專利名稱：液體燃料燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液體燃料燃燒器，更具體地說，本發(fā)明涉及適合于利用火焰的輻射傳熱的各種類型的爐例如玻璃熔融爐的液體燃料燃燒器。
在玻璃熔融爐中，為將玻璃均勻升溫和加熱，通常使用液體燃料例如燃料油或煤油在空氣中燃燒的燃燒器。在這些爐中所采用的熔融方法是，使火焰不直接與玻璃接觸，而是主要通過輻射傳熱進(jìn)行加熱。
然而，當(dāng)用空氣作助燃?xì)怏w時(shí)，由于空氣中含有對(duì)燃燒不作貢獻(xiàn)的氮，使得排氣體積增加，同時(shí)，由于排出的氣體能從爐中帶走的熱量損失也增加，使得熱效率很差。而且，所產(chǎn)生的NOX的排氣污染程度也很高。
因而考慮用氧氣作助燃?xì)怏w。當(dāng)用氧氣作助燃?xì)怏w時(shí)，由于與使用空氣的情況相比，燃燒排氣量減至約1/5，燃燒排出氣體帶走的熱量也減少至約1/4-1/5。結(jié)果，得到較高的熱效率，產(chǎn)生的NOX的量也顯著降低了。
然而，使用氧氣作助燃?xì)怏w的常規(guī)的液體燃料燃燒器所產(chǎn)生的火焰，由于使用以火焰輻射傳熱為主體的熔融方式，具有很大的缺陷，這一點(diǎn)將在下文中詳細(xì)描述。
例如，美國專利第4216908號(hào)的說明書中指出，使用氧氣作助燃?xì)怏w的先有技術(shù)的液體燃料氣體燃燒器由以下幾部分組成在頂端有燃料噴嘴的燃料供給管、在所述燃料供給管外側(cè)并與之同心設(shè)置的助燃?xì)怏w供給管以形成助燃?xì)怏w通道、在上述燃料供給管內(nèi)側(cè)緊挨著上述燃料噴嘴的離心式噴嘴和在上述燃料噴嘴周圍與上述助燃?xì)怏w通道相連通的數(shù)個(gè)助燃?xì)怏w噴嘴。
氧氣與通過離心式噴嘴以30度或更高的大角度由上述燃料噴嘴以霧狀噴出的液體燃料一起，以50-200m/s的速度從上述助燃噴嘴中噴出，接著是噴出的液體燃料的燃燒。
在這種結(jié)構(gòu)中，液體燃料與氧氣劇烈混合，并高速燃燒。結(jié)果，在比使用空氣的情況高600-800℃的溫度形成火焰長度短的高溫火焰。隨后通過將該高溫火焰直接在欲加熱的物體上加熱，可將欲加熱物體加熱至高溫。而且，由于火焰中所含的游離基物質(zhì)在與欲加熱物體碰撞后轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水穩(wěn)定物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生熱量，可將欲加熱物體加熱至更高溫度。
這樣，雖然使用氧氣作助燃?xì)怏w的先有技術(shù)的燃燒器對(duì)于欲加熱物體的直接熱熔融是有效的，但由于氧氣從上述助燃?xì)怏w噴嘴中噴出的速度比較快，加速了液體燃料與氧氣的混合。由于燃燒速度相應(yīng)變快，火焰長度變短。另外，由于在輻射傳熱中有效的火焰的光焰部分的比例較小，為火焰長度的40-60％(使用石油系液體燃料例如燃料油或煤油的情況)，因而當(dāng)將其用于以火焰輻射傳熱為主體的熔融方式時(shí)，存在一些問題。
因而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種液體燃料燃燒器，所述燃燒器通過將氧濃度不少于50％的氣體用作助燃?xì)怏w，可將燃燒效率提高至較高水平，而且所述燃燒器可獲得長的火焰，火焰的大部分由光焰部分組成，從而可有效地進(jìn)行輻射傳熱，同時(shí)還有一個(gè)益處就是能夠減少NOX。
本發(fā)明的液體燃料燃燒器由以下幾部分組成在頂端有燃料噴嘴的燃料供給管、在所述燃料供給管外側(cè)并與之同心設(shè)置的助燃?xì)怏w供給管以形成助燃?xì)怏w通道和設(shè)置在上述燃料供給管內(nèi)側(cè)與所述燃料供給管的頂端有一定間隔的孔元件；其中所述孔元件的孔與上述燃料供給管的燃料噴嘴是相互偏心的。
