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可選擇稀釋低NOx燃燒器的制造方法與工藝

文檔序號:11434409閱讀:360來源:國知局
可選擇稀釋低NOx燃燒器的制造方法與工藝
可選擇稀釋低NOx燃燒器相關(guān)專利申請的交叉引用本申請要求2013年2月14日提交的、名稱為“PERFORATEDFLAMEHOLDERANDBURNERINCLUDINGAPERFORATEDFLAMEHOLDER(穿孔火焰穩(wěn)定器以及包括穿孔火焰穩(wěn)定器的燃燒器)”的美國臨時專利申請第61/765,022號的優(yōu)先權(quán),其在不與本文公開的內(nèi)容沖突的情況下以引用方式并入。本申請與2014年2月14日提交的、名稱為“PERFORATEDFLAMEHOLDERANDBURNERINCLUDINGAPERFORATEDFLAMEHOLDER(穿孔火焰穩(wěn)定器以及包括穿孔火焰穩(wěn)定器的燃燒器)”的代理人案件第2651-172-04號;2014年2月14日提交的、名稱為“FUELCOMBUSTIONSYSTEMWITHAPERFORATEDREACTIONHOLDER(帶有穿孔反應(yīng)保持器的燃料燃燒系統(tǒng))”的代理人案件第2651-188-04號;以及2014年2月14日提交的、名稱為“STARTUPMETHODANDMECHANISMFORABURNERHAVINGAPERFORATEDFLAMEHOLDER(具有穿孔火焰穩(wěn)定器的燃燒器的啟動方法和機構(gòu))”的代理人案件第2651-204-04號有關(guān),這些在不與本文公開的內(nèi)容沖突的情況下以引用方式并入本文。

背景技術(shù):
燃燒系統(tǒng)在整個社會中被廣泛采用。提高燃燒系統(tǒng)的效率和減少有害排放的努力從未停止。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn),抬升焰底來提供在燃燒開始前增加的挾帶長度能減少氮氧化物(NOx)的排放。抬升焰底同時保持固有的火焰穩(wěn)定性已被證實具有挑戰(zhàn)性。根據(jù)一個實施例,離焰燃燒器包括主燃料源,所述主燃料源被配置為支持主燃燒反應(yīng);第二燃料源,所述第二燃料源被配置為支持第二燃燒反應(yīng);阻流體,所述阻流體被配置為保持所述第二燃燒反應(yīng);以及離焰穩(wěn)定器,所述離焰穩(wěn)定器相對于所述阻流體設(shè)置為更遠離所述主燃料源和所述第二燃料源,且當(dāng)所述第二燃燒反應(yīng)由所述阻流體保持時被匹配為至少部分地浸入所述第二燃燒反應(yīng)中。電動(electrically-powered)主燃燒反應(yīng)致動器被配置為控制第二燃料流從所述第二燃料源至所述主燃燒反應(yīng)的暴露。該電動主燃燒反應(yīng)致動器被配置為當(dāng)其被激活時,減少或消除第二燃料流至所述主燃燒反應(yīng)的暴露。根據(jù)另一個實施例,一種操作離焰燃燒器的方法包括:支持主燃燒反應(yīng)以產(chǎn)生靠近阻流體的點燃源;提供第二燃料流沖擊所述阻流體;以及點燃所述第二燃料流以產(chǎn)生第二燃燒反應(yīng)。電致動所述主燃燒反應(yīng)以消除或降低所述主燃燒反應(yīng)作為靠近所述阻流體的點燃源的有效性。允許第二燃燒反應(yīng)被抬高并由離焰穩(wěn)定器保持。所述第二燃料流在所述阻流體和所述離焰穩(wěn)定器之間的區(qū)域被稀釋。響應(yīng)于電能中斷,所述第二燃燒反應(yīng)由所述阻流體保持。根據(jù)另一個實施例,一種控制燃燒的方法可包括:選擇性地向主燃燒反應(yīng)或引燃火焰致動器施加電能;以及根據(jù)所述選擇性地向主燃燒反應(yīng)或引燃火焰致動器施加電能,選擇性地采用主燃燒反應(yīng)或引燃火焰向第二燃燒反應(yīng)施加點燃。根據(jù)另一個實施例,一種燃燒控制增益裝置包括:第一燃料源,所述第一燃料源被配置為支持引燃火焰或主燃燒反應(yīng);引燃火焰或主燃燒反應(yīng)致動器,所述引燃火焰或主燃燒反應(yīng)致動器被配置為選擇主燃燒反應(yīng)或引燃火焰偏轉(zhuǎn);以及第二燃料源。所述引燃火焰或主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)被選擇為控制第二燃料點燃位置。根據(jù)另一個實施例,一種燃燒控制增益裝置包括:第一燃料源,所述第一燃料源被配置為支持引燃火焰或主燃燒反應(yīng);引燃火焰或主燃燒反應(yīng)致動器,所述引燃火焰或主燃燒反應(yīng)致動器被配置為選擇主燃燒反應(yīng)或引燃火焰偏轉(zhuǎn);以及第二燃料源。選擇所述引燃火焰或主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)以控制其中第二燃料不被點燃的非點燃位置。當(dāng)主燃燒反應(yīng)或引燃火焰未被偏轉(zhuǎn)時,阻流體對應(yīng)于第二燃料點燃位置。當(dāng)主燃燒反應(yīng)或引燃火焰被偏轉(zhuǎn)時,離焰穩(wěn)定器對應(yīng)于第二燃料點燃位置。附圖說明圖1A為根據(jù)一個實施例的燃燒器的示意圖,該燃燒器包括離焰穩(wěn)定器,處于第二火焰被錨至離焰穩(wěn)定器下方的阻流體的狀態(tài)。圖1B為圖1A的包括離焰穩(wěn)定器的燃燒器的示意圖,該燃燒器處于第二火焰被錨至阻流體上方的離焰穩(wěn)定器的狀態(tài)。圖2為根據(jù)一個實施例的燃燒器的側(cè)截面示意圖,該燃燒器包括柯恩達表面,沿所述柯恩達(coanda)表面主燃燒反應(yīng)可響應(yīng)于主燃燒反應(yīng)的偏轉(zhuǎn)或未偏轉(zhuǎn)而流動。圖3為根據(jù)一個實施例的燃燒器的頂視圖,該燃燒器包括離焰穩(wěn)定器,其中主燃燒反應(yīng)致動器包括離子風(fēng)裝置。圖4為根據(jù)一個實施例的離焰穩(wěn)定器的示意圖。圖5為根據(jù)另一個實施例包括離焰穩(wěn)定器的燃燒器的示意圖。圖6為根據(jù)一個實施例的燃燒器的方塊圖,該燃燒器包括離焰穩(wěn)定器和反饋電路,所述反饋電路被配置為感測離焰穩(wěn)定器的操作。圖7為根據(jù)一個實施例的示出用于操作燃燒器的方法的流程圖,該燃燒器包括主燃燒反應(yīng)致動器,所述主燃燒反應(yīng)致動器被配置為選擇第二燃燒位置。具體實施方式在以下詳細描述中,參照構(gòu)成本文一部分的附圖。除非在上下文中另外指明,否則在附圖中類似的標(biāo)記通常表示類似的部件。在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的前提下,可采用其他實施例和/或可進行其他更改。圖1A為根據(jù)一個實施例的燃燒器100的一部分的側(cè)截面圖,該燃燒器100包括離焰穩(wěn)定器108,處于第二火焰(也稱為第二燃燒反應(yīng))101被錨至離焰穩(wěn)定器下方的阻流體106的狀態(tài)。圖1B為根據(jù)一個實施例的燃燒器100的一部分的側(cè)截面圖,該燃燒器100包括離焰穩(wěn)定器108,處于第二火焰101被錨至阻流體106上方的離焰穩(wěn)定器108的狀態(tài)。在圖示的實施例中,離焰穩(wěn)定器108和阻流體106皆為曲面(toroidal)形狀。僅示出了燃燒器的一側(cè),另一側(cè)則為實質(zhì)(substantial)鏡像。離焰燃燒器100包括主燃料源102,該主燃料源102被配置為支持主燃燒反應(yīng)103。第二燃料源104被配置為支持第二燃燒反應(yīng)101,并包括圍繞阻流體的內(nèi)表面延伸的凹槽112,以及從阻流體的頂部處出來的多個孔114。阻流體106被配置為保持第二燃燒反應(yīng)101。離焰穩(wěn)定器108被設(shè)置為相對于阻流體106更遠離主燃料源102和第二燃料源104,并且當(dāng)?shù)诙紵磻?yīng)由阻流體106保持時被對齊為至少部分地浸入第二燃燒反應(yīng)101中。電動主燃燒反應(yīng)致動器110可被配置為控制第二燃料流從第二燃料源104至主燃燒反應(yīng)103的暴露。電動主燃燒反應(yīng)致動器110可被配置為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)致動器110被激活時,減少或消除第二燃料流至主燃燒反應(yīng)103的暴露。類似地,電動主燃燒反應(yīng)致動器110可被配置為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)致動器110沒有被激活時,使得第二燃料流暴露至主燃燒反應(yīng)103或使得第二燃料流至主燃燒反應(yīng)103的暴露增加。