具有有孔火焰保持器的水平点火式燃烧器制造技术

本发明专利技术公开了一种水平点火式火焰燃烧器，所述水平点火式火焰燃烧器包括离开所述燃烧器横向定位的火焰保持器。所述火焰保持器包括多个穿孔，所述穿孔共同地将所述燃烧器的燃烧反应局限到所述火焰保持器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利申请的交叉引用本申请要求提交于2013年10月7日、名称为“POROUSFLAMEHOLDERFORLOWNOxCOMBUSTION”(用于低NOx燃烧的多孔火焰保持器)的美国临时专利申请No.61/887,741；提交于2014年1月24日、名称为“LOWNOxFIRETUBEBOILER”(低NOx火管锅炉)的美国临时专利申请No.61/931,407；提交于2014年2月14日、名称为“FUELCOMBUSTIONSYSTEMWITHAPERFORATEDREACTIONHOLDER”(具有有孔反应保持器的燃料燃烧系统)的PCT专利申请No.PCT/US2014/016632；以及提交于2014年2月14日、名称为“STARTUPMETHODANDMECHANISMFORABURNERHAVINGAPERFORATEDFLAMEHOLDER”(用于具有有孔火焰保持器的燃烧器的启动方法和机构)的PCT专利申请No.PCT/US2014/016622的优先权权益；以上每项专利申请在与本文公开内容不相抵触的情况下以引用方式并入。
技术实现思路
一个实施例是水平点火式火焰反应器，该水平点火式火焰反应器包括有孔火焰保持器和水平点火式燃料喷嘴，该水平点火式燃料喷嘴离开有孔火焰保持器横向定位。有孔火焰保持器包括面朝燃料喷嘴的输入表面、输出表面、以及在输入表面与输出表面之间延伸的多个穿孔。加热机构邻近有孔火焰保持器定位。<br>在一个实施例中，在燃料喷嘴将燃料输出到有孔火焰保持器上之前，加热机构向有孔火焰保持器施加热量。在加热机构加热有孔火焰保持器之后，水平点火式燃料喷嘴将燃料输出到有孔火焰保持器上。有孔火焰保持器的升高的温度使火焰保持器的穿孔内的燃料发生燃烧反应。燃烧反应主要局限于有孔火焰保持器的紧邻附近。在一个实施例中，水平点火式火焰反应器包括邻近有孔火焰保持器定位的装填有催化剂的管子。反应物通过所述管子。来自燃烧反应的热量从火焰保持器辐射并加热管子，从而使反应物与催化剂反应。反应产物然后通过管子。附图说明图1为根据一个实施例的包括有孔火焰保持器的水平点火式燃烧器系统的透视图。图2为根据一个实施例的图1的水平点火式燃烧器系统的剖视图。图3为根据一个实施例的包括有孔火焰保持器的水平点火式燃烧器系统的示意图。图4为根据一个实施例的包括有孔火焰保持器和预热机构的水平点火式燃烧器系统的框图。图5为根据一个实施例的水平点火式燃烧器系统的预热机构的图示。图6为根据一个实施例的水平点火式燃烧器系统的预热机构的图示。图7为根据一个实施例的水平点火式燃烧器系统的预热机构的图示。图8为根据一个实施例的水平点火式燃烧器系统的预热机构的图示。图9为根据一个实施例的水平点火式燃烧器系统的预热机构的图示。图10为根据一个实施例的用于操作水平点火式燃烧器系统的过程的流程图，该水平点火式燃烧器系统包括有孔火焰保持器和预热机构。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中所述的示例性实施例并不用来进行限制。在不脱离本文所述主题的精神或范围的前提下，可采用其他实施例并且可作出其他改变。图1为根据一实施例的包括有孔火焰保持器102的水平点火式燃烧器系统100的简化透视图。水平点火式燃烧器系统100包括燃料和氧化剂源110，该燃料和氧化剂源被设置成将燃料和氧化剂输出到燃烧体积108中以形成燃料和氧化剂混合物112。有孔火焰保持器102被设置在燃烧体积108中。有孔火焰保持器102包括有孔火焰保持器主体114，该有孔火焰保持器主体限定多个穿孔116，所述多个穿孔对齐以接收来自燃料和氧化剂源110的燃料和氧化剂混合物112。穿孔116被配置成共同地保持由燃料和氧化剂混合物112支持的燃烧反应(例如，参见图2，208)。燃料可包括例如烃类气体或汽化的烃类液体。燃料可为单一种类或者可包括气体和蒸汽的混合物。例如，在过程加热器应用中，燃料可包括燃料气体或来自该过程的副产物，所述副产物包括一氧化碳(CO)、氢(H2)和甲烷(CH4)。在另一种应用中，燃料可包括天然气(主要是CH4)或丙烷。在另一种应用中，燃料可包括2号燃料油或6号燃料油。专利技术人类似地构思到双燃料应用和灵活燃料应用。氧化剂可包括由空气携带的氧和/或可包括另一种氧化剂，该氧化剂为纯的或由载体气体携带。通常，由有孔火焰保持器102保持的氧化反应表示一种气相氧化反应。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以用其他反应物和反应替代。根据一实施例，有孔火焰保持器主体114可由被设置成接收燃料和氧化剂混合物112的输入表面118、背朝燃料和氧化剂源110的输出表面120、以及外周表面122界定。由有孔火焰保持器主体114限定的所述多个穿孔116从输入表面118延伸到输出表面120。根据一实施例，有孔火焰保持器102被配置成将大部分燃烧反应保持在穿孔116内。例如，这意味着，由燃料和氧化剂源110输出到燃烧体积108中的燃料分子的一半以上被转变成在有孔火焰保持器102的输入表面118与输出表面120之间的燃烧产物。根据另一种理解，这意味着，由燃烧反应输出的热量的一半以上是在有孔火焰保持器102的输入表面118与输出表面120之间输出的。在正常工作条件下，穿孔116可被配置成共同地保持有孔火焰保持器102的输入表面118与输出表面120之间的至少80％的燃烧反应208(参见图2)。在一些实验中，专利技术人构建了一种燃烧反应，该燃烧反应完全包容在有孔火焰保持器102的输入表面118与输出表面120之间的穿孔中。有孔火焰保持器102可被配置成接收来自燃烧反应的热量并且将所接收的热量的一部分作为热辐射124(参见图2)输出到燃烧体积108之中或附近的热量接收结构(例如，熔炉壁和/或辐射段工作流体管(参见图3))。有孔火焰保持器102将所接收的热量的另一部分输出到在有孔火焰保持器102的输入表面118处接收的燃料和氧化剂混合物112。以这种方式，即使在由常规火焰保持器支持时燃烧反应将不稳定的条件下，有孔火焰保持器102仍充当热源以维持燃烧反应。可利用该能力以使用比以前可行更贫乏的燃料与氧化剂混合物来支持燃烧。更贫乏的燃烧导致较低的峰值燃烧温度并且减少氮氧化物(NOx)输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水平点火式燃烧器，所述水平点火式燃烧器包括：水平点火式燃料喷嘴，所述水平点火式燃料喷嘴被配置成在水平方向上输出燃料；火焰保持器，所述火焰保持器离开所述水平点火式燃料喷嘴横向定位，所述火焰保持器包括：输入表面，所述输入表面面朝所述水平点火式燃料喷嘴；输出表面，所述输出表面与所述火焰保持器相对；多个穿孔，所述多个穿孔从所述输入表面延伸到所述输出表面并且共同地被配置成促进所述穿孔内的所述燃料的燃烧反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.07 US 61/887,741;2014.02.14 US PCT/US2014/1.一种水平点火式燃烧器，所述水平点火式燃烧器包括：
水平点火式燃料喷嘴，所述水平点火式燃料喷嘴被配置成在水
平方向上输出燃料；
火焰保持器，所述火焰保持器离开所述水平点火式燃料喷嘴横
向定位，所述火焰保持器包括：
输入表面，所述输入表面面朝所述水平点火式燃料喷嘴；
输出表面，所述输出表面与所述火焰保持器相对；
多个穿孔，所述多个穿孔从所述输入表面延伸到所述输出
表面并且共同地被配置成促进所述穿孔内的所述燃料的燃烧反
应。
2.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器被
配置成包容所述穿孔内的大部分所述燃烧反应。
3.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器被
配置成包容所述穿孔内的80％或更多的所述燃烧反应。
4.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器为
耐火材料。
5.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器为
一体式结构。
6.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器被
配置成引发所述燃烧反应。
7.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，所述水平点火式燃烧器
包括预热机构，所述预热机构被配置成在开始所述燃烧反应之前加
热所述火焰保持器。
8.根据权利要求7所述的水平点火式燃烧器，其中所述预热机构包括
第二燃料喷嘴，所述第二燃料喷嘴被配置成邻近所述火焰保持器产
生火焰。
9.根据权利要求7所述的水平点火式燃烧器，其中所述预热机构包括
激光器，所述激光器被配置成照射所述火焰保持器。
10.根据权利要求7所述的水平点火式燃烧器，其中所述水平点火式喷
嘴为包括可调燃料喷嘴的可调喷嘴，并且所述预热机构被配置成在
预热周期期间将所述燃料喷嘴移至更靠近所述火焰保持器并且在所
述预热周期之后收缩所述燃料喷嘴。
11.根据权利要求7所述的水平点火式燃烧器，所述水平点火式燃烧器
包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置成测量所述火焰保持器的
温度；以及
控制电路，所述控制电路联接到所述温度传感器、所述燃料喷
嘴和所述预热机构并且被配置成当所述火焰保持器的所述温度高于
阈值温度时使所述燃料喷嘴输出所述燃料。
12.根据权利要求12所述的水平点火式燃烧器，其中所述阈值温度对应
于所述火焰保持器能够引发所述燃料的燃烧的燃烧温度。
13.根据权利要求7所述的水平点火式燃烧器，所述水平点火式燃烧器
包括控制电路，所述控制电路联接到所述预热机构和所述燃料喷嘴
并且被配置成在所述预热机构的工作时间长于阈值时间之后引发所
述燃料喷嘴。
14.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述穿孔通过所述
火焰保持器的主体彼此隔离。
15.根据权利要求1所述的水平点火式燃烧器，其中所述火焰保持器的
所述输入表面和所述输出表面基本上是矩形的。
16.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯·W·卡尔科夫，约瑟夫·科兰尼诺，伊戈·A·克里克塔弗维奇，克里斯多佛·A·威克洛夫，
申请(专利权)人：克利尔赛恩燃烧公司，
类型：发明
国别省市：美国;US