此外，按照本發(fā)明，在上述的改進(jìn)的燃料氣體燃燒器的上述助燃?xì)怏w供給管的助燃?xì)怏w通道中設(shè)置一個(gè)葉片，以將助燃?xì)怏w渦旋。
另外，在本發(fā)明中，由上述燃料噴嘴的中心線和上述孔的中心線之間的距離與所述燃料噴嘴和所述孔之間的軸線方向上的距離之比決定的偏心率為1.0-4.0。
另外，在本發(fā)明中，從上述助燃?xì)怏w通道噴出的助燃?xì)怏w的噴出速度為1-20m/秒。
而且，上述的本發(fā)明助燃?xì)怏w的氧濃度不低于50％。
如上所述，按照本發(fā)明的液體燃料燃燒器，液體燃料在通過孔之后在上述孔元件和上述燃料供給管的頂端之間的空隙擴(kuò)散后從燃料噴嘴噴出。此時(shí)，由于上述孔和上述燃料噴嘴相互偏心，液體燃料以小于先有技術(shù)的噴射角度從上述燃料噴嘴噴出，從而增加了噴出的液體燃料的噴射距離。另一方面，助燃?xì)怏w從助燃?xì)怏w通道的開口端噴出，以將霧化的液體燃料包圍。由于液體燃料接著以這種狀態(tài)燃燒，得到了火焰長度長，光焰部分的比例大的火焰。
液體燃料從上述燃料噴嘴以銳角噴出的結(jié)果是以較大距離噴出的液體燃料能在其整個(gè)長度上燃燒，使得火焰長度增長?；鹧婀庋娌糠值谋壤龃笫怯捎谠诒景l(fā)明的液體燃料燃燒器中，液體燃料和助燃?xì)怏w的混合速度比在液體燃料全部一次燃燒的先有技術(shù)的液體燃料燃燒器中的慢。結(jié)果，可認(rèn)為液體燃料的這種燃燒方式不太劇烈。順便說一句，如果將氧氣濃度小于50％的氣體例如空氣用作助燃?xì)怏w，則難于完全燃燒液體燃料。由于其結(jié)果是不完全燃燒而導(dǎo)致產(chǎn)生煙黑，因而如上所述本發(fā)明中優(yōu)選將氧氣濃度不低于50％的富氧氣體或高純氧用作助燃?xì)怏w。這是由于氧濃度較高的情況下可形成較好的火焰。
這樣，由于本發(fā)明的液體燃料燃燒器能得到具有長的火焰長度和大比例光焰部分的火焰，對(duì)于用于熔融玻璃并以前述的由輻射傳熱為主體的情況，熔融效果得到改善，而且可降低液體燃料和氧氣的用量。此外，在燃燒器的末端附近，燃燒火焰呈細(xì)的紡錘狀，使得由于燃燒造成的燃燒器末端的熱負(fù)荷降低。因而，可取消水冷卻夾套，而這在使用氧氣的先有技術(shù)的液體燃料燃燒器中是必不可少的。
此外，本發(fā)明的液體燃料燃燒器在用于形成第一助燃?xì)怏w通道的上述助燃?xì)怏w供給管外側(cè)同心設(shè)置有用于形成第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w供給管。
此外，本發(fā)明中，第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的流量與上述第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的流量之比為0.25-1.0。
另外，本發(fā)明中，第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的噴出速度與上述第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的噴出速度之比為0.3-1.0。
另外，在本發(fā)明中，上述第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的噴出速度在溫度0℃，1個(gè)大氣壓狀態(tài)下為10-40m/秒。
本發(fā)明的液體燃料燃燒器能夠通過在形成第一助燃?xì)怏w通道的上述助燃?xì)怏w供給管外側(cè)并與之同心地設(shè)置形成第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w供給管而形成更長的燃燒火焰。而且?guī)缀跛械娜紵鹧婢晒庋娌糠纸M成，這進(jìn)一步提高了用于以輻射傳熱為主體熔融玻璃等情形的熔融效果。


