本實(shí)用新型涉及一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，屬于等離子點(diǎn)火技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

等離子點(diǎn)火技術(shù)是利用等離子噴槍獲得穩(wěn)定功率的直流空氣等離子體，該等離子體氣團(tuán)在燃燒器的一次燃燒筒內(nèi)形成T＞5000K的梯度極大的局部高溫區(qū)，煤粉顆粒通過該等離子“火核”時與等離子火焰進(jìn)行強(qiáng)烈換熱，使得煤粉顆粒10^-3秒內(nèi)迅速釋放出揮發(fā)份，煤粉迅速著火。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鍋爐無油(或少油)點(diǎn)火和低負(fù)荷無油穩(wěn)燃，大大節(jié)約了燃油耗量，降低基建和發(fā)電成本，同時，電除塵器可以在鍋爐點(diǎn)火初期正常投入運(yùn)行，大大減少了粉塵的排放量，避免了環(huán)境污染，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。因此，近些年來，煤粉鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)在我國得到了快速發(fā)展和應(yīng)用。

等離子燃燒器是等離子點(diǎn)火技術(shù)的核心設(shè)備之一，是借助等離子噴槍噴出的高溫等離子體來點(diǎn)燃煤粉燃燒器，與傳統(tǒng)的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就與等離子火焰接觸，煤粉被點(diǎn)燃，火焰在燃燒器內(nèi)逐步放大，因此，等離子燃燒器屬于內(nèi)燃型燃燒器，可以在爐膛內(nèi)無火焰狀態(tài)下直接點(diǎn)燃煤粉，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐的無油啟動和無油低負(fù)荷穩(wěn)燃。

等離子點(diǎn)火技術(shù)在應(yīng)用過程中仍存在部分尚需改善的問題，主要表現(xiàn)在目前的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)基本上采用布置濃縮塊的等離子燃燒器，依賴與各級燃燒區(qū)間的“濃點(diǎn)濃”效應(yīng)，等離子噴槍輸出功率普遍在100kW級水平，在這種等離子點(diǎn)火系統(tǒng)條件下，對于燃燒揮發(fā)份較高且進(jìn)料煤質(zhì)穩(wěn)定的鍋爐點(diǎn)火效果較好，然而我國的燃煤品質(zhì)變化較大，在點(diǎn)火過程中容易出現(xiàn)點(diǎn)火困難或燃燒不充分的情況，更有甚者，冬季低溫環(huán)境下，燃煤溫度低，也會導(dǎo)致點(diǎn)火和著火變差，有的電力企業(yè)甚至新安裝的等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，卻因為煤質(zhì)的改變導(dǎo)致點(diǎn)火困難和燃燒不充分，不得不重新恢復(fù)傳統(tǒng)的油槍點(diǎn)火。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，能夠強(qiáng)化燃燒器內(nèi)各級煤粉氣流之間的混合和換熱，解決了煤質(zhì)變化或外界溫度降低時等離子點(diǎn)火困難和著火燃盡惡化的問題。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：

一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，包括中心筒、二級燃燒筒、三級燃燒筒、外筒、濃縮塊、二級旋流葉片和三級旋流葉片，中心筒、二級燃燒筒、三級燃燒筒和外筒均采用圓筒狀結(jié)構(gòu)且筒徑依次增大，中心筒、二級燃燒筒和三級燃燒筒依次同心嵌套在外筒中，濃縮塊設(shè)置在中心筒內(nèi)，二級旋流葉片設(shè)置在中心筒與二級燃燒筒之間，三級旋流葉片設(shè)置在二級燃燒筒與三級燃燒筒之間，三級旋流葉片的旋角小于二級旋流葉片的旋角。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，還包括熱電偶和支撐肋板，支撐肋板設(shè)置在中心筒、二級燃燒筒、三級燃燒筒和外筒之間，用于監(jiān)測筒壁溫度的熱電偶設(shè)置在中心筒和外筒上，將低溫煤粉氣流通入等離子燃燒器。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，中心筒的直徑為等離子火焰直徑的1.5～2.0倍，中心筒的長度為其直徑的1.8～3.0倍。該尺寸設(shè)計一方面保證進(jìn)入中心筒內(nèi)的煤粉量滿足設(shè)計需求，使得等離子體火焰的能量能夠?qū)⑵潼c(diǎn)燃，另一方面保證了中心筒內(nèi)煤粉迅速裂解產(chǎn)生揮發(fā)份，便于引燃二級燃燒筒內(nèi)的煤粉。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，二級旋流葉片的數(shù)量為12～18個，二級旋流葉片的旋角范圍是40～60°。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，三級旋流葉片的數(shù)量為12～18個，三級旋流葉片的旋角范圍是25～35°。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，二級旋流葉片與三級旋流葉片的旋向相同，能夠在強(qiáng)化各級煤粉氣流的混合的條件下最大程度的保證煤粉氣流和火焰的剛度。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，二級旋流葉片與三級旋流葉片的形狀均采用矩形或梯形，便于匹配燃燒筒環(huán)形區(qū)域的結(jié)構(gòu)，降低阻力。

