本公開涉及一種組合式點(diǎn)火器火花和火焰桿。具體而言，本公開涉及用于焚燒化石燃料的燃燒室的組合式點(diǎn)火器火花和火焰桿。

背景技術(shù)：

為了開始焚燒化石燃料的燃燒室內(nèi)的燃燒過程(如在工業(yè)和公共事業(yè)鍋爐中發(fā)現(xiàn)的)，合乎需要的是具有能量源來開始燃燒室內(nèi)的燃料和空氣的自保持燃燒反應(yīng)。當(dāng)前的實(shí)踐在于使用用于燃燒室的若干燃料進(jìn)氣隔間中的各個(gè)的、0.5到20百萬Btu/hr的輸入之間的大小的輕燃料油、天然氣或丙烷點(diǎn)火器。

點(diǎn)火器具有專用燃料和空氣供應(yīng)和能量源，典型地是火花塞，以產(chǎn)生火焰。在操作中，燃料和空氣引入至點(diǎn)火器，并且火花提供能量來開始自保持反應(yīng)，其保持點(diǎn)火器焚燒。點(diǎn)火器操作的證明通過使用火焰檢測(cè)器來建立，如，通常與點(diǎn)火器集成的火焰桿、熱感測(cè)裝置或光學(xué)傳感器。

一旦證明點(diǎn)火器操作，則用于燃燒室的主燃料和空氣可通常在利用點(diǎn)火器預(yù)熱燃燒室之后引入。來自點(diǎn)火器(點(diǎn)火器火焰)的能量允許主燃料和空氣的燃燒反應(yīng)開始。大體上，一旦主燃料和空氣被點(diǎn)燃，則燃燒反應(yīng)自保持，并且點(diǎn)火器可關(guān)閉。然而，在一些情況下，如，由于主燃料的低揮發(fā)性，需要使點(diǎn)火器開啟，以便保持主燃燒反應(yīng)繼續(xù)。在其它情況下，使點(diǎn)火器連續(xù)地焚燒，如可由安全法規(guī)要求的。

出于安全性原因，重要的是，點(diǎn)火器根據(jù)命令可靠地開始焚燒，并且能夠確認(rèn)的是，點(diǎn)火器產(chǎn)生火焰來確保主燃料和空氣的安全燃燒。點(diǎn)火器的故障可導(dǎo)致未焚燒的主燃料和空氣的不安全累積，導(dǎo)致大規(guī)模爆炸損壞。

在一種類型的焚燒煤的鍋爐單元中，一個(gè)或更多個(gè)相對(duì)高容量的油焚燒器(加熱槍)由一個(gè)或更多個(gè)油或氣體焚燒的點(diǎn)火器開始，以預(yù)熱燃燒室。一旦將燃燒室?guī)е吝m當(dāng)?shù)膯?dòng)溫度，則煤噴嘴由油或氣體焚燒的點(diǎn)火器或由加熱槍它們自身點(diǎn)燃。

在較高鍋爐負(fù)載下，即，當(dāng)由煤噴嘴供應(yīng)的煤的量極大時(shí)，燃燒室典型地可保持粉碎煤的穩(wěn)定燃燒。然而，當(dāng)負(fù)載降低并且煤供應(yīng)由此減少時(shí)，粉碎煤火焰的穩(wěn)定性也降低，并且因此習(xí)慣作法在于使用點(diǎn)火器或加熱槍來保持燃燒室中的火焰，因此避免燃燒室中的未焚燒煤塵的累積和相關(guān)聯(lián)的爆炸危險(xiǎn)。

安裝在燃燒室的風(fēng)箱隔間中的點(diǎn)火器的某些部分經(jīng)受相對(duì)高的溫度，典型地為大約500華氏度或更高。在一些常規(guī)點(diǎn)火器中，存在將能量供應(yīng)至點(diǎn)火器火花元件的點(diǎn)火器線可由于高溫而燒盡的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在不足的冷卻空氣供應(yīng)至點(diǎn)火器時(shí)。

燃料和空氣(燃燒混合物)的點(diǎn)火器的噴霧由霧化器產(chǎn)生。焚燒油的點(diǎn)火器中使用的由常規(guī)霧化器產(chǎn)生的噴霧經(jīng)常具有太多的大液滴，導(dǎo)致了火焰的基部處的不足的氧。不足量的氧導(dǎo)致過多的煙形成，導(dǎo)致了來自煙囪的不可接受的不透明度。