圖1是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器的主要部分橫斷面視圖。
圖2是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的主要部分橫斷面視圖。
圖3是表明實(shí)驗(yàn)例1火焰狀態(tài)的說明圖。
圖4是實(shí)驗(yàn)例2中氧氣的噴嘴速度與火焰之間的關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例的主要部分橫斷面視圖。
圖6是沿圖5的VI-VI面的剖面視圖。
圖7是實(shí)驗(yàn)例4中置于燃燒爐中的燃燒器視圖。
圖8是燃燒爐中插入燃燒器的爐壁開口端與燃燒爐內(nèi)爐頂之間的距離與燃燒爐內(nèi)爐頂溫度之間的關(guān)系圖。
圖9是本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的主要部分的橫斷面視圖。
圖10是本發(fā)明的第五個(gè)實(shí)施例的主要部分的橫斷面視圖。
下面結(jié)合附圖詳述實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。
圖1是本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器主要部分的橫斷面圖。液體燃料燃燒器1由以下幾部分組成燃料供給管4，在其頂端具有與燃料通道2相連通的燃料噴嘴3；在所述燃料供給管4的外側(cè)并與之同心地設(shè)置的助燃?xì)怏w供給管6以形成助燃?xì)怏w通道5和位于所述燃料供給管4內(nèi)側(cè)并與所述燃料供給管4的頂端有一定空隙的孔元件7。上述燃料噴嘴3在上述燃料供給管4的中心線8上形成。在上述孔元件7中有數(shù)個(gè)例如3個(gè)在與上述燃料噴嘴3偏心的位置形成的孔9。上述三個(gè)孔9各自具有相同的口徑，并以上述中心線8為中心在其四周等間隔設(shè)置。
上述孔元件7和上述燃料供給管4端部之間的空隙構(gòu)成燃料霧化部10。上述助燃?xì)怏w通道5的末端是助燃?xì)怏w出口11。
可將各種類型的液體燃料用作所述液體燃料，例如煤油、氣油或燃料油。
如果將氧氣濃度小于50％的氣體例如空氣用作助燃?xì)怏w，則難于完全燃燒液體燃料。由于不完全燃燒而導(dǎo)致產(chǎn)生煙黑，因而本發(fā)明中理想的是將氧氣濃度不低于50％的富氧氣體或高純氧用作所述助燃?xì)怏w。這是由于氧濃度較高的情況下可形成較好的火焰。
按照上述構(gòu)造，采用已知方法分別將液體燃料和助燃?xì)怏w供給通道2和5。液體燃料通過孔9并在霧化部10中擴(kuò)散。接著，它從燃料噴嘴3噴出，之后在與從助燃?xì)怏w通道5的助燃?xì)怏w出口11噴出的助燃?xì)怏w混合后燃燒。
盡管從上述燃料噴嘴3噴出的液體燃料的噴射角度可根據(jù)上述燃料噴嘴3的長度(L)和表面積作略微改變，但實(shí)驗(yàn)證明所述噴射角度主要根據(jù)上述燃料噴嘴3的中心線與上述孔9的中心線之間的距離(M)與所述燃料噴嘴3和所述孔9之間的軸線方向的距離即燃料霧化部10的空隙(S)之比而變化。換句話說，這些變化取決于M/S值(稱作偏心率)。如果偏心率小于1.0，雖然燃料噴射距離增長，但由于從上述燃料噴嘴3噴出的液體燃料擴(kuò)散(霧化)不充分，部分液體燃料未燃燒。另一方面，如果偏心率超過4.0，液體燃料擴(kuò)散良好。然而，液體燃料的噴射角度增加，導(dǎo)致大焰長度較短?；谶@些發(fā)現(xiàn)，通過將偏心率設(shè)定在1.0-4.0范圍內(nèi)，可將液體燃料的噴射角度減少至5至10度，而同時(shí)仍可獲得充分的擴(kuò)散，這樣可得到長的火焰。
