用于燃燒器的噴嘴混合引燃以及方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]氣體燃燒器是眾所周知的。在此類(lèi)燃燒器中，燃料氣體和氧化劑彼此混合，并且在燃燒器內(nèi)部點(diǎn)燃。然后，所產(chǎn)生的熱燃燒氣體高速通過(guò)出口并進(jìn)入爐腔，以便直接加熱或者進(jìn)入輻射管進(jìn)行間接加熱。在燃燒器內(nèi)部，燃料氣體與助燃劑的燃燒會(huì)使燃燒器中出現(xiàn)一個(gè)溫度大幅上升的環(huán)境。為了提高系統(tǒng)效率，助燃劑可以被預(yù)先加熱以產(chǎn)生較高的溫度。助燃劑的預(yù)熱可以通過(guò)使用廢氣余熱的復(fù)熱或蓄熱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且這種高溫燃燒環(huán)境有可能會(huì)存在不同的難題。
[0002]首先，在一些應(yīng)用中，提供給燃燒器的可燃混合物中的燃料空氣比有可能改變。由此，用于燃燒的有可能是高濃度或低濃度的燃料空氣混合物，而這有可能會(huì)影響火焰燃燒溫度以及燃燒副產(chǎn)品的成分。例如，較高的火焰溫度可能增加熱氮氧化物(NOx)的生成，這通常是不希望的。同樣，較低的火焰溫度可能降低燃燒器的效率，并且進(jìn)一步促使形成積炭、顆粒以及其他副產(chǎn)品，而這種效果同樣也是不希望的。此外，積炭的形成還會(huì)影響到燃燒器工作，例如在包含燃燒器的火花點(diǎn)火設(shè)備的不同的內(nèi)部燃燒器表面形成覆蓋層。目前已知的是，淀積在火花點(diǎn)火設(shè)備的功能區(qū)域上的積炭和其他固體沉積物可能會(huì)將火花強(qiáng)度降低至足以阻礙點(diǎn)火。與燃燒器內(nèi)部的積炭以及其他沉積物相關(guān)聯(lián)的難題至少部分是由燃料空氣比變化所導(dǎo)致的火焰溫度變化造成的，并且這些難題尚未得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)方面中，本公開(kāi)描述的是一種用于點(diǎn)燃主燃燒器的引燃燃燒器。該引燃燃燒器設(shè)備包括一個(gè)引燃噴嘴組件，其具有大體上中空的圓柱形形狀。該引燃噴嘴組件在其開(kāi)口端至少部分限定了一個(gè)引燃燃燒室。在引燃噴嘴組件的內(nèi)部限定了一個(gè)圓柱形的火花點(diǎn)燃表面。在該引燃噴嘴組件中貫穿了一個(gè)伸長(zhǎng)的打火桿。所述打火桿是用一種與圓柱形火花點(diǎn)燃表面同中心的方式設(shè)置的。通過(guò)包含用于向引燃噴嘴組件提供燃料的燃料供給管道以及用于向噴嘴引燃組件提供空氣的空氣供應(yīng)管道，可以沿引燃噴嘴組件內(nèi)部至少設(shè)置于圓柱形火花點(diǎn)燃表面與火花桿之間的區(qū)域上混合空氣與燃料。當(dāng)激活火花桿時(shí)，在火花桿與圓柱形火花點(diǎn)燃表面之間將會(huì)產(chǎn)生火花。所述火花被配置成在圓柱形火花點(diǎn)燃表面上擺動(dòng)，并且所述火花點(diǎn)燃表面可被配置成允許火花沿該表面上的任何位置擺動(dòng)。
[0004]在另一個(gè)方面，本公開(kāi)描述的是一種用于在燃燒器中產(chǎn)生穩(wěn)定持久的引燃火焰的方法。該方法包括:提供一個(gè)具有大體上中空的圓柱形形狀的引燃噴嘴組件，并且所述引燃噴嘴組件在其開(kāi)口端至少部分限定了引燃燃燒室。該方法還包括:在引燃噴嘴組件的內(nèi)部部分限定一個(gè)圓柱形火花點(diǎn)燃表面，以及在所述圓柱形火花點(diǎn)燃表面與同中心地貫穿引燃噴嘴組件的伸長(zhǎng)的打火桿之間產(chǎn)生火花，從而在存在可燃燒混合物的情況下產(chǎn)生火焰。所述火花可以被配置成在圓柱形火花點(diǎn)燃表面上持續(xù)擺動(dòng)或移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1A-C是根據(jù)本發(fā)明的燃燒器組件的不同角度的概覽圖以及截取視圖。
[0006]圖2是圖1的引燃燃燒器組件的剖視圖。
[0007]圖3是圖2的引燃燃燒器組件的引燃燃燒器噴嘴的詳細(xì)截取視圖。
[0008]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的噴嘴外殼的透視圖。
[0009]圖5是圖4的噴嘴外殼的截取視圖。
[0010]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的支撐設(shè)備的概覽圖。
[0011]在詳細(xì)描述燃燒器和方法的實(shí)施例之前，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于在以下描述中闡述或者在附圖中示出的組件的結(jié)構(gòu)和/或布置的細(xì)節(jié)。相反，本發(fā)明能以多種方式實(shí)施或執(zhí)行其他實(shí)施例。此外還應(yīng)該理解，這里使用的措詞和術(shù)語(yǔ)只用于描述目的，并且不應(yīng)將其視為是具有限制意義。這里使用的“包含”、“包括”及其變體不但包含其后列舉的項(xiàng)目及其等價(jià)物，而且還包含附加的項(xiàng)目及其等價(jià)物。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)在參考附圖，其中相同的部件在不同的圖中是用相同參考數(shù)字表示的。圖1A示出的是燃燒器10的側(cè)面角度的概覽圖，圖1B示出的是的該燃燒器的正面角度的概覽圖。圖1C示出的是燃燒器10的截取視圖。如這些例圖所示，燃燒器10包括一個(gè)大體上中空的管狀套管12，所述套管裝有一個(gè)內(nèi)部充氣室11。在套管12與內(nèi)部充氣室11之間形成了一個(gè)間隙9，并且所述間隙9以流體的形式連接到主燃燒進(jìn)氣口 8。燃燒器10具有一個(gè)伸入爐膛/輻射管(未顯示)或其他加熱環(huán)境的開(kāi)口 14。作為示例，燃燒器10可以伸入到用于在避免大量引入燃燒產(chǎn)物的同時(shí)間接加熱爐膛的封閉式的輻射加熱管等等。作為另一個(gè)示例，燃燒器10可以伸入一個(gè)爐膛，以便在將大量燃燒產(chǎn)物引入爐膛的情況下直接加熱爐膛。
[0013]在工作過(guò)程中，空氣經(jīng)過(guò)充氣室7而被提供到主燃燒器噴嘴18，其中所述充氣室通過(guò)間隙9來(lái)以相對(duì)對(duì)稱(chēng)和均勻的方式接收空氣。在圖1C中，進(jìn)入主燃燒器噴嘴18的氣流是由用“A”表示的箭頭定性顯示的。諸如燃?xì)庵?lèi)的可燃燃料經(jīng)由主燃燒器燃料管6而被提供給主燃燒器噴嘴18。在所示的實(shí)施例中，燃料管6圍繞引燃燃燒器外殼20，所述外殼則被同中心地設(shè)置在燃料管6內(nèi)部，并且與之形成間隙5。所述間隙5以流體方式連接到主燃料進(jìn)口 4。在工作過(guò)程中，提供給主燃料進(jìn)口 4的燃?xì)馔ㄟ^(guò)間隙5而被提供給主燃燒器噴嘴18。在那里，燃?xì)馀c來(lái)自充氣室7的空氣混合，以便產(chǎn)生可燃的空氣/燃料混合物。所述空氣/燃料混合物由點(diǎn)火源點(diǎn)燃，直至主燃燒器噴嘴中的火焰能夠自然維持，其中在所示的實(shí)施例中，所述點(diǎn)火源是由外殼20內(nèi)部的引燃點(diǎn)火設(shè)備I產(chǎn)生的引燃火焰。