上文介紹的常規(guī)點(diǎn)火器不論使用什么類型的點(diǎn)火器燃料都包括一些種類的火焰感測(cè)裝置，其可為機(jī)械或光學(xué)的。此類火焰感測(cè)裝置的輸出傳輸至控制室，其中，基于感測(cè)的火焰作出操作決定。如果在預(yù)計(jì)存在點(diǎn)火器火焰時(shí)檢測(cè)到?jīng)]有點(diǎn)火器火焰，則修理人員僅基于火焰不存在的信息來開始修理未執(zhí)行的點(diǎn)火器。缺乏火焰可歸因于故障點(diǎn)火器燃料供應(yīng)源、故障點(diǎn)火器壓縮空氣或故障點(diǎn)火器火花源中的任一個(gè)。此外，火焰可實(shí)際上存在，并且火焰檢測(cè)器自身可發(fā)送錯(cuò)誤的缺乏火焰的信號(hào)。

圖1(A)繪出了安裝在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器(未示出)的風(fēng)箱中的一個(gè)中的現(xiàn)有的市售點(diǎn)火器火花和火焰桿系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例。圖1示出了兩個(gè)桿—火焰桿系統(tǒng)210和火花延伸組件系統(tǒng)215。點(diǎn)火器火花和火焰桿系統(tǒng)200安裝在裝固于風(fēng)箱壁205的導(dǎo)管201內(nèi)。點(diǎn)火器火花和火焰桿系統(tǒng)200包括火焰桿系統(tǒng)210、火花延伸組件系統(tǒng)215、壓縮空氣導(dǎo)管225、共線并且設(shè)置在壓縮空氣導(dǎo)管225內(nèi)的燃料導(dǎo)管230、設(shè)置在壓縮空氣導(dǎo)管225的終端處的非流線形體240，以及設(shè)置在非流線形體240內(nèi)的霧化器235。

火花延伸組件系統(tǒng)215包括具有外陶瓷絕熱涂層的實(shí)心導(dǎo)線，使得火花延伸組件系統(tǒng)215能夠在高于1000華氏度的溫度下幸存。火花延伸組件系統(tǒng)215還包含圖1(B)中所示且在下面詳細(xì)論述的電路。優(yōu)選由不銹鋼制成但其可為任何其它傳導(dǎo)性金屬的實(shí)心導(dǎo)線連接于終端255處的外部電功率源(圖中未示出)。高能點(diǎn)火器末端220在火花延伸組件系統(tǒng)215的相對(duì)端處。實(shí)心導(dǎo)線從電源接收電流，并且將電流傳導(dǎo)至高能點(diǎn)火器末端220，這產(chǎn)生火花來點(diǎn)燃由霧化器235釋放的壓縮空氣和燃料的噴霧混合物。壓縮空氣導(dǎo)管225便于將壓縮空氣輸送至高能點(diǎn)火器末端220。壓縮空氣的使用便于在由火花接觸時(shí)壓縮空氣燃料混合物的快速點(diǎn)燃。高能點(diǎn)火器末端可為火花塞，或作為備選，其可為焊接于實(shí)心導(dǎo)線的金屬按鈕?；鸹ㄔ诎粹o與地極(本文中中也稱為電極)之間發(fā)生。按鈕允許火花的精確定位。

圖1(B)和1(C)詳述了分別用于火花延伸組件系統(tǒng)215和火焰桿系統(tǒng)210的電路?；鸹ㄑ由旖M件系統(tǒng)215用于通過橫跨設(shè)置在熔爐中的一對(duì)電極生成火花來引發(fā)熔爐中的火焰。關(guān)于圖1(B)，用于火花延伸組件系統(tǒng)215的電路包括與火花變壓器250電連通的交流電源252，火花變壓器250包括一次繞組254和二次繞組256。二次繞組256與火花延伸桿216電連通，火花延伸桿216繼而與包括兩個(gè)電極的高能點(diǎn)火器末端220連通。如在圖1(B)中所見，兩個(gè)電極由空氣隙與彼此分開，其中并未與火花變壓器直接電連通的電極接地。二次繞組256的低電壓端也接地。