在上述的一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器中，濃縮塊采用撞擊式結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1、本實(shí)用新型的中心筒與各級燃燒筒依次同心嵌套在外筒中，有效提高了燃燒器內(nèi)火焰?zhèn)鬏數(shù)乃俣群途?，能夠在煤質(zhì)發(fā)生變化或外界溫度降低時，確保等離子燃燒器快速點(diǎn)火。

2、本實(shí)用新型的二級旋流葉片與三級旋流葉片能夠使部分煤粉氣流旋轉(zhuǎn)進(jìn)入燃燒筒，與前一級燃燒筒噴出的燃燒火焰進(jìn)行強(qiáng)烈的混合，便于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱。

3、本實(shí)用新型三級旋流葉片的旋角比二級旋流葉片的旋角小，實(shí)現(xiàn)了在煤粉氣流旋轉(zhuǎn)、強(qiáng)化換熱和著火的同時，逐步降低燃燒火焰的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。

4、本實(shí)用新型的外筒與三級燃燒筒之間未設(shè)置旋流葉片，能夠保證燃燒器出口處燃燒火焰的強(qiáng)度，有效防止火焰進(jìn)入鍋爐后沖刷水冷壁等燃盡惡化問題的發(fā)生。

5、本實(shí)用新型的低溫煤粉氣流能夠?qū)Ω骷壢紵财鸬嚼鋮s降溫的作用，保證了各級燃燒筒的安全運(yùn)行。

6、本實(shí)用新型的中心筒和外筒出口處均設(shè)置有用于監(jiān)測筒壁溫度的熱電偶，對應(yīng)監(jiān)測燃燒器內(nèi)火焰強(qiáng)度最大的兩個區(qū)域，便于控制等離子燃燒器安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖

圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖

圖3為本實(shí)用新型二級旋流葉片結(jié)構(gòu)圖

圖4為本實(shí)用新型三級旋流葉片結(jié)構(gòu)圖

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)圖

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例二的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例二的二級旋流葉片結(jié)構(gòu)圖

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例二的三級旋流葉片結(jié)構(gòu)圖

其中：1中心筒；2二級燃燒筒；3三級燃燒筒；4外筒；5濃縮塊；6二級旋流葉片；7三級旋流葉片；8熱電偶

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，包括中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3、外筒4、濃縮塊5、二級旋流葉片6和三級旋流葉片7，中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3和外筒4均采用圓筒狀結(jié)構(gòu)且筒徑依次增大，中心筒1、二級燃燒筒2和三級燃燒筒3依次同心嵌套在外筒4中，濃縮塊5設(shè)置在中心筒1內(nèi)，二級旋流葉片6設(shè)置在中心筒1與二級燃燒筒2之間，三級旋流葉片7設(shè)置在二級燃燒筒2與三級燃燒筒3之間，三級旋流葉片7的旋角小于二級旋流葉片6的旋角。

還包括熱電偶8和支撐肋板，支撐肋板設(shè)置在中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3和外筒4之間，熱電偶8設(shè)置在中心筒1和外筒4上。

