CN205014427U - 组合式燃烧器用的点火*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型描述一种组合式燃烧器用的点火***，包括引燃燃烧器、可燃气体通道，引燃燃烧器具有中心管，该中心管被可燃气体通道同心地包围。通过在较长的时间直至一分钟的范围内输送90瓦特以内的高压脉冲这种方式，在引燃燃烧器气体与氧气的汇合的区域中产生大体积的热的等离子，所述等离子引起所述引燃燃烧器的可靠的点火，这由火焰监控机构来探测。用于燃料和氧气的输送通道通过由水流过的冷却通道彼此分开并且得到保护。分流棱边的布置防止热气从气化室回流到燃烧器喷口。由此防止所述燃烧器喷口受到热过载。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于组合式燃烧器的点火***。
背景技术
所述组合式燃烧器一种具有引燃燃烧器和主燃烧器的、用于使粉末状的、液态的或者气态的燃料得以气化的组合式燃烧器，所述燃料一般被通称为化石燃料。粉末状的燃料在此是指：不同的煤化程度的、被磨碎成粉状燃料的煤，不过也是指来自家用、手工业和工业的、可燃的、可以磨碎成细粉状的程度的废物。它们可以作为粉状燃料-输送气体-悬浮体被输送给所述组合式燃烧器。液态的燃料是指：不同的沸点范围的碳氢化合物混合物以及粉状燃料-水-悬浮体或者粉状燃料-油-悬浮体、所谓的浆料。气态的燃料则是指天然气、石油提炼及处理的剩余气体、来自合成过程的液态气体或高热值的气体。
按DD271038A1所述的、用于使粉末状燃料得以微粒氧化的煤尘燃烧器是已知的，该煤尘燃烧器具有布置在中心处的引燃燃烧器部件和分开的可燃气体及氧化剂输送机构、火焰监控机构和电的高压点火机构。围绕着这个标准组件布置了另一用于输送用于煤尘燃烧器的氧化剂的环形室。在环状的出口处，设置了用于使氧气流得以涡旋的旋流套环（Drallschlaufen）。这两个标准组件（引燃燃烧器部件和氧化剂输送机构）在另一个标准组件、燃烧器支架中设有构造为被卷绕的盘绕管（Rohrschlage）的形式的水冷却***，用于将作用于这个标准组件的热排出。所述布置在燃烧器支架的中心中的标准组件、所述引燃燃烧器部件以及另一个氧化剂输送机构也附加地配备了分开的水冷却***。如此设置了对于所述粉末状的燃料的输送，从而在壳体壁、燃烧器支架与所述中心的氧化剂输送机构之间存在着环形缝隙，至少两根、优选更多根的煤尘输送管在所述环形缝隙中终止，并且向该环形缝隙加载煤尘。通过给所述氧化剂输送机构配备旋流套环的方式，将所述出来的氧化剂置于旋转之中，并且使其与从所述环形缝隙中出来的尘灰相混合。DE102009005855A1说明了一种作为具有引燃燃烧器的紧凑式喷管燃烧器的煤尘燃烧器，在该煤尘燃烧器中在中心处布置了高压点火装置以及火焰监控机构，并且该煤尘燃烧器具有多个输送元件，其中所述输送元件在其朝向燃烧器喷口的端部上具有喷嘴元件，该喷嘴元件拥有大量的穿孔，所述穿孔如此定向，使得其在所述喷嘴元件的外部将氧化剂喷入到尘流中。
DE102007021926A1说明了一种具有注射雾化功能的浆料燃烧器，该浆料燃烧器包括一引燃燃烧器，所述引燃燃烧器则具有气体及氧气输送机构以及所集成的火焰监控机构和高压点火机构。
由DE102007043428A1公开了一种具有激光点火装置的煤尘组合式燃烧器。
由DE102007040890A1公开了一种具有所集成的引燃燃烧器的煤尘组合式燃烧器，所述引燃燃烧器则具有高压点火机构。
已知的燃烧器具有以下缺点：所述高压点火机构的前提是：局部地所规定的并且所限制的点火火花实际上碰到由引燃燃烧器气体及氧气所构成的气云。尤其在停止状态及再次投入使用之后点火时，这一点由于冷凝物的形成或者灰尘的积聚而没有总是得到保证。由于来自气化室的回流，燃烧器喷口受到热过载，这导致高温腐蚀加重，并且由此导致所述燃烧器的使用寿命受到限制。通过燃料与氧化剂的并不充分的混合，可能出现加重的炭烟形成现象。
实用新型内容
