CN106287810A - 组合式点火器火花和火焰杆 - Google Patents
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Abstract
本文中公开了一种用于在燃烧室中点燃火焰的点火系统,其包括装固于燃烧室的风箱壁的导管;其中导管包括用于将燃料输送至燃烧室的燃料导管;以及具有第一端和第二端的单个点火器和火焰杆组件;其中第一端包括高能点火器末端;其中第二端与电功率源电连通;其中电功率源包括火花变压器,其包括一次绕组和二次绕组;火焰监测点火器;其中火焰监测点火器与接地触点且与二次绕组的低电压侧直接电连通;其中火焰监测点火器设置在二次绕组的低电压侧与接地触点之间;以及瞬变电压抑制器,其设置成与火焰监测点火器并联。
Description
技术领域
本公开涉及一种组合式点火器火花和火焰杆。具体而言,本公开涉及用于焚烧化石燃料的燃烧室的组合式点火器火花和火焰杆。
背景技术
为了开始焚烧化石燃料的燃烧室内的燃烧过程(如在工业和公共事业锅炉中发现的),合乎需要的是具有能量源来开始燃烧室内的燃料和空气的自保持燃烧反应。当前的实践在于使用用于燃烧室的若干燃料进气隔间中的各个的、0.5到20百万Btu/hr的输入之间的大小的轻燃料油、天然气或丙烷点火器。
点火器具有专用燃料和空气供应和能量源,典型地是火花塞,以产生火焰。在操作中,燃料和空气引入至点火器,并且火花提供能量来开始自保持反应,其保持点火器焚烧。点火器操作的证明通过使用火焰检测器来建立,如,通常与点火器集成的火焰杆、热感测装置或光学传感器。
一旦证明点火器操作,则用于燃烧室的主燃料和空气可通常在利用点火器预热燃烧室之后引入。来自点火器(点火器火焰)的能量允许主燃料和空气的燃烧反应开始。大体上,一旦主燃料和空气被点燃,则燃烧反应自保持,并且点火器可关闭。然而,在一些情况下,如,由于主燃料的低挥发性,需要使点火器开启,以便保持主燃烧反应继续。在其它情况下,使点火器连续地焚烧,如可由安全法规要求的。
出于安全性原因,重要的是,点火器根据命令可靠地开始焚烧,并且能够确认的是,点火器产生火焰来确保主燃料和空气的安全燃烧。点火器的故障可导致未焚烧的主燃料和空气的不安全累积,导致大规模爆炸损坏。
在一种类型的焚烧煤的锅炉单元中,一个或更多个相对高容量的油焚烧器(加热枪)由一个或更多个油或气体焚烧的点火器开始,以预热燃烧室。一旦将燃烧室带至适当的启动温度,则煤喷嘴由油或气体焚烧的点火器或由加热枪它们自身点燃。
在较高锅炉负载下,即,当由煤喷嘴供应的煤的量极大时,燃烧室典型地可保持粉碎煤的稳定燃烧。然而,当负载降低并且煤供应由此减少时,粉碎煤火焰的稳定性也降低,并且因此习惯作法在于使用点火器或加热枪来保持燃烧室中的火焰,因此避免燃烧室中的未焚烧煤尘的累积和相关联的爆炸危险。
安装在燃烧室的风箱隔间中的点火器的某些部分经受相对高的温度,典型地为大约500华氏度或更高。在一些常规点火器中,存在将能量供应至点火器火花元件的点火器线可由于高温而烧尽的风险,尤其是在不足的冷却空气供应至点火器时。
燃料和空气(燃烧混合物)的点火器的喷雾由雾化器产生。焚烧油的点火器中使用的由常规雾化器产生的喷雾经常具有太多的大液滴,导致了火焰的基部处的不足的氧。不足量的氧导致过多的烟形成,导致了来自烟囱的不可接受的不透明度。
上文介绍的常规点火器不论使用什么类型的点火器燃料都包括一些种类的火焰感测装置,其可为机械或光学的。此类火焰感测装置的输出传输至控制室,其中,基于感测的火焰作出操作决定。如果在预计存在点火器火焰时检测到没有点火器火焰,则修理人员仅基于火焰不存在的信息来开始修理未执行的点火器。缺乏火焰可归因于故障点火器燃料供应源、故障点火器压缩空气或故障点火器火花源中的任一个。此外,火焰可实际上存在,并且火焰检测器自身可发送错误的缺乏火焰的信号。
图1(A)绘出了安装在焚烧化石燃料的蒸汽发生器(未示出)的风箱中的一个中的现有的市售点火器火花和火焰杆系统200的一个实施例。图1示出了两个杆—火焰杆系统210和火花延伸组件系统215。点火器火花和火焰杆系统200安装在装固于风箱壁205的导管201内。点火器火花和火焰杆系统200包括火焰杆系统210、火花延伸组件系统215、压缩空气导管225、共线并且设置在压缩空气导管225内的燃料导管230、设置在压缩空气导管225的终端处的非流线形体240,以及设置在非流线形体240内的雾化器235。
