用可变氧化剂以及低ＮＯｘ燃烧器的燃烧制造技术

由燃烧碳氢化合物燃料的燃烧器提供的加热可以通过调整送给到燃烧器的氧化剂流的总氧气浓度而以不同的热传递率的次序提供。也披露了以其可以实践本方法的燃烧器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生成用于将材料加热到高温且将其保持在高温的热的 燃烧。
技术介绍
许多工业应用要求将材料加热到高温以用于熔融、热处理等。热经 常通过燃烧碳氢化合物燃料产生。然而，在这些应用中，可能引起用于 以不同的加热率在不同时间供给热的要求。对此需求的常规解决方法可 以涉及将材料加热到希望的高温，然后中断燃烧以使得材料的温度下 降，且然后当温度下降到足以必须施加另外的热时再次开始燃烧。这样 的"开启/关闭"操作在其燃料和氧化剂的消耗上是低效的且具有生成不 可接受水平的不希望的例如氮的氧化物的副产物的风险。它也具有因温 度循环而在材料上施加热应力和/或在阀和燃烧器上施加运行应力的风 险，该阀和燃烧器因为燃烧的停止和开始被重复地促使打开和关闭。其器系统一次只运行一个系统，是昂贵的且占用空间。因此，存在对使得能更有效地且更与环境相容地加热材料的方法和 设备的需求，特别是在其中加热量随时间变化的情况中。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是包括燃烧器主体和燃烧器块的燃烧器系统，其中(A)燃烧器主体包括充气区主体，其具有封闭了充气区(plenum)空间的背表面和侧表 面，其在其前方打开在单平面的充气区开口内，充气区开口由所述的侧 表面的前边缘限定，在所述的充气区主体的背表面或侧表面内的送给入口 ，气体可以通 过其送给到所述的充气区空间内，第 一 空心主体，其完全地位于所述的充气区空间内且关闭防止气体 在所述的充气区空间和所述的空心主体内部之间通过，其中空心主体不 延伸通过所述的充气区开口 ，通过所述的空心主体的表面的送给入口 ，气体可以通过其送给到所 述的空心主体的内部内，2至16个通过所述的空心主体的表面的出口 ，气体可以通过该出口 通到所述的空心主体外，每个出口定向为向着充气区开口从所述的充气 区空间向外指向，其中所述的出口的外端不延伸超过所述的充气区开口 的平面，第一管，其从所述的充气区主体的背表面的外侧延伸通过充气区空 间到第一管端部，第一管端部位于充气区开口的平面外側的第一距离， 其中第 一管关闭防止气体从充气区空间且从空心主体的内部通入所述 的第一管内，位于第一管内的第二管，第二管从所述的充气区主体的背表面外侧 延伸通过充气区空间到第二管端部，第二管端部位于充气区开口的平面 外侧的第二距离，其中所述的第二距离大于第一距离，其中所述的第二 管关闭防止气体从充气区空间、从空心主体的内部且从第 一管通入所述 的第二管内，且其中第一管和第二管的轴线共轴或平行，位于第二管内的第三管，第三管从所述的充气区主体的背表面外侧 延伸通过充气区空间到第三管端部，第三管端部位于充气区开口的平面 外侧的所述的第二距离，其中所述的第三管关闭防止气体从充气区空 间、从空心主体的内部且从第二管通入所述的第三管内，且其中第一 管、第二管和第三管的轴线共轴或平行，用于接收气体到第 一 管和第二管之间的空间内的送给入口 ， 用于接收气体到第二管和第三管之间的空间内的送给入口 ， 和用于接收燃料到所述的第三管内的送给入口；和 (B)燃烧器块包括 前表面和后表面，延伸通过块的第一通道，第一通道包括筒段，其从所述的后表面延伸到块内到所述的筒段的内端至少等于 所述的第一距离的长度，所述的筒段的直径允许所述的第一管贴合地配 合到所述的筒段以最小化气体在所述的第一管外侧在所述的筒段内的 通过，具有上游端和下游端的喉段且喉段的直径沿其轴线恒定且小于所 述的筒段的直径且大于所述的第二管的外径，其中从块的后表面到所述的上游端的距离大于所述的第一距离且小于所述的第二距离，且其中从 所述的块的后表面到所述的下游端的距离大于所述的第二距离，从所述的筒段的内端轴向延伸到所述的喉段的所述的上游端的渐 缩段，口段，其从块的前表面延伸到块内到口段的内端，其中口段的直径 恒定且大于所述的喉段的直径，从所述的喉段的下游端延伸到所述的口段的内端的烧嘴(quarl)段，其中所述的段共轴，且口段和烧嘴段的轴向长度的和是烧嘴段的最 大直径的直径的直至50倍；喉段的轴向长度是烧嘴段最大直径的直径 的直至50倍；烧嘴段的最大直径与喉段的直径的比值为1至50;且从 次级通道的排放开口到第一通道的轴线的距离是喉段直径的1至10 倍，多个次级通道，其个数大于所述的出口的个数，次级通道从所述的块的后表面内的入口开口延伸通过所述的块到所述的块的前表面内的 排放开口，其中所述的入口开口足够靠近所述的第一通道，使得当所述 的充气区主体的前边缘与所述的块的后表面接触时，所述的入口开口与 所述的充气区空间气体接触，且其中每个次级通道具有在其排放开口处 的轴线，该轴线向第一通道的轴线以直至60度的角度会聚，从第一通 道的轴线以直至85度的角度发散，或平行于第一通道的轴线；其中所述的燃烧器主体相对于所述的块定位，使得所述的充气区主 体的前边缘与所述的块的后表面接触，以防止气体除去通入所述的次级 通道之外通过到所述的充气区空间外，且第一管和第二管延伸到所述的 第一通道内，且出口与次级通道对齐，使得从出口通过的气体通过与出 口对齐的次级通道。