[0014]圖2顯示的是引燃燃燒器外殼20的截取視圖，并且在圖3中顯示了其詳細(xì)視圖。外殼20具有從燃燒器10的一端或入口端21延伸至燃燒器10的另一端或出口端19的中空管狀形狀。如圖1中最佳顯示的那樣，燃燒器10的入口端21包括可供空氣、可燃燃料和/或助燃劑進(jìn)入到外殼20的入口，其中如下所述，所述空氣、可燃燃料和/或助燃劑會(huì)在外殼20中混合，以便產(chǎn)生在引燃點(diǎn)火設(shè)備I上燃燒的可燃混合物。在所示的實(shí)施例中，引燃點(diǎn)火設(shè)備I包括用于提供從鼓風(fēng)機(jī)或其他供應(yīng)源(未顯示)放出的燃燒氣體的供氣裝置30。來(lái)自供氣裝置30的空氣經(jīng)過(guò)在外殼20與在外殼20內(nèi)部以同中心方式設(shè)置的燃料供應(yīng)管40之間形成的環(huán)形空氣通道28。在外殼20與燃料管40之間沿著徑向的環(huán)形擴(kuò)展間隙形成了環(huán)形空氣通道28，所述通道28從燃燒器10的入口端21延伸至引燃點(diǎn)火設(shè)備I的燃燒腔或燃燒室26。如圖2和3所示，在所示的實(shí)施例中，燃燒室26至少部分是在外殼20中與燃燒器10的開(kāi)口端19鄰近的開(kāi)口內(nèi)部形成的。燃料13通過(guò)燃料進(jìn)口 42 (圖1)而被供應(yīng)到燃料供應(yīng)管40。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自環(huán)形空氣通道28且在圖3中用箭頭“B”表示的空氣和/或包含空氣與助燃劑的混合物至少部分與在圖3中用箭頭“C”表示的燃料混合(或預(yù)先混合)，并且通過(guò)燃料管40而在噴嘴組件24上供應(yīng)。所述噴嘴組件24可以形成燃燒室26的至少一部分，其被設(shè)置在燃料管40的一端，但是仍舊處于與燃燒器10的出口端19相鄰的外殼20的內(nèi)部。如圖3所示，耦合設(shè)備或套筒23將噴嘴組件24連接到引燃燃料管40的自由端。當(dāng)燃燒器操作時(shí)，噴嘴組件24將會(huì)參與引燃點(diǎn)火器的功能，其中在圖3中用箭頭“D”表示的包含空氣和燃料的混合物的燃燒將會(huì)經(jīng)過(guò)外殼并燃燒/消耗。當(dāng)產(chǎn)生了穩(wěn)定的火焰后，這時(shí)可以禁用引燃功能，并且燃燒器會(huì)在監(jiān)視火焰的存在的同時(shí)工作。
[0016]各種控制閥可以自動(dòng)控制提供給燃燒器10的空氣、空氣與助燃劑的混合物、燃料以及其他物質(zhì)的流動(dòng)。參考圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，引燃空氣控制閥31可用于控制空氣或空氣與助燃劑的混合物流入引燃空氣進(jìn)入口 30。該空氣控制閥31可操作地連接到控制器34，例如PLC、計(jì)算機(jī)等等，所述控制器34基于爐膛/輻射管和/或燃燒器10中的狀況并依照預(yù)先確定的命令來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉空氣控制閥31。同樣，引燃燃料控制閥41可以用于控制燃?xì)?3的流動(dòng)。就此而論，引燃燃料控制閥41可操作地連接到控制器34，所述控制器基于爐膛、輻射管和/或燃燒器10中的狀況并依照預(yù)先確定的命令來(lái)調(diào)整燃料供給。經(jīng)由主燃燒器燃料進(jìn)入口 4進(jìn)入主燃燒器的燃?xì)饬鲃?dòng)可以由一個(gè)同樣連接至控制器34的主燃料控制閥35控制。應(yīng)該了解的是，燃?xì)狻⒖諝夂椭紕┛梢圆捎萌魏芜m當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)入引燃噴嘴組件。舉例來(lái)說(shuō)，如先前所述，空氣控制閥31和/或燃料控制閥41可被手動(dòng)控制，而這有可能在工作過(guò)程中導(dǎo)致提供給燃燒室26的空氣/燃料比發(fā)生改變。在初始啟動(dòng)時(shí)的引燃點(diǎn)燃操作過(guò)程中，這種空氣和燃料流動(dòng)