交流電源252生成電流，其經(jīng)由火花變壓器傳輸至高能點(diǎn)火器末端220。該電流在手動(dòng)促動(dòng)時(shí)生成(因?yàn)槠谕谌蹱t中開始燃燒)。由于高電壓(例如，大于1000伏，優(yōu)選大于5000伏)，故火花在高能點(diǎn)火器末端220處的兩個(gè)電極之間的空氣隙中產(chǎn)生?；鸹c(diǎn)燃熔爐(未示出)中的空氣燃料混合物，由此容許空氣燃料混合物的燃燒。

圖1(B)中繪出了用于火焰桿系統(tǒng)210的電路?；鹧鏃U系統(tǒng)210用于指示在熔爐的操作期間火焰的缺乏?；鹧鏃U系統(tǒng)210包括火焰監(jiān)測(cè)桿270、火焰監(jiān)測(cè)傳感器265、火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器272和接地觸點(diǎn)274，它們所有都與彼此電連通。

在操作中，火焰桿系統(tǒng)210充電至大約40伏DC，允許最佳信噪比。當(dāng)火焰離子與火焰監(jiān)測(cè)桿270相互作用時(shí)，電壓降低和升高。這些電壓波動(dòng)由火焰監(jiān)測(cè)傳感器265測(cè)量?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器272為完整的點(diǎn)火系統(tǒng)，其包含電火花源、自穩(wěn)定焚燒器裝置、火焰檢測(cè)和燃料輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304在烴燃料的燃燒期間利用離子和帶電顆粒的產(chǎn)生。由于這些顆粒的存在，故烴燃料火焰將導(dǎo)電。

當(dāng)DC電勢(shì)橫跨火焰放置時(shí)，電流流動(dòng)在與火焰脈沖相同的頻率下改變?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器272通過將DC電勢(shì)強(qiáng)加在稱為火焰桿的與火焰接觸的電極上來操作。當(dāng)存在"無火焰"時(shí)，DC電壓保持在原強(qiáng)加水平處，并且沒有電流流動(dòng)。當(dāng)存在"火焰"時(shí)，DC電壓在電流流動(dòng)時(shí)降低，生成AC反饋信號(hào)。該AC信號(hào)由火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器電子裝置過濾、放大和修改，以驅(qū)動(dòng)火焰指示繼電器。如果構(gòu)件故障發(fā)生(例如，火焰桿或信號(hào)引線中的短路，或外部AC干擾)，則"無火焰"指示將發(fā)生。"無火焰"信號(hào)的指示大體上引導(dǎo)人們經(jīng)由開關(guān)(未示出)促動(dòng)火花延伸組件系統(tǒng)215，這重啟點(diǎn)火過程。

如從圖1(A)所見，大多數(shù)現(xiàn)有的市售點(diǎn)火器火花和火焰桿系統(tǒng)具有兩個(gè)或更多個(gè)突出的桿組件，用于火花點(diǎn)火和用于火焰感測(cè)和證明。這些突出的桿有時(shí)在外觀上是相同的。這些突出的桿中的各個(gè)使用內(nèi)部支座(stand-off)、外部連接器組件、外部線系，并且要求專用導(dǎo)管和線延伸回至點(diǎn)火器控制柜。

用于兩個(gè)突出桿的這些支承元件中的一些的消除將降低制造成本，提高制造速度，并且還消除與各種點(diǎn)火器功能相關(guān)聯(lián)的上文詳述的問題中的一些。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文中公開了一種用于在燃燒室中點(diǎn)燃火焰的點(diǎn)火系統(tǒng)，其包括裝固于燃燒室的風(fēng)箱壁的導(dǎo)管；其中導(dǎo)管包括用于將燃料輸送至燃燒室的燃料導(dǎo)管；以及具有第一端和第二端的單個(gè)點(diǎn)火器和火焰桿組件；其中第一端包括高能點(diǎn)火器末端；其中第二端與電功率源電連通；其中電功率源包括火花變壓器，其包括一次繞組和二次繞組；火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器；其中火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器與接地觸點(diǎn)且與二次繞組的低電壓側(cè)直接電連通；其中火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器設(shè)置在二次繞組的低電壓側(cè)與接地觸點(diǎn)之間；以及瞬變電壓抑制器，其設(shè)置成與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器并聯(lián)。

本文中還公開了一種方法，其包括將壓縮空氣和燃料的混合物從燃料導(dǎo)管排放到燃燒室中；以及將火花從點(diǎn)火系統(tǒng)排放到燃燒室中，其中點(diǎn)火系統(tǒng)包括具有第一端和第二端的單個(gè)點(diǎn)火器和火焰桿組件；其中第一端包括高能點(diǎn)火器末端；其中第二端與電功率源電連通；其中電功率源包括火花變壓器，其包括一次繞組和二次繞組；火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器；其中火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器與接地觸點(diǎn)且與二次繞組的低電壓側(cè)直接電連通；其中火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器設(shè)置在二次繞組的低電壓側(cè)與接地觸點(diǎn)之間；以及瞬變電壓抑制器，其設(shè)置成與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器并聯(lián)。

附圖說明

圖1(A)繪出了安裝在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器的風(fēng)箱中的現(xiàn)有市售點(diǎn)火器火花和火焰桿的一個(gè)實(shí)施例。系統(tǒng)包括兩個(gè)桿—點(diǎn)火器火花桿和火焰桿；

圖1(B)繪出了用于點(diǎn)火器火花桿系統(tǒng)的電路；

圖1(C)繪出了用于火焰檢測(cè)桿系統(tǒng)的電路；

圖2繪出了常規(guī)焚燒化石燃料的發(fā)電系統(tǒng)；

圖3(A)示出了火花和火焰桿的組合通過將火花變壓器二次繞組與地極隔離并且將火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器桿輸入連接于火花變壓器二次繞組的低電壓側(cè)來實(shí)現(xiàn)。瞬變電壓抑制器(TVS)放置成與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器輸入并聯(lián)。

圖3(B)繪出了用于火花和火焰桿的組合的電路；以及

圖4繪出了離子火焰監(jiān)測(cè)側(cè)點(diǎn)火系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

本文中公開了點(diǎn)火器和火焰桿，其包括用于火花點(diǎn)火和用于火焰感測(cè)和證明的單個(gè)突出的桿組件。系統(tǒng)不包括其它火花點(diǎn)火桿或火焰檢測(cè)桿。由于裝置包括單個(gè)突出的桿組件來收納火花點(diǎn)火和火焰感測(cè)功能兩者，故其消除了至少一個(gè)內(nèi)部支座、一個(gè)外部連接器組件、一個(gè)外部線系以及典型地延伸回至點(diǎn)火器控制柜的一個(gè)專用導(dǎo)管和線。除減少內(nèi)部部分的數(shù)量之外，其還使制造加速，從而降低制造的成本。還消除了與附加電路相關(guān)聯(lián)的問題。

電火花是燃燒裝置中的燃料點(diǎn)火的典型引發(fā)源。高壓自由空氣火花可以可靠地點(diǎn)燃高發(fā)熱值氣體和輕(餾出物)油。高能表面分流電弧(高能電弧(HEA))點(diǎn)火器用于可靠地點(diǎn)燃餾出物和重(殘余)油。選擇的系統(tǒng)的類型取決于燃料可用性和成本。高質(zhì)量氣體和餾出物油對(duì)于點(diǎn)火系統(tǒng)和對(duì)于鍋爐加熱是優(yōu)選的，因?yàn)榇祟悮怏w和油更容易在冷熔爐中處理和更清潔燃燒。安全性考慮指示了由于其相對(duì)低的點(diǎn)火能量，故僅有限量的燃料暴露于電火花。從該初始燃料輸入釋放的熱接著變?yōu)橛糜诓煌?或較大的燃料輸入(例如，引導(dǎo)物)的點(diǎn)火能量。基本上，點(diǎn)火系統(tǒng)通過點(diǎn)火能量的遞增增加來提供從火花到主燃料焚燒的受控過渡。

如可從前述論述看到的，燃燒系統(tǒng)(例如，蒸汽發(fā)生器如鍋爐)在極大程度上取決于用于安全啟動(dòng)和關(guān)閉操作的它們的點(diǎn)火系統(tǒng)。對(duì)確?？煽壳野踩姆贌隣顟B(tài)的需要引起了從簡(jiǎn)單點(diǎn)火器到高度復(fù)雜的點(diǎn)火系統(tǒng)的演進(jìn)。復(fù)雜的點(diǎn)火系統(tǒng)大體上顯示以下特征：a)定時(shí)火花點(diǎn)火順序，b)用以產(chǎn)生湍流燃料/空氣混合和足夠的熱氣體再循環(huán)來確?；鹧娣€(wěn)定性的裝置，c)用以檢測(cè)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器火焰的裝置，以及d)用以監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器燃料流作為點(diǎn)火器熱能釋放的指示的裝置。

現(xiàn)在參照附圖，并且更具體參照?qǐng)D2，繪出了常規(guī)焚燒化石燃料的發(fā)電系統(tǒng)，其大體上由附圖標(biāo)記10表示，具有安裝在其中的本文中公開的點(diǎn)火器的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，點(diǎn)火器可用于除圖2中繪出的之外的工業(yè)或公共事業(yè)設(shè)施中。焚燒化石燃料的發(fā)電系統(tǒng)10包括焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12和空氣預(yù)熱器14。

焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12包括焚燒器區(qū)域。以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式開始化石燃料和空氣的燃燒在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的焚燒器區(qū)域16內(nèi)。為此，焚燒化石燃料的發(fā)生器12設(shè)有常規(guī)焚燒系統(tǒng)18。

焚燒系統(tǒng)18包括殼體，優(yōu)選呈風(fēng)箱20的形式。風(fēng)箱20包括多個(gè)隔間，均標(biāo)為22。以常規(guī)方式，隔間22中的一些設(shè)計(jì)成用作燃料隔間，化石燃料從該燃料隔間噴射到焚燒器區(qū)域16中，而隔間22中的其它隔間設(shè)計(jì)成用作空氣隔間，空氣從該空氣隔間噴射到焚燒器區(qū)域16中?；剂嫌沙Ｒ?guī)燃料供應(yīng)器件供應(yīng)至風(fēng)箱20，其為了保持附圖中的圖示的清楚而未示出。出于實(shí)現(xiàn)噴射燃料的燃燒的目的噴射到焚燒器區(qū)域16中的空氣中的至少一些從空氣預(yù)熱器14通過導(dǎo)管24供應(yīng)至風(fēng)箱20。

開始化石燃料和空氣的燃燒在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的焚燒器區(qū)域16內(nèi)。由化石燃料和空氣的該燃燒產(chǎn)生的熱氣體在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12中向上升高。在焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12中的其向上移動(dòng)期間，以本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，熱氣體發(fā)出熱至流過管(為了保持附圖中的圖示的清楚而未示出)的流體，該管以常規(guī)方式作為焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的所有四個(gè)壁的內(nèi)襯。接著，熱氣體流過焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的水平通路26，其繼而通向焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的后氣體通路28。盡管圖2中未示出，但應(yīng)當(dāng)理解的是，水平通路26將通常具有適當(dāng)提供在其中的一些形式的傳熱表面。類似地，如以30和32示出的傳熱表面適合地設(shè)在氣體通路28內(nèi)。在穿過后氣體通路28期間，熱氣體放出熱至流過傳熱表面的管的流體。

在從焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的后氣體通路28離開時(shí)，熱氣體傳送至空氣預(yù)熱器14。為此，焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12從其離開端34借助于管道機(jī)件36連接于空氣預(yù)熱器14。在穿過空氣預(yù)熱器14之后，現(xiàn)在相對(duì)較冷的熱氣體進(jìn)一步引導(dǎo)至常規(guī)處理設(shè)備，該常規(guī)處理設(shè)備為了清楚而未示出。

焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12設(shè)有本文中公開的點(diǎn)火器的優(yōu)選實(shí)施例。圖3(A)示出了安裝在圖2的焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12的風(fēng)箱中的一個(gè)中的點(diǎn)火器315。應(yīng)當(dāng)理解的是，焚燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器12以及任何其它工業(yè)或公共事業(yè)設(shè)施可設(shè)有本文中公開的任何期望數(shù)量的點(diǎn)火器。

在圖3(A)中，點(diǎn)火器315安裝在裝固于風(fēng)箱壁305的導(dǎo)管301內(nèi)。點(diǎn)火器315包括點(diǎn)火器和火焰桿302、壓縮空氣導(dǎo)管325、共線且設(shè)置在壓縮空氣導(dǎo)管325內(nèi)的燃料導(dǎo)管330、設(shè)置在壓縮空氣導(dǎo)管325的終端處的非流線形體340，以及設(shè)置在非流線形體340內(nèi)的霧化器335。

