提高在内部燃烧室中粉状燃料浓度的系统技术方案

一种用于粉状燃料喷嘴的预点火导管(10)，所述预点火导管包括具有相对的第一端部和第二端部的管道(16)，所述第一端部配置成面向点火器(20)的出口。所述导管进一步包括锥形集中器(12)，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间。所述预点火导管用作粉状燃料喷嘴(14)内的点火室。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提高在内部燃烧室中粉状燃料浓度的系统
本专利技术的实施例大体上涉及粉状燃料发电装置(工厂)。某些实施例涉及用于增加粉状燃料燃烧器的预点火导管中的粉状燃料浓度的系统和方法。
技术介绍
粉状燃料发电装置最终通常燃烧油或天然气来点燃待燃烧的粉状燃料，例如煤。应理解，这样会消耗大量油和天然气。为了减少所述消耗，已经开发出等离子体点火系统来代替油或气体点火系统。更确切地说，许多等离子体点火系统使用多级点火技术，即“逐级”点火技术来点燃粉状燃料。在逐级系统中，采用相对较长的粉状燃料喷嘴，所述燃料喷嘴包括位于喷嘴内的至少一个并且通常为两个或更多个点火室。更确切地说，在所述系统中，含有粉状燃料的一次气流通过等离子体发生器的作用点燃，以在第一点火室中产生等离子体云，从而产生“第一级”粉状燃料火焰。之后，第一级火焰在第二级点火室中点燃含有一次气流的粉状燃料，从而形成“第二级”粉状燃料火焰。最后，被点燃的燃料进入熔炉中并且与通过燃烧器供应的燃烧空气中的氧气反应，从而形成最终级火焰。通常，点火室中的粉状燃料浓度由位于粉状燃料喷嘴的弯头部分中的导向板(guideplate)决定。更确切地说，所述导向板使粉状燃料流和一次空气流对准，使得它们平行于等离子体云。所述导向板还通过离心分离效应将粉状燃料集中在燃烧器和等离子体云的中心轴线附近。这反过来又增加了进入点火室中的粉状燃料浓度，因此促进点火。但是由于粉状燃料喷嘴内的空间限制，因此无法在不影响点火性能的情况下容易地增加点火室中的粉状燃料浓度。因此，需要一种用于与当前可用系统不同的增加粉状燃料浓度的系统和方法。
技术实现思路
在实施例中，一种用于粉状燃料喷嘴的预点火导管包括具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部配置成面向点火器的出口。所述导管进一步包括锥形集中器，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间。所述预点火导管用作所述粉状燃料喷嘴内的点火室。在另一个实施例中，一种用于燃烧器的粉状燃料喷嘴包括具有出口的点火器以及预点火导管，所述预点火导管包括：具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部配置成面向所述点火器的所述出口；以及锥形集中器，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间。所述预点火导管用作所述粉状燃料喷嘴内的点火室。在又一个实施例中，一种用于粉状燃料喷嘴的预点火导管包括：具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部配置成面向点火器的出口；以及锥形集中器，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间。所述管道进一步包括用于接收点火源的点火入口。附图说明参照附图阅读以下非限制性实施例的描述将更好地理解本专利技术，其中：图1示意性地示出根据本专利技术实施例的粉状燃料喷嘴和预点火导管。图2A示意性地示出根据本专利技术另一个实施例的具有偏心锥形集中器的预点火导管的端视图。图2B示意性地示出图2A所示预点火导管的剖视侧视图。图3A示意性地示出根据本专利技术另一个实施例的具有锥形集中器的预点火导管的端视图。图3B示意性地示出图3A所示预点火导管的剖视侧视图。图3C示意性地示出图3A所示预点火导管的另一侧视图。图4A到图4C以图示形式示出根据本专利技术实施例，预点火导管中的粉状燃料和空气浓度基于点火器间距和集中器几何形状改变。图5示意性地示出根据本专利技术实施例的包括倾斜机构的粉状燃料喷嘴和预点火导管。图6A和图6B是根据本专利技术实施例的包括点火器入口的预点火导管的平面图和透视图。具体实施方式下文将详细地参照本专利技术的示例性实施例，这些示例性实施例的示例将参照附图说明。在任何可能情况下，附图中所用的相同参考字符是指相同或类似部分。尽管本专利技术的实施例描述成适于与粉煤燃烧器一起使用，但是本专利技术的实施例可以适用于各种燃料，例如化石燃料或生物质。因此，本说明书中所使用的术语“粉状燃料”或“PF”包括但不限于上述示例性燃料。此外，尽管实施例描述为配置成与等离子体发生器/火炬(torch)一起使用，但是实施例可以与其他点火器例如油/气体点火器，例如油/气枪或“微型”油/气燃烧器一起使用。此外，实施例可以同样适用于多级点火系统例如逐级点火系统或单级系统。现在参照图1和2，其中示出配置用于逐级点火系统中的本专利技术实施例。如图所示，所述实施例包括预点火导管10，所述预点火导管位于粉状燃料喷嘴14内。预点火导管10包括锥形集中器12和管道16。在使用中，聚集的粉状燃料例如粉煤由喷嘴弯头部分中的导向板15提供，所述导向板将粉状燃料引向点火器/等离子体发生器20和预点火导管10。也就是说，所述导向板15引导粉状燃料和一次空气的流动，使其大体上平行于点火器并且将其集中在点火器和燃烧器的中心轴线附近。在某些实施例中，还可以通过使用喷射器(kicker)17将聚集的粉状燃料引向点火器20和导管10。所述聚集的粉状燃料之后进入位于管道16上游的锥形集中器12中。锥形集中器12用于有效地收集所述聚集的粉状燃料并且将其转送到管道16中并在其中点燃。本专利技术的实施例通过使用锥形集中器和/或喷嘴14、管道16、锥形集中器12和点火器/等离子体发生器20之间的一个或多个几何关系来提高预点火导管中粉状燃料的浓度。