火花延伸组件系统215包括具有外陶瓷绝热涂层的实心导线,使得火花延伸组件系统215能够在高于1000华氏度的温度下幸存。火花延伸组件系统215还包含图1(B)中所示且在下面详细论述的电路。优选由不锈钢制成但其可为任何其它传导性金属的实心导线连接于终端255处的外部电功率源(图中未示出)。高能点火器末端220在火花延伸组件系统215的相对端处。实心导线从电源接收电流,并且将电流传导至高能点火器末端220,这产生火花来点燃由雾化器235释放的压缩空气和燃料的喷雾混合物。压缩空气导管225便于将压缩空气输送至高能点火器末端220。压缩空气的使用便于在由火花接触时压缩空气燃料混合物的快速点燃。高能点火器末端可为火花塞,或作为备选,其可为焊接于实心导线的金属按钮。火花在按钮与地极(本文中中也称为电极)之间发生。按钮允许火花的精确定位。
图1(B)和1(C)详述了分别用于火花延伸组件系统215和火焰杆系统210的电路。火花延伸组件系统215用于通过横跨设置在熔炉中的一对电极生成火花来引发熔炉中的火焰。关于图1(B),用于火花延伸组件系统215的电路包括与火花变压器250电连通的交流电源252,火花变压器250包括一次绕组254和二次绕组256。二次绕组256与火花延伸杆216电连通,火花延伸杆216继而与包括两个电极的高能点火器末端220连通。如在图1(B)中所见,两个电极由空气隙与彼此分开,其中并未与火花变压器直接电连通的电极接地。二次绕组256的低电压端也接地。
交流电源252生成电流,其经由火花变压器传输至高能点火器末端220。该电流在手动促动时生成(因为期望在熔炉中开始燃烧)。由于高电压(例如,大于1000伏,优选大于5000伏),故火花在高能点火器末端220处的两个电极之间的空气隙中产生。火花点燃熔炉(未示出)中的空气燃料混合物,由此容许空气燃料混合物的燃烧。
图1(B)中绘出了用于火焰杆系统210的电路。火焰杆系统210用于指示在熔炉的操作期间火焰的缺乏。火焰杆系统210包括火焰监测杆270、火焰监测传感器265、火焰监测点火器272和接地触点274,它们所有都与彼此电连通。
在操作中,火焰杆系统210充电至大约40伏DC,允许最佳信噪比。当火焰离子与火焰监测杆270相互作用时,电压降低和升高。这些电压波动由火焰监测传感器265测量。火焰监测点火器272为完整的点火系统,其包含电火花源、自稳定焚烧器装置、火焰检测和燃料输入监测系统。火焰监测点火器304在烃燃料的燃烧期间利用离子和带电颗粒的产生。由于这些颗粒的存在,故烃燃料火焰将导电。
当DC电势横跨火焰放置时,电流流动在与火焰脉冲相同的频率下改变。火焰监测点火器272通过将DC电势强加在称为火焰杆的与火焰接触的电极上来操作。当存在"无火焰"时,DC电压保持在原强加水平处,并且没有电流流动。当存在"火焰"时,DC电压在电流流动时降低,生成AC反馈信号。该AC信号由火焰监测点火器电子装置过滤、放大和修改,以驱动火焰指示继电器。如果构件故障发生(例如,火焰杆或信号引线中的短路,或外部AC干扰),则"无火焰"指示将发生。"无火焰"信号的指示大体上引导人们经由开关(未示出)促动火花延伸组件系统215,这重启点火过程。
如从图1(A)所见,大多数现有的市售点火器火花和火焰杆系统具有两个或更多个突出的杆组件,用于火花点火和用于火焰感测和证明。这些突出的杆有时在外观上是相同的。这些突出的杆中的各个使用内部支座(stand-off)、外部连接器组件、外部线系,并且要求专用导管和线延伸回至点火器控制柜。
用于两个突出杆的这些支承元件中的一些的消除将降低制造成本,提高制造速度,并且还消除与各种点火器功能相关联的上文详述的问题中的一些。
发明内容
本文中公开了一种用于在燃烧室中点燃火焰的点火系统,其包括装固于燃烧室的风箱壁的导管;其中导管包括用于将燃料输送至燃烧室的燃料导管;以及具有第一端和第二端的单个点火器和火焰杆组件;其中第一端包括高能点火器末端;其中第二端与电功率源电连通;其中电功率源包括火花变压器,其包括一次绕组和二次绕组;火焰监测点火器;其中火焰监测点火器与接地触点且与二次绕组的低电压侧直接电连通;其中火焰监测点火器设置在二次绕组的低电压侧与接地触点之间;以及瞬变电压抑制器,其设置成与火焰监测点火器并联。
