燃烧器制造技术

一种在无焰燃烧下操作的燃烧器，包括用于借助于被供给助燃物的注射器(1)直接从燃烧室抽吸再循环烟道气的系统、位于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换系统、用于将燃料直接喷射到再循环烟道气中的系统，后者包括或不包括助燃物，其中在助燃物注射器的出口周围的区中形成燃料‑再循环烟道气‑助燃物的混合物且接下来将该混合物引入燃烧室中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于燃料的燃烧器及其工作过程。
技术介绍
燃烧器是用于产生用于各种工业应用的热量的装置，诸如用于产生蒸汽或电功率的工业锅炉、用于金属熔融的熔炉等。燃烧器中的燃烧通常通过火焰而发生，且液态、固态或气态燃料借助于合适的装置被供给，由此获得受控的燃烧。现有技术的火焰燃烧器在图4中在示意性纵向截面视图中示出。在图中，23是燃烧器的内部部分，21是燃料喷射器或燃料喷射喷嘴，22是火焰稳定器，20是燃料供给喷嘴，24是燃烧器护套。在图中，白色箭头示出助燃物(通常为空气)的流动。该图具体示出，燃烧器内的助燃物流被火焰稳定器22偏转，以致于在喷嘴下游与通过喷射喷嘴21喷射的燃料(由黑色箭头表示)混合。在竖直线25左侧有燃烧室，在图中未记录，在该燃烧室中发生由火焰触发的燃烧过程。现有技术的这些燃烧器具有若干缺点：火焰前缘不确保均匀的燃烧，并且必须使用过量的助燃物以确保所供给的燃料的完全燃烧。此外，在燃烧室内侧不能避免热峰的形成。在任何情况下，在这些现有技术燃烧器中产生污染排放物。此外，因为如所述的，需要使用过量的空气助燃物来操作，所以燃烧效率受到限制，过量是按照体积计8％的最小值，对应于等于1.6％的烟道气体中的残余氧的百分比。然而一般来说，助燃物过量较高，由此具有按照体积计至少3％的烟道气体中的残余氧的百分比。专利申请US2012/0186,265涉及一种具体而言在低负载条件下使燃气涡轮的火焰稳定的燃烧器。在
技术介绍
中，声明已知通过混入热再循环气体而使喷射火焰稳定。然而，在燃气涡轮操作期间，尤其在低负载下，不一定可保证适于使火焰稳定的再循环气体温度。因此，需要在这些条件下获得喷射火焰稳定性的装置。如图4中所示，上述专利申请通过配备有围绕喷嘴定位的环形间隙8的喷嘴解决了这个问题。环形间隙8通过置于喷嘴出口区段22上游的开口与流体射流2连通。再循环气体以与喷嘴中流体流相反的方向被吸入并输送到环形间隙8中。再循环气体穿过位于喷嘴上游的开口并与喷嘴内侧的喷射流体混合：以此方式，根据该专利申请，火焰的稳定性得到保证。为了抽吸再循环气体，利用存在于燃烧室与在喷嘴中以高速流动的流体之间的静态压力的差。在另一个实施例中，参见相同专利申请的图5，第二环形通道20位于第一环形间隙8的外部并与其同轴，以在燃烧器中输送空气和/或燃料。在优选实施例中，流体射流是与燃料预混合或部分预混合或未预混合的压缩空气。在低负载操作中，流体优选地由燃料/压缩空气混合物形成。在满负载操作中，流体由包含或不包含燃料的压缩空气形成。该燃烧器的使用允许避免在基本负载操作期间产生的NOx增加，因为不使用扩散稳定性“引燃器”(扩散稳定器)以避免火焰前缘波动(燃烧室卷边(combustionchamberhamming))。事实上众所周知，这些火焰稳定剂导致NOx增加的排放。在任何情况下，在这些燃烧器中，所产生的NOx量也是高的。认为需要获得一种燃料燃烧器，其能够通过使用相对于现有技术大大减少的助燃物过量而使用不同的助燃物(包括大气空气)操作，例如以具有接近化学计量的燃烧反应平衡，以获得更高的燃烧效率，并同时获得锅炉中燃烧温度的均匀分布，从而避免形成具有高温度峰的区域，并且产生相对于上述现有技术燃烧器具有更低污染排放物(特别是NOx和CO)的烟雾。
技术实现思路
申请人意外且惊讶地发现了一种解决以上指示的技术问题的燃烧器。本专利技术的对象是燃烧器，在该燃烧器中发生MILD(温和与剧烈低氧稀释)燃烧，也称为无焰燃烧，包括用于通过注射器或者被供给助燃物的助燃物喷射系统直接从燃烧室抽吸再循环烟道气的系统、适合用于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换的热交换系统、用于将燃料直接喷射到再循环烟道气中的系统，后者包括或不包括助燃物，并在助燃物注射器的出口周围的区中形成燃料-再循环烟道气-助燃物的混合物且接下来将该混合物引入所述燃烧室中。更具体地，参照本文用于本专利技术的详细描述所附的示范而非限制性的图。优选地，助燃物喷射系统相对于燃料喷射系统位置在燃烧器中布置在不同位置。在图0中记录了纵截面中的本专利技术的燃烧器的示意图，其中12是包括在直接来自燃烧室的再循环烟道气的抽吸系统中的环形管道，2是转变或混合室，5和8是燃料喷射系统，1是由管1a形成的被供给助燃物的注射器或喷射系统1，管1a在它们朝向出口锥体11的它们的输出部分中相互平行，11是燃烧器出口锥体。用于抽吸再循环烟道气的系统除了环形管道12之外还包括抽吸进口，抽吸进口用于从燃烧室抽吸再循环烟道气，未在图0中表示，相对于环形管道12位于前面。在图0中，未示出的燃烧室位于出口锥体11的左侧并且与再循环烟道气的抽吸系统的抽吸进口连通。在本专利技术的燃烧器中，助燃物是曳出或驱动流体，再循环烟道气或燃烧烟雾是被曳出的流体。图0中未记录的燃烧器的热交换系统由界定助燃物流的导管壁形成，导管壁具有与再循环烟道气接触的表面或表面的一部分；助燃物流相对于到环形管道12中的输入烟道气逆流。申请人意外且惊讶地发现，通过利用本专利技术的燃烧器操作，获得了具有高效率的燃烧，且输出自燃烧器的烟道气显示非常低的量的污染物，特别是CO和NOx，与现有技术的燃烧器相比低。鉴于上述现有技术，这是完全出乎意料的。更具体地，燃烧器包括环形管道12、适合用于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换的热交换系统、在转变室2内侧和外侧二者的用于将燃料直接喷射到再循环烟道气体中的系统，它们与形成注射器的管1a的出口部分同轴，其中在形成注射器1的管1a的输出部分的前区段周围的区中形成燃料-再循环烟道气-助燃物的混合物，且接下来将混合物引入燃烧室中。形成注射器1的管1a的出口部分的前区段也称为注射器1的出口前区段或注射器1的前区段。优选地，本专利技术的燃烧器具有以下结构，通过该结构，环形管道12、再循环烟道气与助燃物和之间的热交换系统和转变室2相对于燃烧器的纵向或对称轴线基本上同轴。附图说明附图具体示出以下：图1是根据本专利技术优选实施例的燃烧器的纵向截面图；图1a是根据本专利技术的更优选实施例的燃烧器的纵向截面图；图2是详细示出根据图1a的燃烧器的该更优选实施例的燃烧器的助燃物回路的透视图。具体实施方式在下面的描述中，“前面”或“在前面”是指燃烧器构件的朝向或放置为朝向燃烧室的部分。“后面”或“在后面”则相反。下文中记录以上图中的各个的详细描述。图1是燃烧器的示意图，该燃烧器包括用于从燃烧室抽吸再循环烟道气的抽吸进口7、环形管道12、助燃物环形分配室13、示出出口的径向管道14(径向管道14在图2中完全示出)、转变室2、燃料喷射系统5和8、助燃物的注射器1、出口锥体11、壳体20；其中，通过抽吸进口7与所述燃烧室连通的环形管道12在外部且在后面界定环形分配室13；环形分配室13在前面与注射器1连通并在后面与径向管道14连通，并在外部界定转变室2；转变室2在前面由注射器1的出口前区段限定，且在后面由壳体20的壁限定；注射器1的出口前区段相对于分配室13垂直，分配室13在前面与出口锥体11或突出锥体11接触；燃料喷射系统5在注射器1上游定位在燃烧器的壳体20的后壁上，燃料喷射系统8定位在注射器1出口前区段的下游；其中，通过抽吸进口7从所述燃烧室直接抽吸的再循环烟道气流动穿过环形管道12并加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种其中发生MILD燃烧的燃烧器，包括用于借助于被供给助燃物的注射器直接从燃烧室抽吸再循环烟道气的系统、适合用于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换的热交换系统、用于将燃料直接喷射到再循环烟道气中的系统，后者包括或不包括助燃物，并在助燃物注射器的出口周围的区中形成燃料‑再循环烟道气‑助燃物的混合物且接下来将该混合物引入所述燃烧室中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 IT MI2014A0006791.一种其中发生MILD燃烧的燃烧器，包括用于借助于被供给助燃物的注射器直接从燃烧室抽吸再循环烟道气的系统、适合用于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换的热交换系统、用于将燃料直接喷射到再循环烟道气中的系统，后者包括或不包括助燃物，并在助燃物注射器的出口周围的区中形成燃料-再循环烟道气-助燃物的混合物且接下来将该混合物引入所述燃烧室中。2.根据权利要求1所述的燃烧器，包括为再循环烟道气的抽吸系统的环形管道12、转变室2、燃料喷射系统5和8、由管1a形成的助燃物注射器1、和燃烧器的出口锥体11，管1a在它们的出口部分中平行。3.根据权利要求2所述的燃烧器，包括环形管道12、与环形管道12同轴的适合用于在再循环烟道气与助燃物之间的热交换的热交换系统、定位在转变室2的内侧和外侧二者并且与形成注射器1的管1a的出口部分同轴的用于将燃料直接供给到再循环烟道气中的燃料喷射系统，其中在形成注射器1的管1a的出口部分的前区段周围的区中形成燃料-再循环烟道气-助燃物的混合物且接下来将该混合物引入燃烧室中。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的燃烧器，其中，环形管道、烟道气与助燃物之间的热交换系统以及转变室相对于纵向燃烧器轴线同轴。5.根据权利要求4所述的燃烧器，包括用于从燃烧室抽吸再循环烟道气的抽吸进口7、环形管道12、助燃物环形分配室13、径向管道14、转变室2、燃料喷射系统5和8、助燃物注射器1、出口锥体11、壳体20；其中，通过抽吸进口7与所述燃烧室连通的环形管道12在外部和后面界定助燃物环形分配室13；助燃物环形分配室13在前面与注射器1连通且在后面与径向管道14连通并在外部界定转变室2；转变室2在前面由注射器1的出口前区段界定且在后面由通过壳体20形成的壁界定；注射器1的出口前区段相对于助燃物环形室13垂直，助燃物环形室13在前面与出口锥体11接触；燃料喷射系统5在注射器1的上游定位在燃烧器的壳体20的后壁上，燃料喷射系统8定位在注射器1的出口前区段的下游；其中，通过抽吸进口7从所述燃烧室直接抽吸的再循环烟道气流动穿过环形管道12并加热逆流地流入助燃物环形分配室13中的助燃物，再循环烟道气进入转变室2并由通过输出自注射器1的前区段的助燃物形成的低压驱动，它们在注射器1的出口前区段的下游与助燃物混合，助燃物是曳出流体且再循环烟道气是被曳出的流体，燃料通过喷射系统5在注射器1的上游直接喷射到再循环烟道气中并且/或者通过喷射系统8在注射器1出口前区段的下游直接喷射到助燃物-再循环-烟道气混合物中，在后一情况下，当也使用喷射系统5时，再循环烟气已含有燃料。6.根据权利要求5所述的燃烧器，其中，燃料由喷射系统5供给。7.根据权利要求6所述的燃烧器，其中，所供给的燃料是液态燃料。8.根据权利要求5-7中的任一项所述的燃烧器，其中，出口锥体11、抽吸进口7、环形管道12和助燃物环形分配室13围绕燃烧器轴线周向且纵向地定位。9.根据权利要求5-8中的任一项所述的燃烧器，其中，转变室2和注射器1沿着燃烧器的纵向轴线定位。10.根据权利要求5-9中的任一项所述的燃烧器，其中，注射器1的管1a包括连接到燃料环形分配室13并相对于其径向地定位的入口，且所述管的出口部分平行于燃烧器的纵向轴线，其中它们的出口指向出口锥体11；管1a的所述出口部分相对于纵向燃烧器轴线轴向且圆形地定位。11.根据权利要求5-10中的任一项所述的燃烧器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：L莫兰蒂，
申请(专利权)人：索斐特公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT