專利名稱：燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于混合并燃燒至少兩種燃燒介質(zhì)的燃燒器。
對(duì)于上述燃燒器而言，特別適于采用助然空氣和作為可燃?xì)怏w的貧煤氣或貧氣。所述燃燒器包括若干燃燒噴嘴，各自為一個(gè)管，該管用于向燃燒室中輸送燃燒介質(zhì)，還包括一個(gè)流入裝置，用于向該管的燃燒室一側(cè)的末端提供其它燃燒介質(zhì)。
上述燃燒器披露于美國(guó)專利US 5,267,850中，該專利披露了一種燃燒系統(tǒng)和一種用于高溫目的燃燒工藝。在所述燃燒器的一個(gè)燃燒噴頭上，產(chǎn)生一個(gè)中央高速燃燒流，該燃燒流由低速燃料流呈環(huán)狀形式包圍。
另一種燃燒器是與技露于DE 4208951C2中的熱氣體發(fā)生器一起使用。為了輸送燃燒介質(zhì)，已知的燃燒器具有管，這些管的自由端由用于輸入第二種燃燒介質(zhì)的出口噴嘴環(huán)繞。這種已知的結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生極好的完全燃燒，從而導(dǎo)致短的燃燒火焰的產(chǎn)生。不過，有必要針對(duì)完全燃燒的程度和火焰長(zhǎng)度對(duì)已知的燃燒器做進(jìn)一步改進(jìn)。
本發(fā)明的目的是提供一種燃燒器，這種燃燒器在短火焰情況下，即使熱值極低也能確保燃燒介質(zhì)很充分地燃燒。
按照本發(fā)明，上述目的是由一種具有權(quán)利要求1的特征部分特征的燃燒器實(shí)現(xiàn)的。一個(gè)燃燒噴嘴至少具有三個(gè)相互同軸排列的管，即一個(gè)內(nèi)部管，一個(gè)芯管和一個(gè)外部管，以及至少一個(gè)介于上述之間的中間管。所述管沿徑向間隔，以形成環(huán)狀間隙管，燃燒介質(zhì)可經(jīng)這些管輸送到燃燒室中。
所述燃燒噴嘴結(jié)構(gòu)除了中央芯管孔之外，還有至少兩個(gè)環(huán)狀間隙孔，采用這種結(jié)構(gòu)，事實(shí)上可以一切理想的方式對(duì)該燃燒噴嘴上的火焰進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，根據(jù)開孔的數(shù)目，可以使用兩種以上的燃燒介質(zhì)，其在各種情況下的壓力不同。所述至少三個(gè)彼此同軸設(shè)置的燃燒噴嘴的開口還能確保燃燒介質(zhì)的充分混合，并因此產(chǎn)生特別大的燃燒表面，這會(huì)導(dǎo)致短的火焰和極佳的充分燃燒度。因此，所述管的階形的軸向排列可以氣體混合物可以在最佳的時(shí)機(jī)和最適當(dāng)?shù)牟课慌懦觥?br> 本發(fā)明燃燒器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以用所謂的貧氣或貧煤氣一即熱值極低的可燃?xì)怏w進(jìn)行工作。采用迄今已知的燃燒器，可以實(shí)現(xiàn)熱值至少約為2500KJ/m3的貧煤氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的自發(fā)燃燒。試驗(yàn)表明，采用于本發(fā)明的燃燒器，即使是用熱值大約為1900KJ/m3的貧煤氣(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，也會(huì)有獨(dú)立的燃燒過程。因此，無需其它使用高級(jí)可燃?xì)怏w的燃燒器。
通過以不同長(zhǎng)度伸入燃燒室中的管可以取得特別好的燃燒效果。因此，這些燃燒噴嘴管具有階形結(jié)構(gòu)。這些燃燒噴嘴孔沿管的軸向方向相互分離。這會(huì)導(dǎo)致不同的氣體燃燒介質(zhì)以部位和時(shí)間位移方式混合，這會(huì)導(dǎo)致所述介質(zhì)的特別好的混合。
優(yōu)選的是所述外部管比所述中間管更深地伸入所述燃燒室中。因此，由所述外部管形成燃燒噴嘴的橫向邊界，以便基本上避免相鄰燃燒噴嘴對(duì)混合過程的影響。