本文中还公开了一种方法,其包括将压缩空气和燃料的混合物从燃料导管排放到燃烧室中;以及将火花从点火系统排放到燃烧室中,其中点火系统包括具有第一端和第二端的单个点火器和火焰杆组件;其中第一端包括高能点火器末端;其中第二端与电功率源电连通;其中电功率源包括火花变压器,其包括一次绕组和二次绕组;火焰监测点火器;其中火焰监测点火器与接地触点且与二次绕组的低电压侧直接电连通;其中火焰监测点火器设置在二次绕组的低电压侧与接地触点之间;以及瞬变电压抑制器,其设置成与火焰监测点火器并联。
附图说明
图1(A)绘出了安装在焚烧化石燃料的蒸汽发生器的风箱中的现有市售点火器火花和火焰杆的一个实施例。系统包括两个杆—点火器火花杆和火焰杆;
图1(B)绘出了用于点火器火花杆系统的电路;
图1(C)绘出了用于火焰检测杆系统的电路;
图2绘出了常规焚烧化石燃料的发电系统;
图3(A)示出了火花和火焰杆的组合通过将火花变压器二次绕组与地极隔离并且将火焰监测点火器杆输入连接于火花变压器二次绕组的低电压侧来实现。瞬变电压抑制器(TVS)放置成与火焰监测点火器输入并联。
图3(B)绘出了用于火花和火焰杆的组合的电路;以及
图4绘出了离子火焰监测侧点火系统。
具体实施方式
本文中公开了点火器和火焰杆,其包括用于火花点火和用于火焰感测和证明的单个突出的杆组件。系统不包括其它火花点火杆或火焰检测杆。由于装置包括单个突出的杆组件来收纳火花点火和火焰感测功能两者,故其消除了至少一个内部支座、一个外部连接器组件、一个外部线系以及典型地延伸回至点火器控制柜的一个专用导管和线。除减少内部部分的数量之外,其还使制造加速,从而降低制造的成本。还消除了与附加电路相关联的问题。
电火花是燃烧装置中的燃料点火的典型引发源。高压自由空气火花可以可靠地点燃高发热值气体和轻(馏出物)油。高能表面分流电弧(高能电弧(HEA))点火器用于可靠地点燃馏出物和重(残余)油。选择的系统的类型取决于燃料可用性和成本。高质量气体和馏出物油对于点火系统和对于锅炉加热是优选的,因为此类气体和油更容易在冷熔炉中处理和更清洁燃烧。安全性考虑指示了由于其相对低的点火能量,故仅有限量的燃料暴露于电火花。从该初始燃料输入释放的热接着变为用于不同和/或较大的燃料输入(例如,引导物)的点火能量。基本上,点火系统通过点火能量的递增增加来提供从火花到主燃料焚烧的受控过渡。
如可从前述论述看到的,燃烧系统(例如,蒸汽发生器如锅炉)在极大程度上取决于用于安全启动和关闭操作的它们的点火系统。对确保可靠且安全的焚烧状态的需要引起了从简单点火器到高度复杂的点火系统的演进。复杂的点火系统大体上显示以下特征:a)定时火花点火顺序,b)用以产生湍流燃料/空气混合和足够的热气体再循环来确保火焰稳定性的装置,c)用以检测和监测点火器火焰的装置,以及d)用以监测点火器燃料流作为点火器热能释放的指示的装置。
现在参照附图,并且更具体参照图2,绘出了常规焚烧化石燃料的发电系统,其大体上由附图标记10表示,具有安装在其中的本文中公开的点火器的优选实施例。应当理解的是,点火器可用于除图2中绘出的之外的工业或公共事业设施中。焚烧化石燃料的发电系统10包括焚烧化石燃料的蒸汽发生器12和空气预热器14。
焚烧化石燃料的蒸汽发生器12包括焚烧器区域。以本领域技术人员公知的方式开始化石燃料和空气的燃烧在焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的焚烧器区域16内。为此,焚烧化石燃料的发生器12设有常规焚烧系统18。
焚烧系统18包括壳体,优选呈风箱20的形式。风箱20包括多个隔间,均标为22。以常规方式,隔间22中的一些设计成用作燃料隔间,化石燃料从该燃料隔间喷射到焚烧器区域16中,而隔间22中的其它隔间设计成用作空气隔间,空气从该空气隔间喷射到焚烧器区域16中。化石燃料由常规燃料供应器件供应至风箱20,其为了保持附图中的图示的清楚而未示出。出于实现喷射燃料的燃烧的目的喷射到焚烧器区域16中的空气中的至少一些从空气预热器14通过导管24供应至风箱20。