例如,電動主燃燒反應(yīng)致動器110可被配置作為電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110。電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被配置為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被激活時,使所述主燃燒反應(yīng)103的動力或浮力偏轉(zhuǎn)。根據(jù)一個實施例,由激活的主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110引起的主燃燒反應(yīng)103的偏轉(zhuǎn)的動力或浮力可被選擇為使得第二燃燒反應(yīng)從由阻流體106保持抬高為由所述離焰穩(wěn)定器108保持。除此之外和/或作為另外一種選擇,電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110可被配置為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被激活時,使所述主燃燒反應(yīng)103偏轉(zhuǎn)離開由所述第二燃料源104輸出的第二燃料流。主燃燒反應(yīng)103偏轉(zhuǎn)離開第二燃料流可被選擇為使第二燃料源的點燃延遲。圖2為根據(jù)一個實施例的燃燒器200的側(cè)截面示意圖,該燃燒器包括柯恩達表面202、204,沿所述柯恩達表面第一燃燒反應(yīng)可流動。燃燒器200包括阻流體106。阻流體106包括兩個柯恩達表面202、204。主燃料源102被匹配為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110沒有被激活時,使得主燃燒反應(yīng)基本上沿第一柯恩達表面202發(fā)生。所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被配置為當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被激活時,使得主燃燒反應(yīng)基本上沿第二柯恩達表面204發(fā)生。根據(jù)一個實施例,第一柯恩達表面202被匹配為使得所述主燃燒反應(yīng)使第二燃料的點燃基本上與阻流體106一致。第二柯恩達表面204被匹配為使得所述主燃燒反應(yīng)使第二燃料的點燃在阻流體106和離焰穩(wěn)定器108之間。除此之外或作為另外一種選擇,第二柯恩達表面204可被匹配為使得所述主燃燒反應(yīng)使第二燃料的點燃基本上與火焰穩(wěn)定器108一致。除此之外或作為另外一種選擇,第二柯恩達表面204可被匹配為使得所述主燃燒反應(yīng)或來自所述主燃燒反應(yīng)的產(chǎn)物與第二燃燒反應(yīng)結(jié)合,而不導(dǎo)致第二燃燒反應(yīng)點燃。參見圖1A、圖1B和圖2,電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110可包括離子風(fēng)裝置(如圖所示)。離子風(fēng)裝置包括電荷噴射電極諸如電暈電極(也稱為齒形電極)116。根據(jù)一個實施例,當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被激活時,齒形電極116被配置為被保持在15千伏和50千伏之間。離子風(fēng)裝置還包括平滑電極118。當(dāng)所述電動主燃燒反應(yīng)偏轉(zhuǎn)器110被激活時,平滑電極118被配置為處于或(至少)接近電接地。離子風(fēng)裝置優(yōu)選地設(shè)置于特征是溫度低于主燃燒反應(yīng)溫度的空間區(qū)域中。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在周圍保持環(huán)境溫度或?qū)㈦姾蓢娚潆姌O116的表面溫度保持為相對低在給定電壓下提升電荷噴射速率。電荷噴射電壓可根據(jù)Peek定律確定。當(dāng)?shù)诙紵磻?yīng)由離焰穩(wěn)定器108保持時,從阻...
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