按照一種優(yōu)選實(shí)施方案，所述芯管比所述中間管更深地伸入燃燒室中。因此，開始存在流出所述環(huán)狀間隙管的燃燒介質(zhì)的混合。在所述燃燒噴嘴的側(cè)面部分混合之后，在流出所述芯管的燃燒介質(zhì)之間獲得了額外的紊流和因此獲得了特別大的接觸表面。
為了讓該結(jié)構(gòu)能保證很好地集中或束聚獨(dú)立燃燒噴嘴的火焰，所述外部管比所述芯管更深地伸入燃燒室中。
按照本發(fā)明燃燒器的進(jìn)一步的改進(jìn)，為每一種燃燒介質(zhì)設(shè)置一個(gè)腔室，并各自與一個(gè)燃燒噴嘴由導(dǎo)管連接。所述獨(dú)立的、分隔的腔室又有各自的入口，所述燃燒介質(zhì)通過各自的入口流入相關(guān)的腔室中，可以簡(jiǎn)單的方式調(diào)節(jié)這些腔室中燃燒介質(zhì)的特定壓力。
可對(duì)上述實(shí)施方案做進(jìn)一步的改進(jìn)，即設(shè)置三個(gè)腔室，其中的第一個(gè)腔室與所述芯管連接，第二腔室與由芯管和中間管形成的環(huán)狀間隙管連接，第三個(gè)腔室與由中間管和外部管形成的環(huán)狀間隙管連接。因此，在這種進(jìn)一步的改進(jìn)中，第一種燃燒介質(zhì)經(jīng)過第一腔室和芯管流入燃燒室中。第二種燃燒介質(zhì)經(jīng)第二個(gè)腔室和相關(guān)的環(huán)狀間隙管流入燃燒室中，而第三種燃燒介質(zhì)是通過第三個(gè)腔室和另一個(gè)環(huán)狀間隙導(dǎo)管導(dǎo)入。這樣分別供應(yīng)燃燒介質(zhì)的結(jié)果是，可以實(shí)現(xiàn)三種不同燃燒介質(zhì)的良好混合。
按照另一種實(shí)施方案，有兩個(gè)腔室，其中之一與芯管和一個(gè)環(huán)狀間隙管連接。另一個(gè)腔室相應(yīng)地與剩余的一個(gè)或幾個(gè)環(huán)狀間隙管連接。這樣，諸如兩種的燃燒介質(zhì)就能通過幾個(gè)獨(dú)立的燃燒噴嘴孔流入燃燒室中，這樣可以產(chǎn)生較高的理想程度的紊流。
對(duì)于某些用途來說，所述燃燒噴嘴優(yōu)選具有四個(gè)管。這樣，除了芯管孔之外，共有三個(gè)環(huán)狀間隙孔。因此，在該實(shí)施方案中可以分別供給四種燃燒介質(zhì)。當(dāng)使用較少的燃燒介質(zhì)時(shí)，可以通過若干燃燒噴嘴孔輸送一種燃燒介質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)良好的混合。如果特殊用途證明這種結(jié)構(gòu)投資是合算的，當(dāng)然也可以設(shè)置有五個(gè)或五個(gè)以上的燃燒噴嘴。
為了改善燃燒介質(zhì)的紊流，優(yōu)選在所述燃燒噴嘴的燃燒室一端設(shè)置旋流或渦流裝置。該渦流裝置可以是大體上徑向取向噴嘴。一種特別簡(jiǎn)單而又有效的渦流裝置，例如，用于所述芯管的裝置是由該芯管壁上徑向取向的管構(gòu)成的，該芯管的自由端由一個(gè)板封閉或密封。
為了確保無故障點(diǎn)火，對(duì)本發(fā)明的燃燒器做這樣的進(jìn)一步改進(jìn)，即設(shè)置一個(gè)點(diǎn)火燃燒器，在它周圍設(shè)置燃燒噴嘴。為點(diǎn)火燃燒器供應(yīng)獨(dú)立的燃燒介質(zhì)，特別是一種高級(jí)可燃?xì)怏w。在一定的點(diǎn)火時(shí)間之后，該點(diǎn)火燃燒器可再次關(guān)閉。
本發(fā)明的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)是，所述燃燒介質(zhì)可以是含硫氣體，特別是硫化氫。到目前為止，這些氣體都必須以高成本方式進(jìn)行處理，但是，現(xiàn)在卻可以用本發(fā)明的燃燒器進(jìn)行有用的熱燃燒和再循環(huán)。
以下將結(jié)合一種實(shí)施方案和附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)地說明。其中

圖1是本發(fā)明燃燒器的示意性局部剖視圖。
圖2是本發(fā)明燃燒器的示意性正視圖，復(fù)制比例比圖1中的小。
圖1所示的局部剖視圖表示本發(fā)明的燃燒器10，它有一個(gè)由三個(gè)同軸排列的管組成的燃燒噴嘴11。內(nèi)部管被稱作芯管20，其周圍環(huán)繞著一個(gè)中間管30和一個(gè)外部的外圍管40。