开始化石燃料和空气的燃烧在焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的焚烧器区域16内。由化石燃料和空气的该燃烧产生的热气体在焚烧化石燃料的蒸汽发生器12中向上升高。在焚烧化石燃料的蒸汽发生器12中的其向上移动期间,以本领域技术人员公知的方式,热气体发出热至流过管(为了保持附图中的图示的清楚而未示出)的流体,该管以常规方式作为焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的所有四个壁的内衬。接着,热气体流过焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的水平通路26,其继而通向焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的后气体通路28。尽管图2中未示出,但应当理解的是,水平通路26将通常具有适当提供在其中的一些形式的传热表面。类似地,如以30和32示出的传热表面适合地设在气体通路28内。在穿过后气体通路28期间,热气体放出热至流过传热表面的管的流体。
在从焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的后气体通路28离开时,热气体传送至空气预热器14。为此,焚烧化石燃料的蒸汽发生器12从其离开端34借助于管道机件36连接于空气预热器14。在穿过空气预热器14之后,现在相对较冷的热气体进一步引导至常规处理设备,该常规处理设备为了清楚而未示出。
焚烧化石燃料的蒸汽发生器12设有本文中公开的点火器的优选实施例。图3(A)示出了安装在图2的焚烧化石燃料的蒸汽发生器12的风箱中的一个中的点火器315。应当理解的是,焚烧化石燃料的蒸汽发生器12以及任何其它工业或公共事业设施可设有本文中公开的任何期望数量的点火器。
在图3(A)中,点火器315安装在装固于风箱壁305的导管301内。点火器315包括点火器和火焰杆302、压缩空气导管325、共线且设置在压缩空气导管325内的燃料导管330、设置在压缩空气导管325的终端处的非流线形体340,以及设置在非流线形体340内的雾化器335。
点火器和火焰杆组件315将其它市售点火器的单独的火花杆和火焰杆组合成单个火花和火焰杆302,其包括具有外陶瓷绝热涂层的实心导线,使得点火器和火焰杆组件315能够在大于1000华氏度的温度下幸存。实心导线优选由不锈钢制成,但其可为任何其它传导金属,并且与外部电功率源355电连通。高能点火器末端320在点火器和火焰杆组件315的相对端处。实心导线从电源接收电流,并且将电流传导至高能点火器末端320,这产生火花来点燃由雾化器335释放的压缩空气和燃料的喷雾混合物。
点火器和火焰杆组件315组合图1的单独的火花杆和火焰杆。因此,其使火花生成(从市售点火器的火花杆)的功能与市售点火器的火焰杆的火焰监测能力组合。单个点火器和火焰杆组件315中的火花生成能力与火焰检测能力的组合通过下文详述的外部电功率源355的设计而为可能的,外部电功率源355与点火器和火焰杆组件315电连通。
电功率源355在图3(A)中绘出。图3(A)示出了火花杆和火焰杆的组合通过将火花变压器二次绕组与地极隔离并且将火焰监测点火器杆输入连接于火花变压器二次绕组的低电压侧来实现。瞬变电压抑制器(TVS)放置成与火焰监测点火器输入并联。
图3(B)绘出了用于组合的点火器和火焰杆组件315的电路。现在参照图3(A)和3(B),组合式点火器和火焰杆组件315包括火花变压器307、瞬变电压抑制器310、火焰监测点火器304和接地触点312,它们所有都与彼此电连通。如图3(A)和3(B)中所见,电功率源355设计成通过将火焰监测点火器304置于火花变压器二次绕组306的低电压侧与接地触点312之间来将火花变压器二次绕组306与地极312隔离。
火花变压器307包括一次绕组308和二次绕组306。一次绕组308与交流电源电连通(见图3(B)),而二次绕组的低电压侧与火焰监测点火器304和瞬变电压抑制器310电连通。二次绕组的高电压侧与点火器杆302电连通。
瞬变电压抑制器310与火焰监测点火器304并联安装,以传送火花电流。瞬变电压抑制器可用于防止电气过应力(如,由静电放电、感应负载切换和感应闪电引起的电气过应力)引起的非常快速且通常破坏性的电压尖峰。这些快速过电压尖峰存在于所有分配网络上,并且可由内部或外部事件引起。火焰监测点火器304的直流(DC)偏压将具有经由瞬变电压抑制器310至点火器和火焰杆组件315的路径。
