【技术实现步骤摘要】
无高过量空气和/或外烟气再循环超低排火管锅炉燃烧器相关申请的交叉引用本申请要求2019年1月30日提交的题为“ULTRALOWEMISSIONSFIRETUBEBOILERBURNER”的第62/798,913号美国临时专利申请的优先权。(档案号为2651-338-02)本申请还要求2019年5月7日提交的题为“PILOTSTABILIZEDBURNER”的第62/844,669号美国临时专利申请的优先权(档案号为2651-348-02)。前述每一个申请在与本文公开内容不矛盾的程度上通过引用结合于本文中。概述根据一个实施例，明火加热器(firedheater)包括燃料与燃烧空气源，该燃料与燃烧空气源被配置为将燃料与燃烧空气输出到燃烧体积壁中，该燃烧体积壁限定燃烧体积的横向范围。燃烧体积壁可以包括燃烧管道，该燃烧管道设置成将燃烧体积与水与蒸汽体积分开。该明火加热器包括混合管，该混合管被对准以从燃料与燃烧空气源接收燃料与燃烧空气。混合管可以与燃烧体积壁间隔开一定体积。该明火加热器包括钝体火焰保持器，该火焰保持器被对准以从混合管的出口端接收燃料与燃烧空气的混合物。钝体火焰保持器可以构造成保持燃烧反应，用于加热燃烧体积壁。燃烧体积壁可以被配置为加热体积热负荷。根据一个实施例，明火加热器包括燃料与燃烧空气源，该燃料与燃烧空气源被配置为将燃料与燃烧空气输出到燃烧体积壁中，该燃烧体积壁限定燃烧体积的横向范围。燃烧体积壁可以包括燃烧管道，该燃烧管道设置用于将燃烧体积与水与蒸汽体积分开。该明火加热器包括混合管，该混合管被对准以从燃料与燃...
【技术保护点】
1.一种明火加热器，包括:/n燃料与燃烧空气源，其被配置为将燃料与燃烧空气输出到燃烧体积中，所述燃烧体积包括燃烧体积壁,所述燃烧体积壁限定与外部体积分开的横向范围；/n混合管，其被对准以从所述燃料与燃烧空气源接收燃料与燃烧空气，所述混合管通过间隔体积与所述燃烧体积壁间隔开；和/n钝体火焰保持器，其被对准以从所述混合管的出口端接收燃料与燃烧空气的混合物，所述钝体火焰保持器被配置为保持燃烧反应以加热所述燃烧体积壁，其中所述燃烧体积壁被配置为加热体积热负荷。/n
【技术特征摘要】
20190130 US 62/798,913;20190507 US 62/844,6691.一种明火加热器，包括:
燃料与燃烧空气源，其被配置为将燃料与燃烧空气输出到燃烧体积中，所述燃烧体积包括燃烧体积壁,所述燃烧体积壁限定与外部体积分开的横向范围；
混合管，其被对准以从所述燃料与燃烧空气源接收燃料与燃烧空气，所述混合管通过间隔体积与所述燃烧体积壁间隔开；和
钝体火焰保持器，其被对准以从所述混合管的出口端接收燃料与燃烧空气的混合物，所述钝体火焰保持器被配置为保持燃烧反应以加热所述燃烧体积壁，其中所述燃烧体积壁被配置为加热体积热负荷。
2.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述明火加热器包括锅炉加热器；和
其中所述燃烧体积壁包括限定所述燃烧体积的横向范围的燃烧管道，所述燃烧管道设置用于将所述燃烧体积与水与蒸汽体积分开。
3.根据权利要求2所述的锅炉加热器，其中所述燃烧管道被配置为通过所述水与蒸汽体积中的水保持冷却；和
其中所述混合管被配置为通过所述燃烧反应和烟气保持温热；
由此，所述燃烧管道的冷却温度被配置为从所述钝体火焰保持器附近的区域向所述混合管道的入口端抽吸所述燃烧反应产生的烟气；和
其中所述烟气通过所述燃料与燃烧空气源输出的燃料与燃烧空气流引入到所述混合管中。
4.根据权利要求1所述的明火加热器，其中，所述间隔体积包括在所述混合管和所述燃烧体积壁之间的环形体积。
5.根据权利要求1所述的明火加热器，其中，由所述混合管和所述燃烧体积壁限定的间隔体积被设置成运送烟气以进行再循环。
6.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述混合管还包括与所述燃料与燃烧空气源间隔开的入口端。
7.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述混合管的所述入口端包括喇叭口，所述喇叭口远离所述燃料与燃烧空气源朝向所述混合管的圆柱形区域向内渐缩。
8.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述混合管的所述入口端包括喇叭口，所述喇叭口布置成将穿过所述环形体积的烟气从所述混合管的出口端引向所述混合管的入口端。
9.根据权利要求1所述的明火加热器，其中，所述燃烧体积壁的内表面包括耐火材料。
10.根据权利要求1所述的明火加热器，其中，所述混合管被配置为使得燃烧空气、燃料和烟气在流经所述混合管的同时混合，以形成用于支持所述燃烧反应的贫乏的空气和燃料混合物。