圖2是本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的主要部分的橫斷面視圖。在該實(shí)施例的液體燃料燃燒器21中，只有燃料供給管4的燃料噴嘴23與孔元件7的孔29的數(shù)字與位置關(guān)系和上述圖1所示的第一實(shí)施例的液體燃料燃燒器不同。其它組成部分與第一個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器相同。
上述孔29在上述孔7的中心形成，即在上述燃料供給管4的中心線8上。在與上述孔29偏心的位置形成數(shù)個(gè)燃料噴嘴23。這些燃料噴嘴23各自具有同一口徑，并以上述中心線8為中心在其四周等間隔配置。
在此情況下，偏心率表示為上述燃料噴嘴23的中心線與上述孔29的中心線之間的距離(M)與所述燃料噴嘴23和所述孔29之間的軸線方向的距離即，燃料霧化部10的空隙(S)之比，即M/S。
在第二個(gè)實(shí)施例中，同樣通過將偏心率設(shè)定在1.0-4.0范圍內(nèi)，可將液體燃料的噴射角度減少至5至10度，而同時(shí)仍可獲得充分的擴(kuò)散。這樣可得到長的火焰。
為將上述偏心率維持在預(yù)定值，設(shè)置一個(gè)燃料噴嘴和一個(gè)孔的情況，對(duì)于一個(gè)燃料噴嘴3設(shè)置數(shù)個(gè)孔9的情況或者對(duì)于數(shù)個(gè)燃料噴嘴23設(shè)置一個(gè)孔29的情況均可使用。無論哪種情況，都應(yīng)使上述孔的橫斷面積(在使用數(shù)個(gè)孔的場(chǎng)合為橫斷面積的總和)大于燃料噴嘴的橫斷面積(在使用數(shù)個(gè)燃料噴嘴的場(chǎng)合為橫斷面積的總和)。對(duì)于設(shè)置數(shù)個(gè)燃料噴嘴或孔的情況，為形成好的火焰，最好使它們具有相同口徑，并以中心線8為中心，在其四周等間隔設(shè)置。然而，只要將偏心率設(shè)置在上述范圍內(nèi)，即使其它條件稍有變化，不使用同一口徑或者不將燃料噴嘴和孔等間隔設(shè)置，仍可使燃料燃燒器的噴射角度小于先有技術(shù)的燃燒器。
實(shí)驗(yàn)例1為確認(rèn)上述燃料噴嘴3和孔9之間的偏心率的作用，用具有圖1所示結(jié)構(gòu)的液體燃料燃燒器1(本發(fā)明的液體燃料燃燒器)和前述的先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A(先有技術(shù)的液體燃料燃燒器)在大氣氣氛下進(jìn)行燃燒并確認(rèn)火焰形狀。順便說一句將本發(fā)明的液體燃料燃燒器1的偏心率設(shè)置在3.0。
使煤油以50升/小時(shí)的速度作為液體燃料流進(jìn)上述燃燒器的燃料通道之中。使氧氣(氧氣濃度98％)以100Nm3/小時(shí)(其中Nm3指氣體在0℃溫度和latm壓力下的體積)速度流入助燃?xì)怏w通道。順便說一句，由于本發(fā)明的液體燃料燃燒器1與先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A之間的助燃?xì)怏w通道的橫斷面積不同，在本發(fā)明的液體燃料燃燒器1中氧氣的噴出速度為6m/秒，而先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A的則為100m/秒。這些結(jié)果示于表1。此外，形成的火焰的狀態(tài)如圖3所示。圖3(a)顯示了本發(fā)明的液體燃料燃燒器1產(chǎn)生的火焰，而圖3(b)顯示了先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A產(chǎn)生的火焰。火焰溫度是通過用輻射溫度計(jì)測(cè)定光焰部分溫度測(cè)得的。
表1