點(diǎn)火器和火焰桿組件315將其它市售點(diǎn)火器的單獨(dú)的火花桿和火焰桿組合成單個(gè)火花和火焰桿302，其包括具有外陶瓷絕熱涂層的實(shí)心導(dǎo)線，使得點(diǎn)火器和火焰桿組件315能夠在大于1000華氏度的溫度下幸存。實(shí)心導(dǎo)線優(yōu)選由不銹鋼制成，但其可為任何其它傳導(dǎo)金屬，并且與外部電功率源355電連通。高能點(diǎn)火器末端320在點(diǎn)火器和火焰桿組件315的相對(duì)端處。實(shí)心導(dǎo)線從電源接收電流，并且將電流傳導(dǎo)至高能點(diǎn)火器末端320，這產(chǎn)生火花來點(diǎn)燃由霧化器335釋放的壓縮空氣和燃料的噴霧混合物。

點(diǎn)火器和火焰桿組件315組合圖1的單獨(dú)的火花桿和火焰桿。因此，其使火花生成(從市售點(diǎn)火器的火花桿)的功能與市售點(diǎn)火器的火焰桿的火焰監(jiān)測(cè)能力組合。單個(gè)點(diǎn)火器和火焰桿組件315中的火花生成能力與火焰檢測(cè)能力的組合通過下文詳述的外部電功率源355的設(shè)計(jì)而為可能的，外部電功率源355與點(diǎn)火器和火焰桿組件315電連通。

電功率源355在圖3(A)中繪出。圖3(A)示出了火花桿和火焰桿的組合通過將火花變壓器二次繞組與地極隔離并且將火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器桿輸入連接于火花變壓器二次繞組的低電壓側(cè)來實(shí)現(xiàn)。瞬變電壓抑制器(TVS)放置成與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器輸入并聯(lián)。

圖3(B)繪出了用于組合的點(diǎn)火器和火焰桿組件315的電路?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3(A)和3(B)，組合式點(diǎn)火器和火焰桿組件315包括火花變壓器307、瞬變電壓抑制器310、火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304和接地觸點(diǎn)312，它們所有都與彼此電連通。如圖3(A)和3(B)中所見，電功率源355設(shè)計(jì)成通過將火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304置于火花變壓器二次繞組306的低電壓側(cè)與接地觸點(diǎn)312之間來將火花變壓器二次繞組306與地極312隔離。

火花變壓器307包括一次繞組308和二次繞組306。一次繞組308與交流電源電連通(見圖3(B))，而二次繞組的低電壓側(cè)與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304和瞬變電壓抑制器310電連通。二次繞組的高電壓側(cè)與點(diǎn)火器桿302電連通。

瞬變電壓抑制器310與火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304并聯(lián)安裝，以傳送火花電流。瞬變電壓抑制器可用于防止電氣過應(yīng)力(如，由靜電放電、感應(yīng)負(fù)載切換和感應(yīng)閃電引起的電氣過應(yīng)力)引起的非?？焖偾彝ǔＦ茐男缘碾妷杭夥?。這些快速過電壓尖峰存在于所有分配網(wǎng)絡(luò)上，并且可由內(nèi)部或外部事件引起?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304的直流(DC)偏壓將具有經(jīng)由瞬變電壓抑制器310至點(diǎn)火器和火焰桿組件315的路徑。

在示例性實(shí)施例中，瞬變電壓抑制器為穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管設(shè)置為一值，其在生成的電壓大于該設(shè)置值時(shí)保護(hù)火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304免受損壞。在示例性實(shí)施例中，穩(wěn)壓二極管具有大于離子火焰監(jiān)測(cè)裝置的40伏(V)火焰桿偏壓的擊穿電壓，以避免干擾火焰監(jiān)測(cè)。例如，在開關(guān)(未示出)觸動(dòng)來開始高能點(diǎn)火器末端320的電極之間的火花時(shí)，由電功率源355生成的電壓大于1000V。設(shè)置成略大于40V的值(例如，42V)的穩(wěn)壓二極管防止由高壓(例如，大于1000V)生成的電流短路或以其它方式損壞離子火焰監(jiān)測(cè)裝置304。