鉴于预点火导管中粉状燃料的浓度提高，在实施例中，本专利技术的预点火导管本身用作粉状燃料喷嘴内的点火室。结果，可以通过包括本专利技术预点火导管和单个常规点火室，例如图1中的点火室26的喷嘴来实现逐级系统。再次参照图1，如上所述，本专利技术使用锥形集中器12。集中器12具有大体均匀形状的圆锥体，所述圆锥体具有连续周向边缘部分13，在实施例中，所述边缘部分与点火器/等离子体发生器出口23相距大体均匀距离S。所述集中器通过例如焊接来操作性地连接到管道16，或者在其他实施例中，所述集中器可以与管道16一起形成为整体结构。在某些实施例中，锥形集中器12具有约5°到约45°之间，并且进一步地，约15°到约30°之间的集中器角度β，以优化压力降、集中器侵蚀和粉状燃料浓度。更确切地说，已经确定如果集中器角度β<15°，则压力降和侵蚀最小，但是预点火导管中的粉状燃料浓度降低。如果角度β>30°，则粉状燃料浓度增大，但压力降和侵蚀增加。因此，在某些实施方案中，上述范围优化了这些参数。但是应理解，在其他实施例中，可以采用与上述不同的集中器角度，只要适当地优化上述因素即可。现在参照图2A和图2B，在实施例中，锥形集中器32可以具有偏心/斜圆锥形状。如图所示，连续周向边缘部分36从较短的锥形部分31延伸到较长的伸出锥形部分33。在所述实施例中，集中器角度β改变，例如，所述角度可以从较长部分33处的约45°过渡到较短部分31处的较小角度。在所述实施例中，所述角度β同样为约5°到约45°之间。通过改变所述锥体的长度和形状，可以从粉状燃料浓度较高的区域收集粉状燃料并且收集较少粉状燃料浓度低的一次空气。换言之，偏心/倾斜形锥体可以用于收集一次空气量较少的更大量粉状燃料并且将其输送到管道38中燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于粉状燃料喷嘴的预点火导管，所述预点火导管包括：具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部面向点火器的出口；锥形集中器，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间；并且其中所述预点火导管用作粉状燃料喷嘴内的点火室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.09 US 15/177,6501.一种用于粉状燃料喷嘴的预点火导管，所述预点火导管包括：具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部面向点火器的出口；锥形集中器，所述锥形集中器用于收集粉状燃料并且将其转送到所述管道中点燃，所述锥形集中器固定到所述第一端部并且位于所述点火器的所述出口与所述管道之间；并且其中所述预点火导管用作粉状燃料喷嘴内的点火室。2.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述锥形集中器包括偏心锥体。3.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述锥形集中器具有包括不连续部分的周向边缘部分。4.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述锥形集中器位于距所述点火器出口约50mm到约150mm的距离处。5.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述粉状燃料喷嘴具有内径D，并且所述预点火导管的所述管道具有内径d；并且如果D>500mm，则d≥D/2。6.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述粉状燃料喷嘴具有内径D，并且所述预点火导管的所述管道具有内径d；并且其中500mm≤D≤600mm，则250mm≤d≤300mm。7.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述粉状燃料喷嘴具有内径D，并且所述预点火导管的所述管道具有内径d；并且其中如果D>600mm，则d≤D/2。8.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述粉状燃料喷嘴具有内径D，并且所述预点火导管的所述管道具有内径d，并且d≤2D/3。9.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述预点火导管的所述管道具有内径d，并且所述点火器的所述出口具有外径P，并且d≥P。10.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述粉状燃料喷嘴具有内径D，并且所述预点火导管具有总长度L，并且L≥D。11.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述锥形集中器具有介于5度到45度之间的锥角β。12.根据权利要求12所述的预点火导管，其中锥角β介于15度到30度之间。13.根据权利要求1所述的预点火导管，其中所述锥形集中器具有内径M，并且所述预点火导管的所述管道具有内径d，并且d×1.1≤M≤d×1.3。14.一种用于具有内径D的燃烧器的粉状燃料喷嘴，所述喷嘴包括：点火器，所述点火器具有出口；预点火导管，所述预点火导管包括：具有相对的第一端部和第二端部的管道，所述第一端部配置成面向所述点火器的所述出口；以及锥形集中器，所述锥形集中器用于收集...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·里斯提克，K·J·哈特，F·M·克卢格，
申请(专利权)人：通用电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH