧期间锅炉粉尘排放带来的冒黑烟、脱硫浆液污染等环境污染问题。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。