本专利技术的另一个方面是用于加热基质的方法，包括(A) 提供前述的燃烧器系统，(B) 确定到基质的第一传热率，(C) 确定燃料和氧化剂待送给到所述的燃烧器系统以在此燃烧的 速率，且确定待燃烧以生成以所述的第一传热率从所述的燃烧器系统传 递到所述的基质的燃烧热的所述的氧化剂的总氧气浓度，(D) 以所述速率将燃料和具有所述的总氧气浓度的氧化剂送给到所述的燃烧器系统且在所述的系统处燃烧所述的燃料和所述的氧化 剂，以生成以所述的第 一传热率传递到所述的基质的燃烧热，同时，相对于通过所迷的燃烧器系统的所述的次级通道和所迷的出 口送给的氧气量分配通过所述的燃烧器系统的所述的第一管和第二管送给的氧气量，以最小化由所述的燃烧形成的NOx,(E) 确定到基质的第二传热率，该第二传热率与所述第一传热率不同，(F) 确定待燃烧的所述的氧化剂的新的总氧气浓度，且确定所述 的氧化剂或所述的氧化剂和所述的燃料送给到所述的燃烧器系统且在 燃烧器系统中燃烧以生成以所述第二传热率传递到所述的基质的燃烧 热的新的速率，和(G) 在继续将燃料和氧化剂送给到所述的燃烧器系统时，将送给 到所述的燃烧器系统的总氧气浓度改变为所述的新的总氧气浓度，且改 变所述的氧化剂或所述的氧化剂和所述的燃料送给到所述的燃烧器系 统的速率，且继续在所述的燃烧器系统处燃烧所述的燃料和氧化剂而不 中断所述的燃烧，以生成以所述第二传热率传递到所述的基质的燃烧 热，同时，相对于通过所述的次级通道和所述的出口送给的氧气量分配 通过所述的第一管和第二管送给的氧气量，以最小化由所述的燃烧形成 的NOx,其中送给到所述的燃烧器系统的氧气量总是足以维持所述的燃料 在所述的燃烧器系统处的燃烧，且其中送给到所述的燃烧系统的氧气的量在总是足以将所述的燃烧的气态产物的一氧化碳含量维持为低于iooppm。如在此所使用，"NOx"意味着气态的氮的氧化物，无论氮气和氧 化物和它们的混合物的任何单独的分子中的氮原子和氧原子的个数。如在此所使用，"总氧气浓度"意味着通过气态氧化剂通过其送给 的燃烧器系统的所有入口送给的氧气总量(包括在与燃料送给的任何运输介质中的氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括燃烧器主体和燃烧器块的燃烧器系统，其中：（Ａ）燃烧器主体包括：充气区主体，其具有封闭了充气区空间的背表面和侧表面，其在其前方打开在单平面的充气区开口内，充气区开口由所述的侧表面的前边缘限定，在所述的充气区主体的背表面或侧表面内的送给入口，气体可以通过其送给到所述的充气区空间内，第一空心主体，其完全地位于所述的充气区空间内且关闭防止气体在所述的充气区空间和所述的空心主体内部之间通过，其中空心主体不延伸通过所述的充气区开口，通过所述的空心主体的表面的送给入口，气体可以通过其送给到所述的空心主体的内部内，２至１６个通过所述的空心主体的表面的出口，气体可以通过该出口通到所述的空心主体外，每个出口定向为向着充气区开口从所述的充气区空间向外指向，其中所述的出口的外端不延伸超过所述的充气区开口的平面，第一管，其从所述的充气区主体的背表面的外侧延伸通过充气区空间到第一管端部，第一管端部位于充气区开口的平面外侧的第一距离，其中第一管关闭防止气体从充气区空间且从空心主体的内部通入所述的第一管内，位于第一管内的第二管，第二管从所述的充气区主体的背表面外侧延伸通过充气区空间到第二管端部，第二管端部位于充气区开口的平面外侧的第二距离，其中所述的第二距离大于第一距离，其中所述的第二管关闭防止气体从充气区空间、从空心主体的内部且从第一管通入所述的第二管内，且其中第一管和第二管的轴线共轴或平行，位于第二管内的第三管，第三管从所述的充气区主体的背表面外侧延伸通过充气区空间到第三管端部，第三管端部位于充气区开口的平面外侧的所述的第二距离，其中所述的第三管关闭防止气体从充气区空间、从空心主体的内部且从第二管通入所述的第三管内，且其中第一管、第二管和第三管的轴线共轴或平行，用于接收气体到第一管和第二管之间的空间内的送给入口，用于接收气体到第二管和第三管之间的空间内的送给入口，和用于接收燃料到所述的第三管内的送给入口；和（Ｂ）燃烧器块包括：前表面和后表面，延伸通过块的第一通道，第一通道包括：筒段，其从所述的后表面延伸到块内到所述的筒段的内端至少等于所述的第一距离的长度，所述的筒段的直径允许所述的第一管贴合地配合到所述的筒段以最小化气体在所述的第一管外侧在所述的筒段内的通过，具有上游端和下游端的喉段，且喉段的直径沿其轴线恒定且小于所述的筒段的直径且大于所述的第二管的外径，其中从块的后表面到所述的上游端的距离大于所述的第一距离且小于所述的第二距离，...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：WT小林，A塔斯卡，FDA德索萨，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]