從上述表1和圖3可清楚地看出，在先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A的情況，液體燃料從燃料噴嘴噴出霧化，并在氧氣從其外側(cè)噴入的支持下形成火焰。由于液體燃料和氧氣激烈混合，得到比本發(fā)明的液體燃料燃燒器1的溫度更高的短火焰。如表3(b)所示，光焰部分B部分在燃燒器末端附近形成，而據(jù)認(rèn)為是由于燃料氣化形成的氣體燃燒造成的長的淡藍(lán)色非光焰部分C則是在所述光焰部分B的末端附近形成的另一方面，對(duì)于本發(fā)明的液體燃料燃燒器1的情況，得到比先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A的火焰長的火焰，而且光焰部分B延伸及整個(gè)火焰，如圖3(a)所示。
如上所述，按照本發(fā)明的液體燃料燃燒器1，得到輻射傳熱比先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A更大的理想的火焰，而且，通過將從上述助燃?xì)怏w出口11噴出的助燃?xì)怏w的噴出速度控制在1-20m/秒范圍內(nèi)，尤其是2-12m/秒范圍內(nèi)，可得到適于實(shí)用的最佳火焰。而且，可將先有技術(shù)中各種已知的手段用作控制助燃?xì)怏w的速度的方法，例如根據(jù)助燃?xì)怏w的用量調(diào)節(jié)助燃?xì)怏w通道的橫斷表面積及在向著助燃?xì)怏w通道的供給管中設(shè)置流量調(diào)節(jié)計(jì)。
實(shí)驗(yàn)例2接著，為研究氧氣噴出速度與火焰之間的關(guān)條，采用下述方法形成火焰以各種速度噴射氧氣，同時(shí)使供氧量保持恒定，并使用具有圖1所示結(jié)構(gòu)的液體燃料燃燒器1以及助燃?xì)怏w通道5的表面積不同的各種燃燒器。這些結(jié)果示于圖4中。圖中D代表火焰長度，而E代表光焰部分與火焰長度的比例(光焰部分比例)?；鹧骈L度D在左側(cè)的縱軸上以厘米表示，而光焰部分比例E在右側(cè)的縱軸上以百分?jǐn)?shù)表示。
從圖4可清楚地看出，當(dāng)氧氣速度低于1m/秒時(shí)，光焰部分比例高，但火焰短。據(jù)認(rèn)為這是由于氧氣速度太低，以至于在火焰的末端，液體燃料和氧氣的混合狀態(tài)很差，這就導(dǎo)致未燃燒成份的產(chǎn)生。基本理想的火焰是在氧氣噴出速度增至2m/秒或更高時(shí)得到的。另一方面，如果氧氣的噴出速度超過12m/秒，則光焰部分比例下降。特別是，當(dāng)氧氣噴嘴速度增至超過20m/秒的高速度時(shí)，雖然火焰長度不發(fā)生太大變化但光焰部分比例顯著降低。據(jù)認(rèn)為這是由于氧氣速度太快，從而導(dǎo)致過分促進(jìn)液體燃料與氧氣的混合。結(jié)果是，部分液體燃料由于在火焰末端附近燃燒而被氣化，這樣由于液體燃料以氣化狀態(tài)燃燒，阻止了光焰的形成。
根據(jù)以上結(jié)果，對(duì)于本發(fā)明的液體燃料燃燒器的情況，從實(shí)用角度考慮，將氧氣速度控制在1-20m/秒為宜，優(yōu)選2-12m/秒。
下面，圖5和6表明本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。圖5是將形成助燃?xì)怏w通道5的外側(cè)的管切開的橫斷面視圖。圖6是按圖5箭頭方向沿VI-VI線的視圖。
該實(shí)施例的液體燃料燃燒器31配置有在上述助燃?xì)怏w供管給管6的助燃?xì)怏w通道5中用于使助燃?xì)怏w渦旋的葉片32。其它組成部分與第一個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器1相同。
如圖6所示，上述用于使助燃?xì)怏w渦旋的葉片32由四個(gè)葉片元件組成。這四個(gè)葉片元件在助燃?xì)怏w通道5中等間隔設(shè)置，并相對(duì)于所述助燃?xì)怏w通道5有預(yù)定的角度，順便說一句，雖然在本例中使用了四個(gè)葉片元件，但可使用任意數(shù)量的葉片元件。
