本發(fā)明涉及一種用于使燃料與燃燒用空氣在燃燒裝置中燃燒的方法，其中，在第一步驟中在形成燃燒用空氣混合流的情況下以至少為0.5的混合強度使惰性氣體與燃燒用空氣混合，在第二步驟中，使燃燒用空氣混合流成渦流地與燃料流混合，其中，燃燒用空氣混合流與燃料流圍成從35°至90°的角度并且燃燒用空氣混合流的脈沖流與燃料流的脈沖流成15：1至2：1的比例，其中，在第三步驟中，在絕熱的或近似絕熱的火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)中，在形成廢氣流的情況下將燃料流帶到與燃燒用空氣混合流燃燒，其中，燃料在火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)中的停留時間不低于0.01秒，其中，在第四步驟中，在與火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)局部分離的熱排放區(qū)中從廢氣流中提取熱，并且其中，在氧含量在廢氣中為3%體積百分數(shù)時實現(xiàn)在廢氣流中小于30mgnox/m³的氮氧化物含量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

該方法致使在放慢的燃燒反應(yīng)和更低的火焰溫度的情況下氣態(tài)的、液態(tài)的或固態(tài)的燃料在低氧分壓下在鍋爐或燃燒室中穩(wěn)定地燃燒。由于反應(yīng)速度、反應(yīng)溫度和氧分壓是在產(chǎn)生氮氧化物時的主要影響因素，利用該方法可在燃燒時實現(xiàn)小于30mgnox/m³(在廢氣中o2為3%體積百分數(shù)時)的氮氧化物排放。

該方法基于以下的結(jié)合：

1.通過均勻地混入(部分的)惰性氣體減小燃燒用空氣中的氧分壓，

2.使空氣和燃料高渦流地混合，以及

3.通過使火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)與熱排放區(qū)局部地分離來穩(wěn)定火焰源(flammenwurzel)。

混合強度im可計算成im=1-√is，其中，is為分離強度：

方差σ²確定成物質(zhì)量濃度在被考慮的橫截面的平均值周圍的分散寬度的度量：

n表示在橫截面(測量平面)上的測量面數(shù)量

vzelle,ges表示在橫截面上的測量面的總體積

vzelle,i表示在橫截面上的單個測量面的體積

ci表示在各個單元中的物質(zhì)量濃度

表示在橫截面中的物質(zhì)量濃度的平均值

如下得到最大可實現(xiàn)的系統(tǒng)方差：

可設(shè)置成，使用廢氣流的一部分作為惰性氣體。

可使用氣態(tài)的、液態(tài)的或固態(tài)的燃料。

尤其地可設(shè)置成，在第二步驟之前或在第二步驟中使燃燒用空氣混合流成渦流。渦流可強地來使得在點火-和火焰穩(wěn)定區(qū)的區(qū)域中形成內(nèi)部的再循環(huán)區(qū)。

此外本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的燃燒裝置，其具有：用于在形成燃燒用空氣混合流的情況下使惰性氣體與燃燒用空氣混合的混合腔，其中，混合腔關(guān)聯(lián)有混合裝置，利用該混合裝置可獲得惰性氣體和燃燒用空氣的至少為0.5的混合強度；帶有用于使燃燒用空氣混合流成渦流地與燃料流混合的且用于產(chǎn)生火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)的預(yù)燃燒室，其中，預(yù)燃燒室設(shè)定成用于在形成廢氣流的情況下產(chǎn)生在燃燒用空氣混合流與燃料流之間的從35°至90°的角度和在燃燒用空氣混合流和燃料流之間的15：1至2：1的脈沖流比例；以及帶有用于從廢氣流中提取熱流的熱排放裝置，其中，可在廢氣中的氧含量為3%體積百分數(shù)的情況下實現(xiàn)在廢氣流中小于30mgnox/m³的氮氧化物含量。

預(yù)燃燒室可關(guān)聯(lián)有用于使燃燒用空氣混合流成渦流的渦流發(fā)生裝置。

附圖說明

附圖標記清單

2混合腔

4燃燒用空氣

6惰性氣體

10預(yù)燃燒室

12燃料

14點火區(qū)域

16火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)

18熱排放裝置

20廢氣流

22熱流。

具體實施方式

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的燃燒裝置的示意圖，其具有：混合腔2，燃燒用空氣4和惰性氣體6被引入該混合腔2中；聯(lián)接到混合腔2處的預(yù)燃燒室10，燃料12被引入該預(yù)燃燒室10中；點火區(qū)域14，在其中中形成火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)16；以及熱排放區(qū)18，其由廢氣流20流過，從廢氣流20中提取熱流22。

混合腔2設(shè)有混合裝置，在混合裝置中以最小0.5的混合強度使燃燒用空氣4與惰性氣體6混合，其中，混合強度的優(yōu)選的值為最小0.6、0.7、0.8或0.9。在混合腔2中產(chǎn)生被引入燃燒室10中的燃燒用空氣混合流。在燃燒室10中使燃燒用空氣混合流與燃料流高渦流地混合，其中，燃料與燃燒用空氣混合物的方向矢量處于35°至90°、尤其地45°至75°的角度下。燃料流相對于燃燒用空氣混合流的脈沖流比例在1：2與1：15之間并且優(yōu)選地在1：4與1：10之間。

在聯(lián)接到預(yù)燃燒室10處的點火區(qū)域14中形成火焰穩(wěn)定-和點火區(qū)16，其空間上與熱排放區(qū)18分離?；鹧娣€(wěn)定-和點火區(qū)16基本上是絕熱的，也就是說，沒有或者實際上沒有實現(xiàn)向外導(dǎo)熱。直到在熱排放區(qū)18中(在其中從廢氣流20中提取一定的熱流22)才優(yōu)選地組合對流地且通過輻射實現(xiàn)該導(dǎo)熱。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于使燃料在燃燒裝置中燃燒的方法和一種用于執(zhí)行該方法的燃燒裝置，所述方法中，在形成燃燒用空氣混合流的情況下以至少為0.5的混合強度使惰性氣體與燃燒用空氣混合，將燃燒用空氣混合流成渦流地與燃料流混合，燃燒用空氣混合流與燃料流圍成35°至90°的角度并且燃燒用空氣混合流的脈沖流與燃料流的脈沖流成15：1至2：1的比例，其中，在絕熱的火焰穩(wěn)定?和點火區(qū)中，在形成廢氣流的情況下將燃料流帶到與燃燒用空氣混合流燃燒，燃料在火焰穩(wěn)定?和點火區(qū)中的停留時間不低于0.01秒，在與火焰穩(wěn)定?和點火區(qū)局部分離的熱排放區(qū)中從廢氣流中提取熱，并且其中，在廢氣中氧含量為3%體積百分數(shù)的情況下實現(xiàn)廢氣流中小于30mgNOx/m3的氮氧化物含量。

技術(shù)研發(fā)人員：N.舍普夫;S.格澤
受保護的技術(shù)使用者：賽科有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.04.20
技術(shù)公布日：2017.10.31