芯管20由一個(gè)法蘭24與第一腔室21的壁連接，因此，第一燃燒介質(zhì)28可以經(jīng)過入口23再通過第一腔室21流入芯管20。法蘭24由合適的連接件，例如焊接或氣密性螺桿連接固定在環(huán)繞通孔22的第一腔室21的壁上。
芯管20始于第一腔室21沿燃燒室12的方向延伸通過第二腔室31和第三腔室41，燃燒過程在燃燒室中進(jìn)行。
通過法蘭34將第二個(gè)或所謂的中間管固定在環(huán)繞通孔32的第二腔室31上。沿燃燒室12的方向同軸延伸的中間管30的內(nèi)徑大于芯管20的外徑，以便在芯管20和中間管30之間形成第一環(huán)狀間隙管39。第二種燃燒介質(zhì)38可以通過所述第一環(huán)狀間隙管39，經(jīng)過入口33和第二腔室31流至燃燒噴嘴11的自由端。
從第三個(gè)腔室41處開始，芯管20和中間管30由外圍管40環(huán)繞，外圍管沿燃燒室12的方向同軸延伸至兩個(gè)其它的管。外圍管40以與所述兩個(gè)其它管相同的方式通過法蘭44固定在第三腔室的燃燒室側(cè)壁上，使其環(huán)繞通孔42。外部管40的內(nèi)徑同樣大于中間管30的外徑，從而形成第二環(huán)狀間隙管49。第三種燃燒介質(zhì)48可流經(jīng)該環(huán)狀間隙管49，通過入口43和第三腔室41流入燃燒室12。
就本發(fā)明燃燒器的代表性實(shí)施方案而言，該燃燒器具有一種三腔室結(jié)構(gòu)，通常有一或兩種可燃?xì)怏w流經(jīng)芯管20和第一環(huán)狀間隙管，而第二環(huán)狀間隙管49是用于輸送助燃空氣。具體地講，可以通過芯管20和第一環(huán)狀間隙管39輸送含酸氣體，例如濃度相同或不同的含硫化氫的氣體。
為了使不同的燃燒介質(zhì)28、38、48能在燃燒噴嘴11的燃燒室一側(cè)的末端的混合區(qū)13最好地混合，采取若干措施。首先，外圍管40比芯管20更深地伸入燃燒室12中，而芯管20又比中間管30更深地伸入燃燒室12中。就階形結(jié)構(gòu)而言，首先，從第一環(huán)狀間隙管39的開口中流出的第二種燃燒介質(zhì)38與從第二環(huán)狀間隙管49的出口流出的第三種燃燒介質(zhì)48混合，只有在第二種燃燒介質(zhì)38和第三種燃燒介質(zhì)48混合之后，第一種燃燒介質(zhì)28才從芯管20中流出，進(jìn)入混合區(qū)13，以便因此而產(chǎn)生相對(duì)第一混合過程而言的時(shí)間和部位的進(jìn)一步的紊流位移。這會(huì)導(dǎo)致燃燒介質(zhì)28、38、48的特別好的混合，使短火焰能夠很好地充分燃燒。最深地伸入燃燒室12中的外圍管40起著混合區(qū)13的橫向邊界的作用，由它確保具有強(qiáng)紊流的局部限定的區(qū)域。
作為加強(qiáng)各個(gè)燃燒介質(zhì)28、38、48之間的紊流的進(jìn)一步的措施，在芯管20和中間管30上設(shè)置渦流裝置。每一個(gè)渦流裝置25、35包括一個(gè)隔斷或密封板26、36，該板接合于芯管20或中間管30的燃燒室一側(cè)末端。通過徑向孔或槽27、37將特定的燃燒介質(zhì)28、38徑向輸入混合區(qū)13。
通過與來自第二個(gè)環(huán)狀間隙管49的軸向流疊加可以產(chǎn)生特別強(qiáng)的紊流。
圖2是本發(fā)明燃燒器10的較小比例的正視圖。如圖所示，有一個(gè)位于中央的點(diǎn)火燃燒器14，在其周圍設(shè)有若干燃燒噴嘴11，從而不至于超過僅有其中心點(diǎn)表示的部分上的拉力。在這種情況下僅示出了入口23的一個(gè)連接件，第一種燃燒介質(zhì)28通過該入口流入第一腔室21中。當(dāng)然，還有第二和第三個(gè)入口連接件。
本發(fā)明的燃燒器有若干獨(dú)立的燃燒噴嘴11，因此形成一個(gè)大的用于燃燒目的的表面。因此，所述燃燒器可以燒含硫化氫或含酸的氣體，后一種氣體優(yōu)選與沿與其垂直的方向流入的助燃空氣充分混合。當(dāng)該燃燒器出口要求一定的出口溫度和不充分的含酸氣體含量時(shí)，可對(duì)燃燒器進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使點(diǎn)火燃燒器在這種情況下能馬上再度投入工作，從而達(dá)到要求的燃燒器出口溫度。