使用上述組成的結(jié)果是，流過助燃?xì)怏w通道5的助燃?xì)怏w在通過葉片32的各個(gè)葉片元件之間時(shí)被施以渦旋力(swirling force)，并從助燃?xì)怏w噴口11以渦旋狀態(tài)噴出。結(jié)果，雖然火焰長度幾乎不變化，但生成的燃燒火焰具有高溫的光焰部分，從而改進(jìn)了輻射傳熱效果。據(jù)認(rèn)為這是由于被施以這樣的渦旋力的助燃?xì)怏w與液體燃料混合同時(shí)在已霧化并從燃料噴嘴3噴出的液體燃料周圍渦旋，因而使得能與液體燃料適宜地混合。
實(shí)驗(yàn)例3下面，通過使用第三個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器證實(shí)葉片32的作用，使液體燃料和助燃?xì)怏w的速度條件與實(shí)施例1的相同而改變?nèi)~片32的葉片元件對(duì)于助燃?xì)怏w通道5的傾度。上述葉片元件的傾度是這樣定義的，傾度為0度，相應(yīng)于葉片元件與助燃?xì)怏w通道5平行的狀態(tài)，傾度為90度相應(yīng)于葉片元件與助燃?xì)怏w通道5垂直的狀態(tài)。結(jié)果如表2所示。
表2
<p>表2清楚地表明，當(dāng)傾度為0度時(shí)，結(jié)果與圖1的燃燒器的相同。當(dāng)傾度增至20和40度時(shí)，火焰長度和光焰部分幾乎均保持相同，而火焰溫度增加。然而當(dāng)傾度升至45度或更高時(shí)，幾乎不發(fā)生變化。在此情況下，需要增加氧氣的供氣壓力，這是由于葉片32與氧氣流相對(duì)，這樣，理想的是，將上述葉片元件的傾度根據(jù)實(shí)際使用條件設(shè)置在40度或40度以下的合適值。
順便說一句，由于上述的實(shí)驗(yàn)例1-3在大氣壓下進(jìn)行，火焰的末端由于浮力而向上彎曲，見圖3。但在用于實(shí)際的爐中時(shí)，由于爐內(nèi)高溫，使得爐內(nèi)溫度與火焰溫度差別較小。這樣，浮力減小從而得到基本水平的火焰。
實(shí)驗(yàn)例4隨后，將上述葉片元件的傾度設(shè)置在0度的燃燒器和將上述葉片元件的傾度設(shè)置在40度的燃燒器置于測(cè)試燃燒爐中，并測(cè)定爐內(nèi)溫度。將用在實(shí)驗(yàn)例1中的先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A用于比較。
如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)施例的燃燒器31和先有技術(shù)的燃燒器A之間火焰形成狀態(tài)的差別如表3所示。這樣，對(duì)于燃燒器31的情況，如圖7(a)所示，燃燒器的頂端可配置在與爐33的內(nèi)側(cè)相連通的燃燒器插入口34的外側(cè)，與之相比，在先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A的情況，則必須將其插入燃燒器插入口34的背面。因而，為了不使固定在燃燒器插入口34內(nèi)壁的燃燒器貼磚損耗，需要在例如先有技術(shù)的液體燃料燃燒器A末端的外緣配置水冷卻夾套。與之相比，燃燒器31的情況，形成長而細(xì)的火焰的結(jié)果是由于燃燒而造成的燃燒器末端熱負(fù)荷減少，這樣的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)燃燒器末端附近區(qū)域進(jìn)行冷卻。
圖8是使用傾度置于0度的上述的葉片元件的燃燒器F、傾度置于40度的上述葉片元件燃燒器G和先有技術(shù)的燃燒器A形成的火焰，然后從燃燒器插入口34的爐開口端的預(yù)定位置測(cè)定爐頂溫度。圖8清楚表明，爐內(nèi)溫度按照先有技術(shù)的燃燒器A、燃燒器F和燃燒器G的順序升高。