火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304(也稱為離子火焰監(jiān)測(cè)(IFM)點(diǎn)火器或和離子火焰監(jiān)測(cè)(IFM)裝置)大體上用在切向和水平的焚燒系統(tǒng)中?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304為完整的點(diǎn)火系統(tǒng)，其包含電火花源、自穩(wěn)定焚燒器裝置、火焰監(jiān)測(cè)，以及燃料輸入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。高壓火花或高能電弧源可用于點(diǎn)火。范圍從焦?fàn)t煤氣到丁烷或2號(hào)燃料油的任一氣體與該類型的系統(tǒng)一起使用?；鹧鏅z測(cè)還利用火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器裝置實(shí)現(xiàn)。流動(dòng)開關(guān)監(jiān)測(cè)燃料輸入。圖4示出了典型的火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304。

火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304在烴燃料的燃燒期間利用離子和帶電顆粒的產(chǎn)生。由于這些顆粒的存在，故烴燃料火焰將導(dǎo)電。湍流火焰的另一個(gè)特征在于它們以一定恒定頻率連續(xù)地脈動(dòng)。生成的離子和帶電顆粒的數(shù)量隨火焰脈動(dòng)而變化。因此，火焰的傳導(dǎo)性也隨火焰的脈動(dòng)而變化。

當(dāng)DC電勢(shì)橫跨火焰放置時(shí)，電流流動(dòng)在與火焰脈沖相同的頻率下改變?；鹧姹O(jiān)測(cè)點(diǎn)火器304通過將DC電勢(shì)強(qiáng)加在稱為火焰桿的與火焰接觸的電極上來操作。當(dāng)存在"無火焰"時(shí)，DC電壓保持在原強(qiáng)加水平處，并且沒有電流流動(dòng)。當(dāng)存在"火焰"時(shí)，DC電壓在電流流動(dòng)時(shí)降低，生成AC反饋信號(hào)。該AC信號(hào)由火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器電子裝置過濾、放大和修改，以驅(qū)動(dòng)火焰指示繼電器。電子裝置設(shè)計(jì)成故障安全的。如果構(gòu)件故障發(fā)生(例如，火焰桿或信號(hào)引線中的短路，或外部AC干擾)，則"無火焰"指示將發(fā)生。開關(guān)(未示出)接著可手動(dòng)地按下，以觸動(dòng)橫跨高能點(diǎn)火器末端320的電極的火花。

在示例性實(shí)施例中，單桿構(gòu)思可通過將離子火焰監(jiān)測(cè)裝置如Alstom診斷火焰指示器(DFI-100)置于火花變壓器二次繞組低電壓側(cè)與接地觸點(diǎn)之間來實(shí)現(xiàn)。(多個(gè))瞬變電壓抑制器與火焰監(jiān)測(cè)裝置并聯(lián)安裝來傳送火花電流。關(guān)于該構(gòu)造，瞬變電壓抑制器提供用于火花變壓器電流的接地路徑。當(dāng)無火花時(shí)，離子火焰監(jiān)測(cè)裝置具有穿過變壓器二次繞組用于火焰監(jiān)測(cè)的路徑。瞬變電壓抑制器具有高于離子火焰監(jiān)測(cè)裝置的40伏(V)火焰桿偏壓的擊穿電壓，以避免干擾火焰監(jiān)測(cè)。

在一個(gè)示例性操作方法中，點(diǎn)火器和火焰桿組件315充電至大約40伏的DC，允許最佳信噪比。在火焰離子與點(diǎn)火器和火焰桿組件315相互作用時(shí)，電壓降低和升高。這些電壓波動(dòng)按照AC反饋信號(hào)測(cè)量。如上文提到的，該AC信號(hào)由火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器電子裝置過濾、放大和修改，以驅(qū)動(dòng)火焰監(jiān)測(cè)點(diǎn)火器裝置304，其接著驅(qū)動(dòng)一定量的空氣和燃料從霧化器335噴射，以及高能點(diǎn)火器末端320處的火花的生成。