在示例性实施例中,瞬变电压抑制器为稳压二极管。稳压二极管设置为一值,其在生成的电压大于该设置值时保护火焰监测点火器304免受损坏。在示例性实施例中,稳压二极管具有大于离子火焰监测装置的40伏(V)火焰杆偏压的击穿电压,以避免干扰火焰监测。例如,在开关(未示出)触动来开始高能点火器末端320的电极之间的火花时,由电功率源355生成的电压大于1000V。设置成略大于40V的值(例如,42V)的稳压二极管防止由高压(例如,大于1000V)生成的电流短路或以其它方式损坏离子火焰监测装置304。
火焰监测点火器304(也称为离子火焰监测(IFM)点火器或和离子火焰监测(IFM)装置)大体上用在切向和水平的焚烧系统中。火焰监测点火器304为完整的点火系统,其包含电火花源、自稳定焚烧器装置、火焰监测,以及燃料输入监测系统。高压火花或高能电弧源可用于点火。范围从焦炉煤气到丁烷或2号燃料油的任一气体与该类型的系统一起使用。火焰检测还利用火焰监测点火器装置实现。流动开关监测燃料输入。图4示出了典型的火焰监测点火器304。
火焰监测点火器304在烃燃料的燃烧期间利用离子和带电颗粒的产生。由于这些颗粒的存在,故烃燃料火焰将导电。湍流火焰的另一个特征在于它们以一定恒定频率连续地脉动。生成的离子和带电颗粒的数量随火焰脉动而变化。因此,火焰的传导性也随火焰的脉动而变化。
当DC电势横跨火焰放置时,电流流动在与火焰脉冲相同的频率下改变。火焰监测点火器304通过将DC电势强加在称为火焰杆的与火焰接触的电极上来操作。当存在"无火焰"时,DC电压保持在原强加水平处,并且没有电流流动。当存在"火焰"时,DC电压在电流流动时降低,生成AC反馈信号。该AC信号由火焰监测点火器电子装置过滤、放大和修改,以驱动火焰指示继电器。电子装置设计成故障安全的。如果构件故障发生(例如,火焰杆或信号引线中的短路,或外部AC干扰),则"无火焰"指示将发生。开关(未示出)接着可手动地按下,以触动横跨高能点火器末端320的电极的火花。
在示例性实施例中,单杆构思可通过将离子火焰监测装置如Alstom诊断火焰指示器(DFI-100)置于火花变压器二次绕组低电压侧与接地触点之间来实现。(多个)瞬变电压抑制器与火焰监测装置并联安装来传送火花电流。关于该构造,瞬变电压抑制器提供用于火花变压器电流的接地路径。当无火花时,离子火焰监测装置具有穿过变压器二次绕组用于火焰监测的路径。瞬变电压抑制器具有高于离子火焰监测装置的40伏(V)火焰杆偏压的击穿电压,以避免干扰火焰监测。
在一个示例性操作方法中,点火器和火焰杆组件315充电至大约40伏的DC,允许最佳信噪比。在火焰离子与点火器和火焰杆组件315相互作用时,电压降低和升高。这些电压波动按照AC反馈信号测量。如上文提到的,该AC信号由火焰监测点火器电子装置过滤、放大和修改,以驱动火焰监测点火器装置304,其接着驱动一定量的空气和燃料从雾化器335喷射,以及高能点火器末端320处的火花的生成。
该构思设想用于呈管和侧构造两者的气体点火器。这包括3英寸到5英寸的非流线形体、3英寸的涡流板和6英寸的侧点火器设计。将注意的是,尽管大体上主要使用气体,但该高压火花点火方法可用于轻油点火器,并且有时且在客户要求时被指定。单杆设计导致了高于30%的成本节省和额定输出[MBtu/hr]的增加和改进的火焰信号。设计减少了对空气流的阻碍、改进了再循环,并且允许了更好的总体空气分布来用于点火目的,同时消除了整个离子火焰监测棒和线系组件。在测试期间看到,对于具有公开的单个点火器和火焰杆组件315的系统,顶端点火器能力相比于改为使用具有两个杆(点火器火花杆和火焰杆)的常规点火器的相当的装置提高了10%到15%。
本发明以以下非限制性实例实施。
实例
进行该实例来证实燃烧系统中的公开的单个点火器和火焰杆组件的功能。测试使用Alstom点火器控制柜和Critical Technologies Lab的demo 3"非流线形体点火器来执行。火花变压器从点火器柜除去并且置于绝缘表面上。由于变压器二次绕组通常通过其安装螺钉接地,故从柜除去变压器使变压器二次绕组与地极隔离。变压器主线延伸成保持连接。
半导体上的1SMB43AT3G瞬变电压抑制器连接在变压器接地连接与柜地极之间。瞬变电压抑制器选择基于可用的现有部分作出,并且不应当认作是用于商业设计的建议。诊断火焰指示器(DFI)火焰杆输入连接于变压器接地连接。