本实用新型的任务是，提供一种组合式燃烧器，该组合式燃烧器保证在停止状态之后可靠地再次点燃所述引燃燃烧器火焰以及由此点燃所述燃料火焰，并且对于该组合式燃烧器来说，可以通过在所述气化室中的回流来将包括火焰形成在内的气化火焰相对于燃烧器喷口保持在一定间距上，并且该组合式燃烧器保证了较高的碳转化程度，用于产生富含CO及H2的合成荒煤气。
该任务通过一种用于组合式燃烧器的点火***得到解决。所述组合式燃烧器用于利用氧化剂以环境压力直至10MPa的压力以及在800到1900℃之间的气化温度在气化装置中使化石燃料得以气化，其中所述氧化剂包含着自由的氧气，其中布置在中心处的引燃燃烧器被用于化石燃料的主燃烧器同心地包围；所述引燃燃烧器具有中心管，该中心管被可燃气体通道同心地包围；所述可燃气体通道在燃烧器喷口处设有一具有喷嘴孔的挡板；所述可燃气体通道被氧气通道同心地包围；来自可燃气体通道的喷嘴孔的所述可燃气体以及来自氧气通道的所述氧气在所述燃烧器喷口处从所述引燃燃烧器中出来并且构成由引燃燃烧器气体及氧气所形成的气云；所述引燃燃烧器配备了点火装置，该点火装置具有用于在30s的持续时间里产生50W的、电的高压点火脉冲的功率级；在作为电极的所述挡板与所述中心管之间形成了环状的高压火花放电间隙，在该高压火花放电间隙上面在所述气云的区域中构成大体积的热的等离子。
根据本实用新型的一种改进方案，在所述中心管的朝向燃烧器喷口的一侧上，所述电极相对于所述引燃燃烧器通过被分为两个管件的金属的中心管得到了电的绝缘，并且所述管件通过管状的、陶瓷的绝缘体来机械地连接。
根据本实用新型的一种改进方案，所述中心管被用作为支座，该支座用于被绝缘的高压点火线缆，其中所述高压点火线缆的、金属的端部与所述中心管的、处于燃烧器喷口附近的管件相连接。
根据本实用新型的一种改进方案，所述中心管在该中心管的内部空间中被用惰性气体来扫气，并且在其背向所述燃烧器喷口的端部上利用光学的、用于火焰监控机构的观览机构来进行封闭。
根据本实用新型的一种改进方案，所述等离子体具有拱顶的构造。
根据本实用新型的一种改进方案，所述挡板作为旋入件构造在所述可燃气体通道中。
根据本实用新型的一种改进方案，所述可燃气体通道具有陶瓷的绝缘的衬板。
根据本实用新型的一种改进方案，在所述引燃燃烧器与所述主燃烧器之间布置了由水流经的冷却件。
根据本实用新型的一种改进方案，在所述主燃烧器的燃料通道与氧气通道之间布置了一种内部的水冷却件。
根据本实用新型的一种改进方案，所述主燃烧器向外被由水流经的冷却件所包围。
根据本实用新型的一种改进方案，所述主燃烧器的氧气通道在其朝向燃烧器喷口的端部上配设了至少一条分流棱边。
根据本实用新型的一种改进方案，其特征在于，所述引燃燃烧器与所述主燃烧器以能够松开的方式彼此相连接。
根据本实用新型的一种改进方案，所述引燃燃烧器同心地被涡流本体支撑管所包围，并且所述涡流本体支撑管支承着涡流本体，它们伸入到所述主燃烧器的氧气通道中。
根据本实用新型的一种改进方案，在所述主燃烧器的燃料通道中用于粉末状的燃料的输送管路一直通到所述燃烧器喷口。
根据本实用新型的一种改进方案，在所述主燃烧器的燃料通道中用于液态的燃料的、用喷嘴进行封闭的输送管路一直通到所述燃烧器喷口。
根据本实用新型的一种改进方案，所述主燃烧器具有用于高热值的气体的环形通道，并且在所述环形通道中布置了至少一个涡流本体。
根据本实用新型的一种改进方案，所述气化装置是气流式气化反应器。
以有利的方式通过设计上的措施来构造一种气化燃烧器，该气化燃烧器在粉末状的、液态的或者气态的燃料的气流式气化的条件下利用均匀的火焰构成来保证可靠的点火以及在燃烧器喷口上无热过载的危险的运行，该气化燃烧器可靠地工作、具有较长的使用寿命并且可以在工艺上根据现有的制造技术来制造。
附图说明
作为实施例借助于两张附图在对于理解所必需的范围内对于本实用新型进行详细解释。在此附图示出：
图1是具有等离子点火的引燃燃烧器的、旋转对称的组合式燃烧器的横截面；并且
图2是在所述组合式燃烧器的燃烧器喷口上的更详细的细节。
在附图中，相同的附图标记代表着相同的元件。
附图标记列表：
1同心地布置的中心管；
2引燃燃烧器的可燃气体输送管路；
3引燃燃烧器的氧气输送管路；
4喷嘴孔；
5由水流经的冷却件；
6火焰监控机构；
7里面的水冷却件；
8高压点火线缆；
9绝缘体；
10具有喷嘴孔4的旋入件；
11点火器；
12密闭的视孔玻璃；
13氧气通道；
14涡流本体；
15粉末输送管道；
16外面的水冷却件；
17可燃气体-氧气-云；
18粉状燃料通道；
19涡流本体支撑管；
20在粉末燃烧器的、由水流经的冷却件7上的分流棱边；
21在引燃燃烧器的、由水流经的冷却件5上的分流棱边；
22引燃燃烧器；
23主燃烧器。
具体实施方式
向用于使粉状燃料得以气流式气化（Flugstromvergasung）的、具有500MW的总功率的反应器输送85Mg/h煤尘，并且用55,000Nm3/h氧气将其转化为粗合成气或者说未净化合成气体（Rohsynthesegas）。气化压力为4.2MPa，气化温度大约为1,650℃。在所述气化反应器的顶端上有组合式燃烧器，一种以等离子点火的引燃燃烧器被集成到所述组合式燃烧器中。所述粉状燃料通过三条平行的粉末输送管道15根据密封流技术的原理以处于250-450kg/m3之间的输送密度被输送给所述组合式燃烧器。所述三条粉末输送管道15旋转对称地分别以120°的角度偏差在粉状燃料通道18中终止。对于所述粉状燃料的气化来说必需的氧气通过氧气环形通道13来输送，并且在所述燃烧器喷口的区域中通过涡流本体14来产生涡旋，用于实现所述反应参与物的良好的彻底混合。所述涡流本体14被固定在所述涡流本体支撑管19上，用于能够在温度变化时对于长度伸长进行补偿。所述由水流经的、外面的冷却部件16承担了对于所述组合式燃烧器的外部限制，用于防止该组合式燃烧器受到在所述气化室中的高温的影响。为了确保防止过热，在所述粉状燃料通道18与所述氧气通道13之间布置了另一里面的水冷却件7。在中心处存在所述由氮气流经的中心管1，光学的火焰信号通过该中心管到达所述火焰监控机构6处。所述火焰监控机构6不仅在所述粉末燃烧器23投入使用之前显示所述引燃燃烧器22的引燃燃烧器火焰的存在，而且显示所述粉末燃烧器的运行情况。所述引燃燃烧器22配备了自身的可燃气体输送管路2以及氧气输送管路3。所述火焰监控机构6通过密闭的视孔玻璃12来防止很高的气化压力。点火器11在较长的时间范围内提供具有90瓦特以内的功率的高压脉冲，所述高压脉冲通过所述高压点火线缆8和所述中心管来导送给所述燃烧器喷口，在所述燃烧器喷口处通过放电在氧气与可燃气体的混合区域17中构成了等离子体。在所述中心管1的、朝向燃烧器喷口的端部的区域中，作为绝缘体9安置了电介质、比如Al2O3，用于防止提早的火花放电。而后，所述放电在所述燃烧器喷口处在所述作为电极起作用的中心管1与所述旋入件10之间在所述中心管1的整个圆周的范围内进行，使得在所述混合区17中的等离子云呈现出大体积的、拱顶状的形状，这保证了对于所述引燃燃烧器的可靠的点火。所述引燃燃烧器22通过由水流经的冷却件5与所述粉末燃烧器23隔开。如此设计所述引燃燃烧器22的功率，从而保证了对于所述粉末燃烧器23的可靠的点火。为了在所述引燃燃烧器22上支持氧气和可燃气体的混合，在所述燃烧器喷口处有一具有喷嘴孔4的旋入件10，所述喷嘴孔将氧气划分为多个射流。所述喷嘴孔4可以按照所述可燃气体的特性而在直径以及比如朝中心轴线的定向的出口方向方面得到调整。在粉末燃烧器上的所述里面的冷却件7以及在引燃燃烧器22上的所述冷却件5设有按照图2的分流棱边（Abrisskante）20和21，所述分流棱边防止热气从所述气化室中回流，并且就这样在热方面保护所述燃烧器喷口。
分流棱边的突出之处在于，氧化剂-氧气在从所述氧气通道中出来时，如果要加载到所述燃烧器喷口的表面上，就必须执行大于90度角度的转向。
分流棱边可以通过以下方式来形成：在所述燃烧器的端面中掏制了凹处，所述凹处在所述氧气从氧气通道中出来的环状的出口附近环状地环绕。