11.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源被配置为选择性地保持引燃火焰。
12.根据权利要求1所述的明火加热器，还包括引燃火焰装置，所述引燃火焰装置设置在所述燃料与燃烧空气源的远端，所述引燃火焰装置靠近所述钝体火焰保持器的上游，所述引燃火焰装置至少包括引燃燃料喷嘴，所述引燃燃料喷嘴配置为选择性地保持引燃火焰。
13.根据权利要求12所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括所述引燃火焰装置。
14.根据权利要求12所述的明火加热器，其中所述引燃火焰装置被配置为选择性地从所述燃料与燃烧空气源接收燃料和空气。
15.根据权利要求12所述的明火加热器，其中所述引燃火焰装置包括引燃燃料源和引燃氧化剂源中的至少一个。
16.根据权利要求12所述的明火加热器，其中所述引燃火焰被配置为点燃来自所述燃料与燃烧空气源的燃料和空气流，以提供用于加热所述燃烧体积壁的燃烧反应。
17.根据权利要求16所述的明火加热器，其中，当所述明火加热器以额定热量输出运行时，用于加热所述燃烧体积壁的所述燃烧反应提供至少10倍于所述引燃火焰的热量输出的热量输出。
18.根据权利要求12所述的明火加热器，还包括点火器，所述点火器设置在所述引燃火焰装置附近，并被配置为点燃所述引燃火焰。
19.根据权利要求11所述的明火加热器，其中，所述燃料与燃烧空气源包括可控旋流器，所述可控旋流器被配置为选择性地向在主燃烧空气增压室内流动的主燃烧空气施加涡旋运动；和
其中所述燃料与燃烧空气源被配置为当所述可控旋流器选择性地向所述主燃烧空气施加涡旋运动时选择性地保持所述引燃火焰。
20.根据权利要求11所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括:
主燃烧空气增压室；
第一燃料回路，其被配置为选择性地将主燃料输出到所述主燃烧空气增压室内的一个或更多个位置；和
第二燃料回路，其被配置为选择性地通过布置在所述主燃烧空气增压室外部的多个燃料提升管输出辅助燃料。
21.根据权利要求20所述的明火加热器，其中，所述燃料与燃烧空气源被配置为当所述第一燃料回路停止时和当所述第二燃料回路打开时，向所述钝体火焰保持器供应燃料与燃烧空气；和
其中所述燃料与燃烧空气源被配置为当所述第一燃料回路打开和所述第二燃料回路关闭时支持所述引燃火焰。
22.根据权利要求11所述的明火加热器，其中，所述引燃火焰被配置为当所述燃料与燃烧空气源保持所述引燃火焰时，将所述钝体火焰保持器加热到操作温度。
23.根据权利要求11所述的明火加热器，其中，所述燃料与燃烧空气源被配置为当所述燃料与燃烧空气源不保持所述引燃火焰时，通过所述混合管将所述燃料与燃烧空气输出到所述钝体火焰保持器。
24.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括第一燃烧空气风门，所述第一燃烧空气风门被配置为控制通过所述主燃烧空气增压室的主燃烧空气的流量。
25.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括第二燃烧空气风门，所述第二燃烧空气风门被配置为控制通过辅助燃烧空气增压室的辅助燃烧空气。
26.根据权利要求1所述的明火加热器，还包括：
燃烧器控制器，其被配置为控制选自由以下项组成的组中的至少一个：可操作地联接到可变旋流器的致动器、所述第一燃料回路、所述第二燃料回路、所述第一燃烧空气风门、所述第二燃烧空气风门和点火器。
27.根据权利要求26所述的明火加热器，其中所述燃烧器控制器可操作地联接到燃烧传感器。
28.根据权利要求1所述的明火加热器，还包括框架，所述框架被配置为悬挂在所述燃烧体积壁的内表面上。
29.根据权利要求28所述的明火加热器，其中，所述框架被配置为将所述钝体火焰保持器支撑在所述燃烧体积壁内。
30.根据权利要求29所述的明火加热器，其中所述钝体火焰保持器包括一个或更多个穿孔火焰保持器。
31.根据权利要求30所述的明火加热器，其中所述一个或更多个穿孔火焰保持器包括网状陶瓷穿孔火焰保持器。
32.根据权利要求29所述的明火加热器，其中所述钝体火焰保持器包括两个或更多个钝体。
33.根据权利要求32所述的明火加热器，其中，所述框架和由所述框架支撑的两个或更多个钝体包括支撑相应多个钝体砖的多个框架，每个框架设置在离所述燃料与燃烧空气源不同的相应距离处。
34.根据权利要求33所述的明火加热器，其中，所述框架和由所述框架支撑的两个或更多个钝体包括支撑多个钝体砖的单个框架。
35.根据权利要求29所述的明火加热器，其中所述钝体火焰保持器是耐火材料。