中心筒1的直徑為等離子火焰直徑的1.5～2.0倍，中心筒1的長度為其直徑的1.8～3.0倍。

二級旋流葉片6的數(shù)量為12～18個，二級旋流葉片6的旋角范圍是40～60°，三級旋流葉片7的數(shù)量為12～18個，三級旋流葉片7的旋角范圍是25～35°。

二級旋流葉片6和三級旋流葉片7的數(shù)量沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，二級旋流葉片6和三級旋流葉片7的旋角也沒有固定的對應(yīng)關(guān)系，可以靈活設(shè)置。

實(shí)施例一：

如圖1所示，一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，包括中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3、外筒4、濃縮塊5、二級旋流葉片6、三級旋流葉片7、熱電偶8和支撐肋板，中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3和外筒4均采用圓筒狀結(jié)構(gòu)且筒徑依次增大，中心筒1、二級燃燒筒2和三級燃燒筒3依次同心嵌套在外筒4中并用支撐肋板固定，濃縮塊5設(shè)置在中心筒1內(nèi)，二級旋流葉片6設(shè)置在中心筒1與二級燃燒筒2之間，三級旋流葉片7設(shè)置在二級燃燒筒2與三級燃燒筒3之間，三級旋流葉片7的旋角小于二級旋流葉片6的旋角，熱電偶8設(shè)置在中心筒1和外筒4上。

如圖2所示，將等離子噴槍插入到中心筒內(nèi)，在電弧的作用下，通過噴槍電極間的介質(zhì)氣體被電離成為等離子體，從噴槍噴出形成等離子體火焰。進(jìn)入中心筒1的煤粉氣流經(jīng)過濃縮塊5濃縮后，中心的濃煤粉氣流與高溫等離子火焰發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解產(chǎn)生大量的揮發(fā)份，煤粉著火，中心筒內(nèi)著火燃燒的煤粉在其出口處形成穩(wěn)定的火焰；煤粉氣流通過二級旋流葉片6在二級燃燒筒2內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，與中心筒1噴出的燃燒火焰進(jìn)行強(qiáng)烈的混合和換熱，并著火燃燒，隨著混合氣流的不斷前行，著火和燃燒也越來越劇烈，達(dá)到二級燃燒筒2的出口時，已形成穩(wěn)定的燃燒火焰；同樣的，煤粉氣流通過三級旋流葉片7在三級燃燒筒3內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，由于三級旋流葉片7的旋角比二級旋流葉片6的旋角小，在速度差的作用下，進(jìn)入三級燃燒筒3的旋轉(zhuǎn)氣流同樣會與二級燃燒筒2噴出的燃燒火焰進(jìn)行強(qiáng)烈的混合和換熱，實(shí)現(xiàn)著火和燃燒；從三級燃燒筒3噴出的燃燒火焰繼而點(diǎn)燃進(jìn)入外筒的煤粉，以此實(shí)現(xiàn)燃燒器內(nèi)煤粉逐步著火和燃燒，低溫煤粉氣流能夠?qū)Ω骷壢紵财鸬搅死鋮s降溫的作用；在外筒4與三級燃燒筒3之間未設(shè)置旋流葉片，中心筒1和外筒4出口處的筒壁表面設(shè)置有用于監(jiān)測筒壁溫度的熱電偶8，二級旋流葉片6和三級旋流葉片7的形狀采用矩形。

如圖3所示，二級旋流葉片6的數(shù)量設(shè)為16個，二級旋流葉片6的旋角設(shè)為α₁，α₁＝45°(最優(yōu)選擇)。

如圖4所示，三級旋流葉片7的數(shù)量設(shè)為16個，三級旋流葉片7的旋角設(shè)為β₁，β₁＝30°(最優(yōu)選擇)。

實(shí)施例二：

如圖5所示，一種帶旋流葉片強(qiáng)化著火的等離子燃燒器，包括中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3、外筒4、濃縮塊5、二級旋流葉片6、三級旋流葉片7、熱電偶8和支撐肋板，中心筒1、二級燃燒筒2、三級燃燒筒3和外筒4均采用圓筒狀結(jié)構(gòu)且筒徑依次增大，中心筒1、二級燃燒筒2和三級燃燒筒3依次同心嵌套在外筒4中并用支撐肋板固定，濃縮塊5設(shè)置在中心筒1內(nèi)，二級旋流葉片6設(shè)置在中心筒1與二級燃燒筒2之間，三級旋流葉片7設(shè)置在二級燃燒筒2與三級燃燒筒3之間，三級旋流葉片7的旋角小于二級旋流葉片6的旋角，熱電偶8設(shè)置在中心筒1和外筒4上。

