CN102980203B - 一种气态燃料旋流一体化点火器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种气态燃料旋流一体化点火器。包括主要由位于中心的内电极，位于内电极外的接地电极，介于内电极与接地电极之间的绝缘介质和电源接头构成的等离子点火器；还包括主要由旋流器组件壳体，安装于旋流器组件壳体内的旋流器构成的气态燃料旋流器组件；所述旋流器组件壳体为环形，多个所述旋流器均匀分布于环形旋流器组件壳体中，环形旋流器组件壳体上设置气态燃料进气口；所述等离子点火器位于环形旋流器组件壳体中，接地电极上开有多个切向进气小孔；旋流器组件壳体与接地电极之间通过压紧盖连结成一体。本发明应用于热能与动力工程领域，可以实现点火的可靠性和保证燃烧快速达到稳定状态。

Description

一种气态燃料旋流一体化点火器

技术领域

本发明涉及的是一种燃烧室旋流供气及空气等离子体点火装置。

背景技术

空气等离子体点火器是燃气轮机燃烧室点火的新型高效点火设备，利用电弧激发高温空气等离子体引燃燃料。其优点在于可以提高点火的成功率和燃烧的稳定性。目前燃烧室中点火器与气体燃料供应设备采用交叉式分布，其轴线交叉角为75-90°，点火器和气体燃料旋流器分别布置于燃烧室的头部上方及中心位置。由于等离子体点火器应用于气态燃料与空气的流场，当流场中空气和燃料的速度较大，而等离子点火器的电弧的刚性不够时，容易导致电弧的倾斜，从而影响点火的有效长度，点火成功率下降。而且，在气态燃料燃烧室中，为了保证点火可靠性，一般需要设置值班喷嘴，增加了制造成本与设计难度。

申请号为201120229598.3，名称为“一体化点火器”的专利文件中，公开了一种由连接法兰、过滤器、三通管、耐高温补偿电缆、进风管、燃烧喷头、调风门、双文丘里引射混合器、燃气管、无焰燃烧器、防风罩，以及高压电弧点火电极、测温热电偶组成的点火器。其中燃烧喷头的侧面安装有进风管，燃烧喷头的后面连接有气管，气管上设置有过滤器及三通管，气管经连接法兰与燃气管路相连通，高压电弧点火电极通过耐高温补偿电缆与电子打火器相连接。这种点火器不仅具有安装简便、配套费用低、使用寿命长、长期不需要维护等特点，而且耗能非常低、可靠性高、其测温热电偶的使用寿命也很长。

申请号为99121137.5，名称为“气体燃料等离子点火电控喷嘴”的专利文件中，公开了一种气体燃料缸内高压供气和等离子体点火器的电磁推进强迫燃烧的一体化喷嘴。具有结构简单，寿命长，气体燃料流通面积大，响应速度快的优点，工作可靠性高，对适应能源结构的改变，用于不可或缺的人们的交通工具，汽车就目前而言是最佳结构。

申请号为US19930067652的专利文件中，公开了一种燃烧室点燃燃料装置，包括电磁燃料雾化喷嘴注射器和点火器。注射器产生初始的燃烧过程来点燃燃油喷嘴供应的主燃料。或者，为了适应处于中心位置的点火器，主燃油喷嘴包括多个电磁燃油喷嘴。在一个实施例中，点火器为激光点火器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现点火的可靠性和能保证燃烧快速达到稳定状态的气态燃料旋流一体化点火器。

本发明的目的是这样实现的：

包括主要由位于中心的内电极，位于内电极外的接地电极，介于内电极与接地电极之间的绝缘介质和电源接头构成的等离子点火器；还包括主要由旋流器组件壳体，安装于旋流器组件壳体内的旋流器构成的气态燃料旋流器组件；所述旋流器组件壳体为环形，多个所述旋流器均匀分布于环形旋流器组件壳体中，环形旋流器组件壳体上设置气态燃料进气口；所述等离子点火器位于环形旋流器组件壳体中，接地电极上开有多个切向进气小孔；旋流器组件壳体与接地电极之间通过压紧盖连结成一体。