在将点火器控制柜变为上述构造之前,利用直接地连接于火焰杆的DFI执行火焰测试,以提供基准点。
使用手持式丙烷火炬来将火焰施加在火焰杆与地极之间。由DFI测得的值如下:
密度=40%
AC=14%
频率=130Hz。
柜接着变为上述测试构造。火焰测试以以下结果重复:
密度=36%
AC=18%
频率=130Hz。
该测试确认了用以在通过火花变压器二次绕组连接于火焰杆时检测火焰的DFI能力。功率在10秒的间隔内施加于火花变压器一次绕组。这是点火器启动期间的典型火花持续时间。当施加功率时,在火花/火焰杆与地极之间存在强蓝色火花。
10秒的火花重复若干次,并且火焰再次施加于火花/火焰杆。当施加火焰时,DFI能够利用类似于在所述测试中获得的那些的读数来检测火焰。
该测试确认了DFI将不在处于测试构造时由高压火花损坏。
将注意的是,本文中所述的所有范围包括端点。来自不同范围的数值能够组合。
过渡用语包括包含了过渡用语"由…构成"和"基本上由…构成"。
用语"和/或"包括"和"以及"或"两者。例如,"A和/或B"解释为A、B或A和B。
尽管参照一些实施例描述了本发明,但本领域技术人员将理解的是,可作出各种变化并且等同物可替换其元件,而不脱离本发明的范围。此外,可作出许多改型来使特定情形或材料适于本发明的教导,而不脱离其基本范围。因此,意图是,本发明不限于公开为构想用于执行本发明的最佳模式的特定实施例,而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施例。
Claims (9)
1.一种用于在燃烧室中点燃火焰的点火系统,包括:
装固于所述燃烧室的风箱壁的导管;其中所述导管包括:
用于将燃料输送至所述燃烧室的燃料导管;以及
具有第一端和第二端的单个点火器和火焰杆组件;其中所述第一端包括高能点火器末端;其中所述第二端与电功率源电连通;其中所述电功率源包括:
火花变压器,其包括一次绕组和二次绕组;
火焰监测点火器;其中所述火焰监测点火器与接地触点且与所述二次绕组的低电压侧电连通;其中所述火焰监测点火器设置在所述二次绕组的所述低电压侧与所述接地触点之间;以及
瞬变电压抑制器,其设置成与所述火焰监测点火器并联。
2.根据权利要求1所述的点火系统,其特征在于,所述单个点火器和火焰杆组件操作成在所述燃烧室中生成火花,并且感测和/或监测所述燃烧室中的火焰。
3.根据权利要求1所述的点火系统,其特征在于,所述火焰监测点火器为诊断火焰指示器,其包括电火花源、自稳定焚烧器装置、火焰监测以及燃料输入监测系统。
4.根据权利要求1所述的点火系统,其特征在于,所述燃料导管共线并且设置在压缩空气导管内。
5.根据权利要求4所述的点火系统,其特征在于,所述点火系统还包括设置在所述压缩空气导管的终端处的非流线形体和设置在非流线形体内的雾化器。
6.根据权利要求1所述的点火系统,其特征在于,所述系统不包括其它火花点火杆或火焰检测杆。
7.根据权利要求1所述的点火系统,其特征在于,所述高能点火器末端为焊接于传导性金属杆的金属按钮。
8. 一种方法,包括:
将压缩空气和燃料的混合物从燃料导管排放到燃烧室中;以及
将火花从点火系统排放到所述燃烧室中,其中所述点火系统包括:
具有第一端和第二端的单个点火器和火焰杆组件;其中所述第一端包括高能点火器末端;其中所述第二端与电功率源电连通;其中所述电功率源包括:
火花变压器,其包括一次绕组和二次绕组;
火焰监测点火器;其中所述火焰监测点火器与接地触点且与所述二次绕组的低电压侧直接电连通;其中所述火花监测点火器设置在所述二次绕组的所述低电压侧与接地触点之间;以及
瞬变电压抑制器,其设置成与所述火焰监测点火器并联。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述单个点火器和火焰杆组件操作成感测和/或监测所述火焰。
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|---|---|---|---|---|
| CN109357283A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-02-19 | 北京首钢国际工程技术有限公司 | 一种用于辐射管烧嘴的智能点火装置及方法 |
| CN110371927B (zh) * | 2019-07-22 | 2023-04-25 | 张家港氢云新能源研究院有限公司 | 一种天然气重整制氢装置的点火燃烧装置 |
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| CN221559811U (zh) * | 2024-01-08 | 2024-08-20 | 上海安可科技股份有限公司 | 一种用于鱼雷罐烘烤装置的一体式点火枪 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1594349A (en) * | 1977-10-28 | 1981-07-30 | Parkinson Cowan Appliances Ltd | Combined spark ignition and flame detection apparatus for a gas burner |
| US5577905A (en) * | 1994-11-16 | 1996-11-26 | Robertshaw Controls Company | Fuel control system, parts therefor and methods of making and operating the same |
| CN101128700A (zh) * | 2005-02-24 | 2008-02-20 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 自诊断点火装置 |
| CN201443758U (zh) * | 2009-06-09 | 2010-04-28 | 肖贵和 | 液体燃料专用燃烧器 |
| WO2013184928A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Chentronics Corporation | Combined high energy igniter and flame detector |
| CN204313278U (zh) * | 2014-01-27 | 2015-05-06 | 西门子公司 | 用于给具有主燃烧器的气化反应器点火的辅助燃烧器 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4405299A (en) * | 1981-07-24 | 1983-09-20 | Honeywell Inc. | Burner ignition and flame monitoring system |
| US4680004A (en) * | 1986-03-04 | 1987-07-14 | Hirt Combustion Engineers | Method and apparatus for controlling gasoline vapor emissions |
| US5127823A (en) | 1990-11-21 | 1992-07-07 | Robertshaw Controls Company | Control system for a gas furnace, control device therefor and methods of making the same |
| US5195885A (en) | 1991-02-04 | 1993-03-23 | Forney International, Inc. | Self-proving burner igniter with stable pilot flame |
| JPH1073253A (ja) | 1996-08-29 | 1998-03-17 | Kioritz Corp | 炎供給装置及び炎供給方法 |
| DE19925328A1 (de) * | 1999-06-02 | 2000-12-07 | Abb Patent Gmbh | Einrichtung zum Zünden der Verbrennung in einer Brennkammer einer Gasturbine |
| US6443728B1 (en) * | 2001-03-19 | 2002-09-03 | Alstom (Schweiz) Ag | Gas pipe ignitor |
| US7289032B2 (en) | 2005-02-24 | 2007-10-30 | Alstom Technology Ltd | Intelligent flame scanner |
| DE102005012388B4 (de) | 2005-03-17 | 2007-09-20 | Beru Ag | Verfahren zum Erfassen des Vorliegens einer Flamme im Brennraum eines Brenners und Zündvorrichtung für einen Brenner |
| US8300381B2 (en) | 2007-07-03 | 2012-10-30 | Honeywell International Inc. | Low cost high speed spark voltage and flame drive signal generator |
| US8747102B2 (en) | 2010-07-29 | 2014-06-10 | Alstrom Technology Ltd | Ignitor spark status indicator |
| US8881646B2 (en) * | 2010-08-18 | 2014-11-11 | Baking Technology Systems, Inc. | Conveyorized baking oven with steam tunnel |
| JP5950538B2 (ja) * | 2011-10-26 | 2016-07-13 | キヤノン株式会社 | 被検体情報取得装置 |
| US9765967B2 (en) * | 2013-06-05 | 2017-09-19 | General Electric Technology Gmbh | Flexible gas pipe ignitor |
| US10712047B2 (en) * | 2015-12-21 | 2020-07-14 | Lennox Industries Inc. | Method of field conversion of a heating system to a multiple stage modulating gas fired heat exchanger |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1594349A (en) * | 1977-10-28 | 1981-07-30 | Parkinson Cowan Appliances Ltd | Combined spark ignition and flame detection apparatus for a gas burner |
| US5577905A (en) * | 1994-11-16 | 1996-11-26 | Robertshaw Controls Company | Fuel control system, parts therefor and methods of making and operating the same |
| CN101128700A (zh) * | 2005-02-24 | 2008-02-20 | 阿尔斯托姆科技有限公司 | 自诊断点火装置 |
| CN201443758U (zh) * | 2009-06-09 | 2010-04-28 | 肖贵和 | 液体燃料专用燃烧器 |
| WO2013184928A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Chentronics Corporation | Combined high energy igniter and flame detector |
| CN204313278U (zh) * | 2014-01-27 | 2015-05-06 | 西门子公司 | 用于给具有主燃烧器的气化反应器点火的辅助燃烧器 |
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