如圖6所示，將等離子噴槍插入到中心筒內(nèi)，在電弧的作用下，通過噴槍電極間的介質(zhì)氣體被電離成為等離子體，從噴槍噴出形成等離子體火焰。進(jìn)入中心筒1的煤粉氣流經(jīng)過濃縮塊5濃縮后，中心的濃煤粉氣流與高溫等離子火焰發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解產(chǎn)生大量的揮發(fā)份，煤粉著火，中心筒內(nèi)著火燃燒的煤粉在其出口處形成穩(wěn)定的火焰；煤粉氣流通過二級旋流葉片6在二級燃燒筒2內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，與中心筒1噴出的燃燒火焰進(jìn)行強(qiáng)烈的混合和換熱，并著火燃燒，隨著混合氣流的不斷前行，著火和燃燒也越來越劇烈，達(dá)到二級燃燒筒2的出口時，已形成穩(wěn)定的燃燒火焰；同樣的，煤粉氣流通過三級旋流葉片7在三級燃燒筒3內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)，由于三級旋流葉片7的旋角比二級旋流葉片6的旋角小，在速度差的作用下，進(jìn)入三級燃燒筒3的旋轉(zhuǎn)氣流同樣會與二級燃燒筒2噴出的燃燒火焰進(jìn)行強(qiáng)烈的混合和換熱，實(shí)現(xiàn)著火和燃燒；從三級燃燒筒3噴出的燃燒火焰繼而點(diǎn)燃進(jìn)入外筒的煤粉，以此實(shí)現(xiàn)燃燒器內(nèi)煤粉逐步著火和燃燒，低溫煤粉氣流能夠?qū)Ω骷壢紵财鸬搅死鋮s降溫的作用；在外筒4與三級燃燒筒3之間未設(shè)置旋流葉片，中心筒1和外筒4出口處的筒壁表面設(shè)置有用于監(jiān)測筒壁溫度的熱電偶8，二級旋流葉片6和三級旋流葉片7的形狀采用梯形。

如圖7所示，二級旋流葉片6的數(shù)量設(shè)為12個，二級旋流葉片6的旋角設(shè)為α₂，α₂＝60°。

如圖8所示，三級旋流葉片7的數(shù)量設(shè)為12個，三級旋流葉片7的旋角設(shè)為β₂，β₂＝35°。

本實(shí)用新型的工作原理是：

等離子燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分考慮了有限的等離子體能量不能點(diǎn)燃無限的煤粉量，借助燃料的“異體—自身熱能轉(zhuǎn)化”原理，同時結(jié)合分級著火、逐級放大的思想，等離子燃燒器采用多級燃燒結(jié)構(gòu)；第Ⅰ區(qū)為中心筒一級燃燒室，經(jīng)過濃縮塊濃縮后的濃煤粉氣流與高溫等離子火焰發(fā)生強(qiáng)烈的電化學(xué)反應(yīng)，煤粉裂解產(chǎn)生大量的揮發(fā)份，煤粉著火，中心筒內(nèi)著火燃燒的煤粉在出口處形成穩(wěn)定的二級煤粉的點(diǎn)火源；第Ⅱ區(qū)及后續(xù)的各級燃燒區(qū)為混合燃燒區(qū)，在混合燃燒區(qū)內(nèi)揮發(fā)份及煤粉繼續(xù)燃燒，并將后續(xù)引入的煤粉點(diǎn)燃，實(shí)現(xiàn)分級燃燒；混合燃燒區(qū)采用“濃點(diǎn)濃”的原則，在合理的位置上設(shè)置濃縮塊，使得淡煤粉流貼壁而濃煤粉流進(jìn)入主點(diǎn)火燃燒器燃燒。

本實(shí)用新型說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。