權(quán)利要求
1．用于混合并燃燒至少兩種燃燒介質(zhì)，特別是助燃空氣和一種作為可燃?xì)怏w的貧煤氣的燃燒器，該燃燒器具有若干燃燒噴嘴(11)，這些燃燒噴嘴具有用于將燃燒介質(zhì)輸送到燃燒室(12)中的管，一個(gè)燃燒噴嘴(11)至少有三個(gè)相互同軸的管，即一個(gè)內(nèi)芯管(20)、外部外圍管(40)和至少一個(gè)中間管(30)，并使這些管徑向分離，以形成環(huán)狀間隙管(39,40)，燃燒介質(zhì)(28,38,48)可以通過這些管輸送到燃燒室(12)中，其特征在于外圍管(40)比其它管更深地伸入燃燒室(12)中，并形成一個(gè)混合區(qū)(13)，芯管(20)和中間管(30)不同程度地伸入混合區(qū)(13)中，芯管(20)和中間管(30)在燃燒室一側(cè)的末端各自由一個(gè)密封板(26,36)密封，和在芯管(20)和中間管(30)上設(shè)有開口，燃燒介質(zhì)(28,38)通過這些開口大體上沿徑向方向流入混合區(qū)(13)中。
2．如權(quán)利要求1的燃燒器，其特征在于芯管(20)比中間管(30)更深地伸入燃燒室(12)中。
3．如權(quán)利要求1或2的燃燒器，其特征在于為每一種燃燒介質(zhì)(28,38,48)提供一個(gè)腔室(21,31,41)，這些腔室分別與一個(gè)噴嘴(11)呈管道連接。
4．如權(quán)利要求1-3中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于提供三個(gè)腔室(21,31,41)，其中，第一個(gè)腔室(21)與芯管(20)連接，第二個(gè)腔室(31)與由芯管(20)和中間管(30)形成的環(huán)狀間隙管(39)連接，而第三個(gè)腔室(41)與由中間管(30)和外圍管(40)形成的環(huán)狀間隙管(49)連接。
5．如權(quán)利要求1-3中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于設(shè)有兩個(gè)腔室，其中之一與芯管(20)和一個(gè)環(huán)狀間隙管(39,49)連接。
6．如權(quán)利要求1-5中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于燃燒噴嘴(11)有四根管。
7．如權(quán)利要求1-6中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于設(shè)置一個(gè)點(diǎn)火燃燒器(14)，并將燃燒噴嘴(11)設(shè)置在其周圍。
8．如權(quán)利要求1-7中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于所述燃燒介質(zhì)(28,38,48)中的一種是含有硫化氫的氣體。
9．如權(quán)利要求1-8中的一個(gè)所述的燃燒器，其特征在于所述開口被制成槽(27,37)，這些槽被設(shè)在芯管(20)和中間管(30)的燃燒室一側(cè)的末端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于混合并燃燒至少兩種燃燒介質(zhì)(28,38,48)的燃燒器。特別是助燃空氣和一種作為氣體燃燒的貧氣。該燃燒器包括若干燃燒噴嘴,這些燃燒噴嘴各自包括至少三個(gè)彼此以共軸方式設(shè)置的管(20,30,40)。這些管沿徑向彼此間隔一定距離,以形成環(huán)形間隔管(39,49),燃燒介質(zhì)經(jīng)這些管輸入燃燒室中。本發(fā)明的設(shè)計(jì)可導(dǎo)致若干氣體燃燒介質(zhì)的良好混合和燃燒。
文檔編號(hào)F23D14/00GK1224490SQ97196166
公開日1999年7月28日 申請(qǐng)日期1997年7月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月4日
發(fā)明者H·伍爾菲爾特, F·施毛斯 申請(qǐng)人:勒舍有限公司, 沃爾特布林克曼股份有限公司