本发明还可以包括：

1、每个旋流器通过空心螺母固定于环形旋流器组件壳体中。

2、旋流器的数量为6-12个。

本发明提出了一种将燃烧室的点火器和气态燃料旋流组件一体化结构，将空气等离子体点火器及气态燃料旋流组件进行有效结合，利用空气等离子体点火器供应高温氧气及活性氧原子，保证气态燃料在燃烧室头部快速点燃；通过气态燃料旋流器与外部空气旋流器的双重旋流作用，在燃烧室头部形成稳定回流区，点燃的火焰迅速在回流区点燃，形成稳定点火源，保证燃烧快速达到稳定状态。

空气等离子体点火器通过压紧盖、密封垫、压紧环等与气体燃料旋流器组件相连，既满足燃料供应***的密闭性，也便于拆装及更换点火器。其技术特点是空气等离子体点火器位于气态燃料旋流组件的中心位置，即燃料低速区，点燃的火焰不易被吹熄，使点火更可靠。气体燃料旋流器通过固定空心螺母紧固在旋流器组件壳体上，防止气态燃料旋流器组件松动。

本发明可以实现点火的可靠性和保证燃烧快速达到稳定状态。本发明主要用于燃气轮机燃烧室，将气态燃料旋流耦合到点火器上，实现气态燃料快速燃烧，通过气态燃料旋流组件与外部空气旋流器的反向旋流作用，保证头部回流区内的稳定燃烧。本发明为连续供应气态燃料***，且采用空气等离子体产生的高能活化组分与气态燃料掺混保证其快速燃烧。采用空气等离子体点火器产生的高能活化组分实现瞬间燃烧，且通过控制电流大小来控制点火刚度，保证点燃的火焰刚好位于回流区内，从而实现了快速达到稳定燃烧的目的。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

本发明的气态燃料旋流一体化点火器由电源接头1、接地电极6、陶瓷绝缘介质2、内电极5、压紧盖7、密封垫8、压紧环9、气态燃料进气口13、气体燃料旋流器12、固定空心螺母11、旋流器组件壳体10组成。

位于中心的内电极5、位于内电极外的接地电极6、介于内电极与接地电极之间的陶瓷绝缘介质2和电源接头1构成的等离子点火器。接地电极与陶瓷绝缘介质之间设置支撑圈4，接地电极与陶瓷绝缘介质之间形成一定间隙，支撑圈与陶瓷绝缘介质的接触位置设置石墨密封圈3。

旋流器组件壳体10，安装于旋流器组件壳体内的旋流器12构成气态燃料旋流器组件。旋流器组件壳体为环形，6-12个旋流器均匀分布于环形旋流器组件壳体中。每个旋流器通过空心螺母11固定于环形旋流器组件壳体中。

旋流器组件壳体与接地电极之间通过压紧盖7、密封垫8和压紧环9连结成一体。

接地电极上开有多个切向进气小孔14，通过压差保证空气的正常进入。环形旋流器组件壳体上设置气态燃料进气口13，气态燃料从进气口13进入到旋流组件。气态燃料旋流组件均匀分布于点火器的周围，旋流器出口处气态燃料与等离子体点火器供应的高温氧化剂及高能活化组分瞬间掺混，实现快速高效点燃；气态燃料旋流器与外部空气旋流器旋向相反，使气态燃料与空气快速掺混，在燃烧室头部中心区形成回流区，点燃燃料迅速扩展至回流区而形成稳定点火源。

Claims (3)

1.一种气态燃料旋流一体化点火器，包括主要由位于中心的内电极，位于内电极外的接地电极，介于内电极与接地电极之间的绝缘介质和电源接头构成的等离子点火器；还包括主要由旋流器组件壳体，安装于旋流器组件壳体内的旋流器构成的气态燃料旋流器组件；其特征是：所述旋流器组件壳体为环形，多个所述旋流器均匀分布于环形旋流器组件壳体中，环形旋流器组件壳体上设置气态燃料进气口；所述等离子点火器位于环形旋流器组件壳体中，接地电极上开有多个切向进气小孔；旋流器组件壳体与接地电极之间通过压紧盖连结成一体。

2.根据权利要求1所述的气态燃料旋流一体化点火器，其特征是：每个旋流器通过空心螺母固定于环形旋流器组件壳体中。

3.根据权利要求1或2所述的气态燃料旋流一体化点火器，其特征是：旋流器的数量为6-12个。