該構(gòu)思設(shè)想用于呈管和側(cè)構(gòu)造兩者的氣體點(diǎn)火器。這包括3英寸到5英寸的非流線形體、3英寸的渦流板和6英寸的側(cè)點(diǎn)火器設(shè)計(jì)。將注意的是，盡管大體上主要使用氣體，但該高壓火花點(diǎn)火方法可用于輕油點(diǎn)火器，并且有時(shí)且在客戶要求時(shí)被指定。單桿設(shè)計(jì)導(dǎo)致了高于30%的成本節(jié)省和額定輸出[MBtu/hr]的增加和改進(jìn)的火焰信號(hào)。設(shè)計(jì)減少了對(duì)空氣流的阻礙、改進(jìn)了再循環(huán)，并且允許了更好的總體空氣分布來用于點(diǎn)火目的，同時(shí)消除了整個(gè)離子火焰監(jiān)測(cè)棒和線系組件。在測(cè)試期間看到，對(duì)于具有公開的單個(gè)點(diǎn)火器和火焰桿組件315的系統(tǒng)，頂端點(diǎn)火器能力相比于改為使用具有兩個(gè)桿(點(diǎn)火器火花桿和火焰桿)的常規(guī)點(diǎn)火器的相當(dāng)?shù)难b置提高了10%到15%。

本發(fā)明以以下非限制性實(shí)例實(shí)施。

實(shí)例

進(jìn)行該實(shí)例來證實(shí)燃燒系統(tǒng)中的公開的單個(gè)點(diǎn)火器和火焰桿組件的功能。測(cè)試使用Alstom點(diǎn)火器控制柜和Critical Technologies Lab的demo 3"非流線形體點(diǎn)火器來執(zhí)行。火花變壓器從點(diǎn)火器柜除去并且置于絕緣表面上。由于變壓器二次繞組通常通過其安裝螺釘接地，故從柜除去變壓器使變壓器二次繞組與地極隔離。變壓器主線延伸成保持連接。

半導(dǎo)體上的1SMB43AT3G瞬變電壓抑制器連接在變壓器接地連接與柜地極之間。瞬變電壓抑制器選擇基于可用的現(xiàn)有部分作出，并且不應(yīng)當(dāng)認(rèn)作是用于商業(yè)設(shè)計(jì)的建議。診斷火焰指示器(DFI)火焰桿輸入連接于變壓器接地連接。

在將點(diǎn)火器控制柜變?yōu)樯鲜鰳?gòu)造之前，利用直接地連接于火焰桿的DFI執(zhí)行火焰測(cè)試，以提供基準(zhǔn)點(diǎn)。

使用手持式丙烷火炬來將火焰施加在火焰桿與地極之間。由DFI測(cè)得的值如下：

密度=40%

AC=14%

頻率=130Hz。

柜接著變?yōu)樯鲜鰷y(cè)試構(gòu)造?；鹧鏈y(cè)試以以下結(jié)果重復(fù)：

密度=36%

AC=18%

頻率=130Hz。

該測(cè)試確認(rèn)了用以在通過火花變壓器二次繞組連接于火焰桿時(shí)檢測(cè)火焰的DFI能力。功率在10秒的間隔內(nèi)施加于火花變壓器一次繞組。這是點(diǎn)火器啟動(dòng)期間的典型火花持續(xù)時(shí)間。當(dāng)施加功率時(shí)，在火花/火焰桿與地極之間存在強(qiáng)藍(lán)色火花。

10秒的火花重復(fù)若干次，并且火焰再次施加于火花/火焰桿。當(dāng)施加火焰時(shí)，DFI能夠利用類似于在所述測(cè)試中獲得的那些的讀數(shù)來檢測(cè)火焰。

該測(cè)試確認(rèn)了DFI將不在處于測(cè)試構(gòu)造時(shí)由高壓火花損壞。

將注意的是，本文中所述的所有范圍包括端點(diǎn)。來自不同范圍的數(shù)值能夠組合。

過渡用語包括包含了過渡用語"由…構(gòu)成"和"基本上由…構(gòu)成"。

用語"和/或"包括"和"以及"或"兩者。例如，"A和/或B"解釋為A、B或A和B。

盡管參照一些實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，可作出各種變化并且等同物可替換其元件，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，可作出許多改型來使特定情形或材料適于本發(fā)明的教導(dǎo)，而不脫離其基本范圍。因此，意圖是，本發(fā)明不限于公開為構(gòu)想用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。