圖9是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器的主要部分的橫斷面視圖。
該實(shí)施例的液體燃料燃燒器41與第二助燃?xì)怏w供給管42同心設(shè)置，而所述供給管42則在上述第一個(gè)實(shí)施例的燃燒器的助燃?xì)怏w供給管6的外側(cè)。其它組成部分與第一實(shí)施例的液體燃料燃燒器1的相同。
因而，在上述燃料供給管4和助燃?xì)怏w供給管6之間形成第一助燃?xì)怏w通道43，而在上述助燃?xì)怏w供給管6和上述助燃?xì)怏w供給管42之間形成第二助燃?xì)怏w通道44。
圖10是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器的主要部分的橫斷面視圖。
該實(shí)施例的液體燃料燃燒器51與第二助燃?xì)怏w供給管52同心設(shè)置，而所述供給管52則在上述第二個(gè)實(shí)施例的燃燒器的助燃?xì)怏w供給管6的外側(cè)。其它組成部分與第二實(shí)施例的液體燃料燃燒器21的相同。
因而，在上述燃料供給管4和助燃?xì)怏w供給管6之間形成第一助燃?xì)怏w通道53，而在上述助燃?xì)怏w供給管6和上述助燃?xì)怏w供給管52之間形成第二助燃?xì)怏w通道54。
通過如上所述在第一助燃?xì)怏w通道外緣設(shè)置第二助燃?xì)怏w通道，從第一助燃?xì)怏w通道噴出的第一助燃?xì)饬髟趶娜剂蠂娮煲孕〗嵌葒姵龅娜剂现車纬?，而從第二助燃?xì)怏w通道噴出的第二助燃?xì)饬髟谒龅谝恢細(xì)饬髦車纬?。結(jié)果，得到光焰部分比例大的長火焰。此外，火焰長度可通過改變第一助燃?xì)饬骱偷诙細(xì)饬髦g的流量比和流速比來改變。
應(yīng)注意到，上述流量比和流速比定義為第一助燃?xì)饬髋c第二助燃?xì)饬髦燃碵第一]/[第二]。
下面給出使用圖9所示的本發(fā)明的第四個(gè)實(shí)施例的液體燃料燃燒器的實(shí)驗(yàn)例。實(shí)驗(yàn)例5在煤油按35升/小時(shí)和氧氣按70Nm3/小時(shí)在大氣中燃燒時(shí)，在改變流量的情況下的燃燒特性示于表3。順便說一句，在第一助燃?xì)怏w通道一側(cè)的氧氣速度是20Nm/秒(其中Nm指換算成0℃溫度和latm壓力下的值，下同)，在第二助燃?xì)怏w通道一側(cè)的為33Nm/秒。
表3
根據(jù)以上結(jié)果，優(yōu)選將流量比設(shè)置在0.25-1.0的范圍，更優(yōu)選約0.54。順便說一句，當(dāng)在同樣條件下使用先有技術(shù)的氧氣燃燒器時(shí)，火焰長度是900mm，光焰部分是600mm，最高火焰溫度是2700℃。實(shí)驗(yàn)例6在將實(shí)驗(yàn)例5的流量比置于0.54的同時(shí)，改變流速，燃燒特性如表4所示。在此情況下，第一氧氣流速為20Nm/秒。
表4
<p>續(xù)表4
根據(jù)以上結(jié)果，優(yōu)選將流速比置于0.3-1.0范圍內(nèi)，更優(yōu)選0.6-0.8。
實(shí)驗(yàn)例7在將實(shí)驗(yàn)例5中的流量比置于0.54的同時(shí)，在改變第一氧氣流速的情況下，燃燒特性如表5所示。順便說一句，第二氧氣流速在實(shí)驗(yàn)例6確定的0.3-1.0的流速比的適用范圍內(nèi)變化。
表5
*第一氧氣流速及第二氧氣流速范圍的單位是Nm/秒。更優(yōu)選10-20Nm/秒。
如上所述，第四個(gè)和第五個(gè)實(shí)驗(yàn)例的液體燃料燃燒器，通過使用設(shè)置有上述燃料霧化部10以及在上述霧化部10外緣的第一助燃?xì)怏w通道和與之同心的第二助燃?xì)怏w通道的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)液體燃料的小角度噴射。而且，通過對(duì)助燃?xì)怏w的供給方式的控制，可得到理想的燃燒特性。也就是說，將流量比控制在0.25-1.0范圍內(nèi)，流速比控制在0.3-1.0范圍內(nèi)，第一助燃?xì)怏w流速控制在10-40Nm/秒范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種液體燃料燃燒器，由以下幾種部分組成在頂端有燃料噴嘴的燃料供給管、在所述燃料供給管外側(cè)并與之同心設(shè)置的助燃?xì)怏w供給管以形成助燃?xì)怏w通道和在上述燃料供給管內(nèi)側(cè)與所述燃料供給管的頂端有一定間隔的孔元件；其中所述孔元件的孔與所述燃料供給管的燃料噴嘴是相互偏心的。
2.權(quán)利要求1所述的液體燃料燃燒器，其中在所述助燃?xì)怏w供給管的助燃?xì)怏w通道中設(shè)置葉片，以使助燃?xì)怏w渦旋。
3.權(quán)利要求1所述的液體燃料燃燒器，其中由所述燃料噴嘴的中心線和所述孔的中心線之間的距離與所述燃料噴嘴和所述孔之間的軸線方向上的距離之比所決定的偏心率為1.0-4.0。
4.權(quán)利要求1所述的液體燃料燃燒器，其中從所述助燃?xì)怏w通道噴出的助燃?xì)怏w的噴出速度為1-20m/秒。
5.權(quán)利要求1所述的液體燃料燃燒器，其中所述助燃?xì)怏w的氧濃度為50％或更多。
6.權(quán)利要求1所述的液體燃料燃燒器，其中用于形成第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w供給管在用于形成第一助燃?xì)怏w通道的所述助燃?xì)怏w供給管的外側(cè)并與之同心設(shè)置。
7.權(quán)利要求6所述的液體燃料燃燒器，其中第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w與所述第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的流量比為0.25-1.0。
8.權(quán)利要求6所述的液體燃料燃燒器，其中第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w與所述第二助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的流速比為0.3-1.0。
9.權(quán)利要求6所述的液體燃料燃燒器，其中所述第一助燃?xì)怏w通道的助燃?xì)怏w的流速在換算成0℃溫度和latm大氣壓下的值時(shí)為10-40m/秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液體燃料燃燒器，它能得到長的火焰，其中光焰部分比例較大，并且可有效地進(jìn)行輻射傳熱。該液體燃料用燃燒器由以下幾種部分組成燃料供給管(4)，在其頂端有燃料噴嘴(3)，在所述燃料供給管(4)的外側(cè)并與之同心地設(shè)置的助燃?xì)怏w供給管(6)以形成助燃?xì)怏w通道(5)和位于所述燃料供給管(4)內(nèi)側(cè)并與所述燃料供給管(4)的頂端有一定空隙的孔元件(7)。另外，所述孔元件(7)的孔(9)和上述燃料供給管(4)的燃料噴嘴(3)互相偏心。
文檔編號(hào)F23D11/00GK1125831SQ9411323
公開日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1994年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月31日
發(fā)明者秋元隆公, 藤原昌樹, 瓚井宏, 飯野公夫, 五十嵐弘 申請(qǐng)人:日本酸素株式會(huì)社