分流棱边也可以通过以下方式来形成：所述燃烧器的端面以关于所述氧气通道的端部缩进的方式来布置。
分流棱边也可以通过以下方式来形成：所述氧气通道用两个同心的管段构成，并且至少一个管段的端部从所述燃烧器的端面的表面中伸出来。
无论如何，氧气在从所述氧气通道中流出来时，如果其要跟随所述表面，就必须执行大于90度角度的方向变化，这促使所述氧气流从所述表面上脱离。
所述主燃烧器的氧气通道13用两个同心的管段来构成。按照本实用新型，所述主燃烧器的氧气通道在其朝向燃烧器喷口的端部上仅仅在一个管件上或者在两个管件上具有分流棱边。
本实用新型也包括一种实施方式，在该实施方式中所述引燃燃烧器的氧气通道3在其朝向燃烧器喷口的端部上配设了一条或者两条分流棱边。
在气态的和液态的燃料进行气化时，将这些燃料通过相应的输送管路、比如粉末燃料输送管道15被一直导送到所述燃烧器喷口，并且在那里通过喷嘴来细微地进行分布。
所述金属的中心管在电方面被中断，并且通过管状的绝缘件来连接。所述中心管的、上面的部件用作通过密闭的套管导入的点火线缆8的支座，所述点火线缆的端部与所述中心管的燃烧器喷口侧的部件在所述绝缘件的后面相连接。用氮气朝反应室的方向对所述中心管进行扫气，用于排除来自反应室的热气的或者脏物的挤入。相对于大气，用特殊的石英玻璃12来气密地将所述中心管隔开。处于所述燃烧器的外部的、光学的火焰监控机构6通过所述石英玻璃12来识别燃烧器火焰，并且由此防止热负荷及脏物颗粒。
在所述可燃气体通道2中布置了陶瓷的绝缘套圈9，该绝缘套圈在所述可燃气体通道中防止高压点火的意外的火花放电，并且该绝缘套圈仅仅直接地在所述燃烧器喷口处才保证想要的火花放电。
本实用新型也涉及一种组合式燃烧器，该组合式燃烧器用于利用包含着自由的氧气的氧化剂以环境压力或者更高的、在10MPa以内的压力以及在800到1,900℃之间的气化温度使粉末状的燃料得以气化，其中
-有一具有点火装置的引燃燃烧器22，该引燃燃烧器包括一具有火焰监控机构6的点火器11以及所述可燃气体输送管路2及氧气输送管路3；
-有一粉末燃烧器23，该粉末燃烧器包括多条汇入在粉末燃烧器通道18中的粉末输送管道15以及一氧气通道13，在该氧气通道的端部上存在一涡流本体14；
-通过经过喷嘴孔4将用于引燃燃烧器22的氧气输入到所述引燃燃烧器22的可燃气体输送管路2中这种方式来形成一种可燃气体-氧气-云17；
-所述点火电极如此由所述作为电压供给机构的、同心地布置的中心管1以及所述作为地电极的、在可燃气体输送管路2中的旋入件10所构成，从而对于所述火焰监控机构6来说仍然保证了在中心处在光学上对于所述中心管1进行概览，并且通过所述环状的绝缘体9来隔开所述点火电极；
-一种具有90瓦特之内的功率的点火器11在所述可燃气体-氧气-云17的区域中产生大体积的热的等离子体，在一分钟之内的时间间隔范围内维持所述等离子体；并且
-所述大体积的等离子体拥有类似于拱顶的构造，这通过所述作为电极起作用的中心管1的以及所述在可燃气体输送管路2中的旋入件10的、环状的构造来引起。
Claims (17)
1.组合式燃烧器用的点火***，所述组合式燃烧器用来利用氧化剂使化石燃料得以气化，其中所述氧化剂包含着自由的氧气，其中所述气化在气化装置中在下述条件下来执行；环境压力直至10MPa的压力以及在800到1900℃之间的气化温度，其中，
-布置在中心处的引燃燃烧器（22）被用于化石燃料的主燃烧器（23）同心地包围；
-所述引燃燃烧器（22）具有中心管（1），该中心管被可燃气体通道（2）同心地包围；
-所述可燃气体通道（2）在燃烧器喷口处设有一具有喷嘴孔（4）的挡板（10）；
-所述可燃气体通道（2）被氧气通道（3）同心地包围；
-来自可燃气体通道（2）的喷嘴孔（4）的所述可燃气体以及来自氧气通道（3）的所述氧气在所述燃烧器喷口处从所述引燃燃烧器中出来并且构成由引燃燃烧器气体及氧气所形成的气云；
-所述引燃燃烧器（22）配备了点火装置（11），该点火装置具有一种功率级，其中所述功率级在30s的持续时间里产生50W的、电的高压点火脉冲；
