专利名称：带电点火装置的气态燃料和氧的燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带整体式电点火装置和燃烧器火焰监控装置的气态燃料和氧的燃烧器。此燃烧器用于在一个处于压力状态的反应器中，通过部分氧化气态的碳氢化合物，产生含CO和H2的气体。
本发明的其它使用领域，是用作反应器中的点火和控制燃烧器(stuetzbrenner)，以便通过与氧进行部分氧化后，气化粉状和/或液态的燃料。
所产生的含CO和H2的气体，用于合成气体、氢化(Hydrierwasserstoff)、城市煤气、冶金还原气体，以及用于其它类似的目的。
在DD-WP 241457中介绍了一种此类燃烧器，用于在一个处于压力状态的反应器中部分氧化气态的碳氢化合物，以生成含CO和H2的气体，其中，在一个可燃气通道中设置点火管，它与可燃气通道的金属壁是绝缘的，它还与高压电点火装置的高压端相连，并在它朝向反应室、处于可燃气通道内的那一端，装有一个指向可燃气通道金属壁的电极，电极与金属壁之间留有火花间隙。上述点火管还经由一个单向阀与氧气源连接，在火花间隙周围设有氧气出口。
燃烧器的可燃气通道由一个圆柱段构成，在反应室方向与之相连的，有一个收敛器和一个直径减小了的圆柱形可燃气排出口。用金属壁隔开的可燃气通道被一个环形氧气通道包围。点火管偏心地装在可燃气通道中，使它在反应室一侧带电极的那一端，处于沿流动方向看可燃气排出口的前面。
沿流动方向看，点火管上的一部分出口孔在电极的前面，并对着上述金属壁。点火管在反应室一侧的端头上同样设有出口孔，所以一部分氧气沿轴向从点火管流出。
这种装在可燃气通道内的点火装置，其缺点是不能在这一位置点燃本来所要求的燃烧器火焰，而是首先只能点燃一个辅助的点火火焰，然后再用它去点燃主火焰。为了产生辅助火焰需要将氧气输入可燃气通道中，因而不能排除爆燃以及有可能使材料局部过热，直至产生磨损。
此外，点燃这种附加的必要的辅助火焰，增加了燃烧器起动时的干扰源，并因此限制了它的工作性能。
这一方案另一个缺点是，为了点燃火焰需要附加的氧气接头，尽管只在点火过程才需要它，但仍然要保证附加的压力侧向外的密封可靠性以及必须加以监测，这样就必须增加机械和安全方面的开支。
此外，DD-WP241457中介绍的方案，通过装在可燃气通道中的点火装置。只能起动无压力型反应器，这就限制了它的应用范围。
本发明的目的是改进燃烧器，使它满足在部分氧化气态碳氢化合物的工作范围内高可靠性的要求，它的点火装置结构简单，加工方便以及它的应用范围宽。
本发明的任务是制成一种带整体式电点火装置和燃烧器火焰监控装置的燃烧器，它尤其用于通过部分氧化产生含CO和H2气体的压力型反应器中。燃烧器用气体燃料和氧来进行工作，这时，反应器处于无压力或有压力状态。
本发明的燃烧器具有同心地设置的可燃气和氧气通道，它们朝反应室的方向敞开着，并用通水的通道隔开或环绕。按本发明，点火电缆装在可燃气通道中，它与燃烧器外面的高压点火装置连接，并在它朝反应室的那一端转入金属电极，电极一直伸到燃烧器顶部附近，在那里与金属壁之间形成一个火花间隙。
按本发明的燃烧器，它的电极这样在可燃气通道内定位，即应使它穿过构成喷嘴的收敛器、环形喷嘴和扩压器，在扩压器与轴线平行的曲率半径旁，亦即构成向氧气通道过渡的涡流区中，电极与金属壁之间有火花间隙。
按本发明，金属电极的结构选为，使它一方面可以直接点燃可燃气与氧气通道，另一方面使金属电极用后流来的可燃气冷却。使它免遭反应室辐射热的伤害。
此外，本发明使高压点火电缆经两个分开的压力密封装置进入燃烧器。由此而形成的气密腔，用来作为防止可燃气外泄的安全区，在压力略有升高时，便已经将泄漏的可燃气导入燃烧器安全开关。通过火花塞实现各压力腔的密封，同时通过火花塞的金属导线传递高压。
由本发明燃烧器结构设计所得到的功率调节范围为1∶15。因此，换用热值不同的可燃气不必改变其结构。
图1表示了按本发明的燃烧器实施例。
燃烧器由中央圆柱形可燃气通道1、环形氧气腔2和通水的间壁3组成。
