本发明专利技术涉及宽焰氧-固体燃料喷燃器。宽焰固体燃料/氧喷燃器包括：燃料喷嘴，燃料喷嘴具有至少大约2的纵横比，纵横比由沿着长轴中心线测量的燃料喷嘴宽度W与沿着短轴中心线测量的燃料喷嘴高度H的比限定，并且燃料喷嘴具有基本对称地与长轴中心线隔开的长壁，燃料喷嘴具有入口宽度WN；以及成对的导叶，其在长轴中心线的两侧定位在长轴中心线和相邻长壁之间，导叶沿流向相对于长轴中心线以一角度发散，使得导叶在上游端处较紧密地在一起，而在下游端处分得较开，从而在导叶之间形成中心扩散器，以及在各个导叶和一个长壁之间形成外部会聚喷嘴。
【技术实现步骤摘要】
宽焰氧-固体燃料喷燃器与相关申请的交叉引用本申请要求2013年4月12日提交的美国临时申请No.61/811.194的优先权，该申请通过引用而整体地结合在本文中。
本申请涉及用于燃烧固体燃料与氧的平焰喷燃器。
技术介绍
由于固体燃料(诸如石油焦炭(石油焦)和无烟煤等)的易挥发物质含量非常低，所以固体燃料是难以在流动的流中点燃的燃料。因此，典型地，固体燃料会经历显著的点燃延迟，这会引起基本与燃料喷嘴分开的火焰前锋。这是内在地不稳定的情形，这种情形可导致高水平的未燃烧碳、不稳定的过程加热状况(热传递、熔化等)，而且可能导致火焰熄灭，这可使燃烧非常迅速且不安全地退化。美国专利No.7,390,189描述了一种构造成用于燃烧气态燃料的平焰或宽焰喷燃器，该专利通过引用而整体地结合在本文中。但是，那个喷燃器未构造成以粉状固体燃料运行，而且特别在燃料和氧喷嘴两者中都缺乏使得喷燃器能够在稳定的附连火焰中燃烧固体燃料而可能需要的任何内部几何结构特征。
技术实现思路
本文描述一种平焰喷燃器，其构造成燃烧固体燃料(包括(但不限于)石油焦)与氧，以熔化玻璃。本喷燃器允许形成稳定固体燃料火焰前锋，火焰前锋附连到喷燃器面上(即，燃料喷嘴末端)，这种状况会产生合乎需要的热传递、碳燃尽和火焰稳定性。粉状固体燃料和运送气体引入到燃料进口中，并且流过燃料喷嘴。燃料混合物馈送通过成阵列的一个或多个静态流元件，静态流元件包括用以产生组合式扩散器/会聚喷嘴的导叶，并且还可包括分流器。分流器用来提高输送到由导叶限定的中心扩散器的混合物中的燃料的浓度，同时降低在导叶的相对的侧的会聚喷嘴中传送到中心扩散器外部的流动流的其余部分中的燃料的浓度。扩散器中的导叶发散会以受控制的方式降低固体燃料流的被集中部分的速度，而没有明显的流分离。在导叶外部流动的固体燃料流的被稀释部分在扩散器的两侧的会聚喷嘴中加速到较高的速度。在彼此附近流动的较高速流和低速流的组合会产生较大的流再循环型式，较大的流再循环型式基本协助在燃料喷嘴末端处维持稳定的燃烧。在环带中引入一级(primary)氧，环带在喷燃器末端处包围燃料喷嘴。一级氧可在楔形件上面加速，楔形件使一级氧转移远离燃料流，从而在燃料流附近产生再循环区，这进一步帮助实现稳定燃烧。方面1：一种宽焰固体燃料/氧喷燃器，包括：燃料喷嘴，其具有：上游-下游流向；至少大约2的纵横比，纵横比由沿着长轴中心线测量的燃料喷嘴宽度W与沿着短轴中心线测量的燃料喷嘴高度H的比限定；以及基本对称地与长轴中心线隔开的长壁，燃料喷嘴具有入口宽度WN；以及定位在燃料喷嘴的长轴中心线的两侧的成对的第一导叶，各个第一导叶定位在长轴中心线和长壁中的相邻一个长壁之间，第一导叶沿流向相对于长轴中心线以第一角度发散，使得第一导叶在上游端处较紧密地在一起，而在下游端处分得较开，从而在第一导叶之间形成中心扩散器，以及在各个第一导叶和一个长壁之间形成外部会聚喷嘴。方面2：根据方面1的喷燃器，其中，第一导叶定位成关于长轴中心线不对称。方面3：根据方面1的喷燃器，其中，第一导叶定位成关于长轴中心线基本对称。方面4：根据方面3的喷燃器，进一步包括：定位在成对的第一导叶之间的至少一个第二导叶，第二导叶相对于各个第一导叶发散，从而为各个至少一个第二导叶形成额外的扩散通道。方面5：根据方面4的喷燃器，其中，两个第二导叶基本对称地定位在燃料喷嘴的长轴中心线的两侧，第二导叶相对于长轴中心线以小于第一角度的第二角度发散，从而在第二导叶之间形成一级中心扩散器，以及在各个第二导叶和一个第一导叶之间形成二级(secondary)中心扩散器。方面6：根据方面1至5中的任一方面的喷燃器，其中，各个第一导叶进一步包括定向成基本平行于燃料喷嘴的中心线长轴的前缘。方面7：根据方面1至6中的任一方面的喷燃器，其中，各个中心扩散器具有构造成产生非分离流的几何结构。方面8：根据方面1至7中的任一方面的喷燃器，其中，第一导叶的上游端隔开距离W1，距离W1是燃料喷嘴入口宽度WN的大约0.15倍至大约0.60倍。方面9：根据方面8的喷燃器，其中，第一导叶的上游端之间的距离W1是燃料喷嘴入口宽度WN的大约0.20倍至大约0.40倍。方面10：根据方面1至9中的任一方面的喷燃器，其中，第一导叶的下游端隔开距离W2，距离W2是第一导叶的上游端之间的距离W1的大约1.3倍至大约4.0倍。方面11：根据方面10的喷燃器，其中，第一导叶的下游端之间的距离W2是第一导叶的上游端之间的距离W1的大约1.7倍至大约3.0倍。方面12：根据方面1至11中的任一方面的喷燃器，其中，每一个第一导叶的下游端和长壁中的与其形成外部会聚喷嘴的相邻一个长壁隔开距离W4，距离W4是该一个第一导叶的上游端和该一个长壁之间的距离W3的大约0.15倍至大约0.75倍。方面13：根据方面12的喷燃器，其中，每一个第一导叶的下游端和长壁中的与其形成外部会聚喷嘴的相邻一个长壁之间的距离W4是该一个第一导叶的上游端和该一个长壁之间的距离W3的大约0.25倍至大约0.60倍。方面14：根据方面1至13中的任一方面的喷燃器，进一步包括：至少一个分流器，其在燃料喷嘴中定位在各个第一导叶上游，并且与各个第一导叶隔开；其中，各个分流器包括上游顶点；以及其中，分流器的顶点定位成与长轴中心线相隔距离Xm，距离Xm大于第一导叶的上游端和长轴中心线之间的距离Xv。方面15：根据方面14的喷燃器，其中，各个分流器进一步包括内侧部，内侧部向下游延伸，并且相对于顶点延伸向长轴中心线。方面16：根据方面15的喷燃器，其中，限定在内侧部和长轴中心线之间的角度α为大约0°至大约90°。方面17：根据方面16的喷燃器，其中，角度α为大约15°至大约45°。方面18：根据方面15至17中的任一方面的喷燃器，其中，内侧部是笔直的内侧部，分流器进一步包括向下游延伸且相对于顶点延伸远离长轴中心线的笔直的外侧部，以及将内侧部的下游端连结到外侧部的下游端上的弯曲的后侧部。方面19：根据方面15至17中的任一方面的喷燃器，其中，分流器具有卵形形状，并且顶点定位在卵形的长轴的最高点(vertex)处。方面20：根据方面15至17中的任一方面的喷燃器，其中，内侧部是笔直的内侧部，分流器进一步包括向下游延伸且基本平行于笔直的内侧部而延伸向长轴的笔直的外侧部。方面21：根据方面15至17中的任一方面的喷燃器，其中，分流器具有基本三角形的形状，其中，内侧部是笔直的内侧部，分流器进一步包括沿下游方向相对于笔直内侧部发散的笔直的外侧部，以及将内侧部的下游端连结到外侧部的下游端上的笔直的后侧部。方面22：根据方面1至21中的任一方面的喷燃器，进一步包括：在燃料喷嘴的各个长壁附近的一级氧管道；以及在燃料喷嘴的下游端处从各个长壁突出到氧管道中的楔形件，楔形件定位成使一级氧流相对于燃料喷嘴的长轴中心线向外发散。方面23：根据方面22的喷燃器，其中，楔形件大体为三角形形状，并且具有大约3°至大约30°的发散角度。方面24：根据方面22的喷燃器，其中，楔形件具有在一级氧流附近的凹形表面。方面25：根据方面24的喷燃器，进一步包括二级氧管道，二级氧管道与一个一级氧管道隔开，并且与离该一个一级氧管道相比，与燃料流隔开更远距离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽焰固体燃料/氧喷燃器，其包括：燃料喷嘴，其具有：上游‑下游流向；至少大约2的纵横比，所述纵横比由沿着长轴中心线测量的燃料喷嘴宽度W与沿着短轴中心线测量的燃料喷嘴高度H的比限定；以及基本对称地与所述长轴中心线隔开的长壁，所述燃料喷嘴具有入口宽度WN；以及定位在所述燃料喷嘴的所述长轴中心线的两侧的成对的第一导叶，各个第一导叶定位在所述长轴中心线和所述长壁中的相邻一个长壁之间，所述第一导叶沿所述流向相对于所述长轴中心线以第一角度发散，使得所述第一导叶在上游端处较紧密地在一起，而在下游端处分得较开，从而在所述第一导叶之间形成中心扩散器，以及在各个第一导叶和所述长壁中的一个之间形成外部会聚喷嘴。
【技术特征摘要】
2013.04.12 US 61/811,194;2014.03.25 US 14/224,6961.一种宽焰固体燃料/氧喷燃器，其包括：燃料喷嘴，其具有：上游-下游流向；至少2的纵横比，所述纵横比由沿着长轴中心线测量的燃料喷嘴宽度W与沿着短轴中心线测量的燃料喷嘴高度H的比限定；以及对称地与所述长轴中心线隔开的长壁，所述燃料喷嘴具有入口宽度WN；以及定位在所述燃料喷嘴的所述长轴中心线的两侧的成对的第一导叶，各个第一导叶定位在所述长轴中心线和所述长壁中的相邻一个长壁之间，所述第一导叶沿所述流向相对于所述长轴中心线以第一角度发散，使得所述第一导叶在上游端处较紧密地在一起，而在下游端处分得较开，从而在所述第一导叶之间形成中心扩散器，以及在各个第一导叶和所述长壁中的一个之间形成外部会聚喷嘴；以及定位在所述成对的第一导叶之间的至少一个第二导叶，所述第二导叶相对于所述第一导叶中的各个发散，从而为所述至少一个第二导叶中的各个形成额外的扩散通道；其中，所述第一导叶定位成相对于所述长轴中心线对称。2.根据权利要求1所述的喷燃器，其特征在于，所述第二导叶中的两个对称地定位在所述燃料喷嘴的所述长轴中心线的两侧，所述第二导叶相对于所述长轴中心线以小于所述第一角度的第二角度发散，从而在所述第二导叶之间形成一级中心扩散器，以及在各个第二导叶和所述第一导叶中的一个之间形成二级中心扩散器。3.根据权利要求1所述的喷燃器，其特征在于，所述第一导叶中的各个进一步包括定向成平行于所述燃料喷嘴的所述长轴中心线的前缘。4.根据权利要求1所述的喷燃器，其特征在于，所述中心扩散器具有构造成产生非分离流的几何结构。5.根据权利要求2所述的喷燃器，其特征在于，所述一级中心扩散器和二级中心扩散器中的各个具有构造成产生非分离流的几何结构。6.根据权利要求1所述的喷燃器，其特征在于，所述第一导叶的所述上游端隔开距离W1，所述距离W1是所述燃料喷嘴入口宽度W...
【专利技术属性】
技术研发人员：MD达戈斯蒂尼，SB普索，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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