-在作为电极的所述挡板（10）与所述中心管（1）之间形成了环状的高压火花放电间隙，在该高压火花放电间隙上面在所述气云的区域中构成热的等离子。
2.按权利要求1所述的点火***，
其特征在于，
在所述中心管（1）的朝向燃烧器喷口的一侧上，所述电极相对于所述引燃燃烧器通过被分为两个管件的金属的中心管（1）得到了电的绝缘，并且所述管件通过管状的、陶瓷的绝缘体来机械地连接。
3.按权利要求2所述的点火***，
其特征在于，
所述中心管（1）被用作为支座，该支座用于被绝缘的高压点火线缆（8），其中所述高压点火线缆（8）的、金属的端部与所述中心管（1）的、处于燃烧器喷口附近的管件相连接。
4.按前述权利要求中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述中心管（1）在该中心管的内部空间中被用惰性气体来扫气，并且在其背向所述燃烧器喷口的端部上利用光学的、用于火焰监控机构（6）的观览机构来进行封闭。
5.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述等离子体具有拱顶的构造。
6.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述挡板（10）作为旋入件构造在所述可燃气体通道（2）中。
7.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述可燃气体通道（2）具有陶瓷的绝缘的衬板（9）。
8.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
在所述引燃燃烧器（22）与所述主燃烧器（23）之间布置了由水流经的冷却件（5）。
9.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
在所述主燃烧器（23）的燃料通道（18）与氧气通道（13）之间布置了一种内部的水冷却件（7）。
10.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述主燃烧器（23）向外被由水流经的冷却件（16）所包围。
11.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述主燃烧器（23）的氧气通道（13）在其朝向燃烧器喷口的端部上配设了至少一条分流棱边（20、21）。
12.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述引燃燃烧器（22）与所述主燃烧器（23）以能够松开的方式彼此相连接。
13.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述引燃燃烧器（22）同心地被涡流本体支撑管（19）所包围，并且所述涡流本体支撑管支承着涡流本体（14），它们伸入到所述主燃烧器的氧气通道（13）中。
14.按权利要求1至3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
在所述主燃烧器（23）的燃料通道（18）中用于粉末状的燃料的输送管路（15）一直通到所述燃烧器喷口。
15.按权利要求1到3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
在所述主燃烧器（23）的燃料通道（18）中用于液态的燃料的、用喷嘴进行封闭的输送管路（15）一直通到所述燃烧器喷口。
16.按权利要求1到3中任一项所述的点火***，
其特征在于，
所述主燃烧器（23）具有用于高热值的气体的环形通道（18），并且在所述环形通道（18）中布置了至少一个涡流本体。
17.按权利要求1到3中任一项所述的点火***，
其特征在于，所述气化装置是气流式气化反应器。
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