可燃气流经中央圆柱形可燃气通道1，与之连接的收敛器4、环形喷嘴5和扩压器6，进入反应室。氧气经环形氧气腔2和同心环形间隙7进入反应室，这时，可燃气与氧气在曲率半径8处会合，曲率半径8由扩压器6和环形间隙7构成。在可燃气通道1的轴线上有一个火焰监控装置9，高压点火电缆10固定在此火焰监控装置的外壳上，点火电缆的末端转入金属电极11。金属电极的走向是，首先折向燃烧器的轴线，接着沿此轴线，最后其顶端朝曲率半径8的方向弯折，这种特殊造型的金属电极11应定位成，在其弯折后的顶端与曲率半径8旁边的金属壁之间，形成一个火花间隙12。形成火花间隙所必需的高压在点火变压器13中产生，并借助于高压点火电缆10导入可燃气通道1。为确保燃烧器相对于反应室的压力密封，在电缆导入位置设有两个压力密封装置14，通过它们形成了一个附加的密封腔15，它用来作为安全压力腔。借助于专用的火花塞来作为高压经这两个压力密封装置的电绝缘套管。
燃烧器的起动如下所述在反应室中为额定压力或略为升高的压力时，一定量的氧气或氧与蒸汽混合气，经氧气通道2和环形间隙7流入反应室。同时，相应数量的可燃气，经可燃气通道1和由收敛器4、环形喷嘴5与扩压器6组成的可燃气喷嘴16，流过燃烧器。与引入可燃气的同时，在火花间隙12处形成触发火花，它点燃在曲率半径8区域内由可燃气和氧构成的可点燃混合气。
通过由收敛器4、环形喷嘴5和扩压器6组合而成的可燃气喷嘴16，使可燃气流速持续变化，从而加强了曲率半径8处的涡流效果以保证在该区域内直接点燃火焰。
燃烧器的火焰被点燃后断开点火变压器，反应器在工作压力下运行。
在可燃气通道轴线中具有特殊形状的金属电报11，在燃烧的火焰附近，用后流来的可燃气进行冷却，以保护金属电极免遭反应室热辐射的伤害。与此同时，可燃气流阻止来自反应室的脏的固体颗粒侵入火焰监控装置。所介绍的燃烧器用来作为一种部分氧化煤粉的反应器的控制燃烧器(Pilotbrnner)。通过控制燃烧器的轴对称结构，煤粉和气化介质可以经由围绕控制燃烧器同心设置的一个个孔，或以其它绕控制燃烧器的环形通道的形式，自行输入氧气和蒸汽混合气中。通过绕控制燃烧器的环形输入装置，形成了一种统一和紧凑的煤粉与可燃气组合式燃烧器。
符号表1可燃气通道2环形氧气腔3通水的间壁4收敛器5环形喷嘴6扩压器7环形间隙8曲率半径9火焰监控装置10高压点火电缆11金属电极12火花间隙13点火变压器14压力密封装置15安全压力腔16可燃气喷嘴
权利要求
1.带整体式高压电点火装置和燃烧器火焰监控装置的燃烧器，用于在处于无压力或有压力状态的反应器中，将气体燃料部分氧化为含CO和H2的气体，燃烧器由一个连接着收敛器的圆柱形可燃气通道(1)和一个环形氧气通道组成，它们用通水的通道隔开或包围，收敛器转变为一个环形可燃气喷嘴，氧气通道同心地围绕着可燃气通道的圆柱段、收敛器和环形可燃气喷嘴，其特征为环形可燃气喷嘴(5)在反应室的一侧连接着扩压器(6)，扩压器末端通过与轴线平行的曲率半径(8)转入氧气通道(2、7)中，氧气通道同心地围绕着由收敛器(4)、环形喷嘴(5)和扩压器(6)组成的可燃气喷嘴(16)；高压点火电缆(10)经环形可燃气通道(1)通入，它的末端转入一个金属电极(11)中，并安装成使之与可燃气和氧气涡流区中的金属壁(8)形成一个火花间隙(12)。
2.按照权利要求1所述之燃烧器，其特征为高压点火电缆经两个分开的压力密封装置(14)进入燃烧器，由此形成了一个密封腔(15)，用它作为防止出现可燃气泄漏的安全装置。
全文摘要
本发明涉及一种带整体式电点火装置和燃烧器火焰监控装置的燃烧器。用在处于压力状态的反应器中，经部分氧化产生含CO和H
文档编号C01B3/36GK1043376SQ89107778
公开日1990年6月27日 申请日期1989年10月10日 优先权日1988年10月12日
发明者欣格尼兹·门弗莱德, 塞德尔·沃尔夫冈, 罗伊特·克里斯蒂安, 里德尔·克里斯蒂安, 戴根考尔伯·迪特马尔, 斯特巴·库尔特 申请人:弗赖堡燃料研究所