36.根据权利要求32所述的明火加热器，其中，所述框架和由所述框架支撑的两个或更多个钝体包括支撑所述相应多个钝体砖的多个框架，每个框架设置在离所述燃料与燃烧空气源的引燃器不同的相应距离处。
37.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括：
延伸至尖端的燃料提升管；
所述主燃烧空气增压室，其包括围绕所述燃料提升管设置并限定主燃烧空气增压室腔室的壁；和
所述可变旋流器，其被设置用于至少在对应于所述燃料提升管的尖端的位置处可控地使所述主燃烧空气以两种或更多种不同旋转速度中的任何一种旋动。
38.根据权利要求37所述的明火加热器，其中所述主燃烧空气增压室的所述壁在靠近所述燃料提升管的所述尖端的所述主燃烧空气增压室的出口端形成锥形区域。
39.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述燃料与燃烧空气源包括波瓣混合器，所述波瓣混合器被设置成增加燃料、空气和从所述燃烧反应再循环的烟气的径向混合。
40.根据权利要求1所述的明火加热器，其中所述钝体火焰保持器包括：
一个或更多个实心耐火体，所述实心耐火体与所述混合管隔开一定距离设置，以接收混合燃料、空气和烟气。
41.一种燃烧系统，包括：
框架，其被配置为安装在燃烧体积壁的内表面上；
一个或更多个钝体，其由所述框架支撑；
引燃器，其被配置为选择性地支持引燃火焰，用于加热所述一个或更多个钝体；和
辅助燃料源，其被配置为向由所述一个或更多个钝体保持的燃烧反应供应辅助燃料。
42.根据权利要求41所述的燃烧系统，其中，当所述引燃器被选择为不支持所述引燃火焰时，所述辅助燃料源能够被致动以供应辅助燃料。
43.根据权利要求41所述的燃烧系统，其中，所述一个或更多个钝体包括基本上不渗透燃烧空气的实心陶瓷砖，所述实心陶瓷砖被配置为防止所述陶瓷砖内发生燃烧。
44.根据权利要求43所述的燃烧系统，其中，所述一个或更多个钝体被设置用于提供燃烧流体的涡流再循环热量和涡流再循环质量流，以将所述燃烧反应维持在所述一个或更多个钝体的上游、下游和/或周围的一个或更多个区域中。
45.根据权利要求44所述的燃烧系统，其中，所述一个或更多个钝体包括多个耐火钝体，所述多个耐火钝体被配置为保持所述多个耐火钝体之间的燃烧反应。
46.根据权利要求43所述的燃烧系统，其中所述钝体火焰保持器包括锆、硅酸铝、碳化硅、莫来石和堇青石中的至少一种。
47.根据权利要求41所述的燃烧系统，其中所述一个或更多个钝体的至少一部分包括一个或更多个穿孔火焰保持器。
48.根据权利要求47所述的燃烧系统，其中，所述一个或更多个穿孔火焰保持器被配置为支持燃料和氧化剂在所述穿孔火焰保持器上游、下游和内部的燃烧反应。
49.根据权利要求47所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器是网状陶瓷穿孔火焰保持器。
50.根据权利要求49所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器包括多个网状纤维。
51.根据权利要求50所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器包括锆、硅酸铝、碳化硅、莫来石和堇青石中的至少一种。
52.根据权利要求50所述的燃烧系统，其中，所述穿孔火焰保持器在整个表面上每英寸包括大约10个孔。
53.根据权利要求50所述的燃烧系统，其中所述网状纤维形成为网状陶瓷泡沫。
54.根据权利要求50所述的燃烧系统，其中所述网状纤维使用网状聚合物泡沫作为模板而形成。
55.根据权利要求50所述的燃烧系统，其中，所述穿孔火焰保持器包括：
输入面；
输出面；和
在所述输入面和所述输出面之间延伸的多个穿孔。
56.根据权利要求55所述的燃烧系统，其中所述穿孔形成为在所述网状纤维之间的通路。
57.根据权利要求56所述的燃烧系统，其中，所述穿孔为分支穿孔。
58.根据权利要求56所述的燃烧系统，其中所述穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸。
59.根据权利要求55所述的燃烧系统，其中，所述输入面对应于所述网状纤维的靠近燃料喷嘴的范围。
60.根据权利要求59所述的燃烧系统，其中，所述输出面对应于所述网状纤维的远离所述燃料喷嘴的范围。
61.根据权利要求49所述的燃烧系统，其中所述穿孔火焰保持器被配置为在所述输入面和所述输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：科林·詹姆士·戴勒，唐纳德·肯德里克，道格拉斯·W·卡尔科夫，文卡特施·耶尔，詹姆士·丹西，乔纳森·布赫，亚伦·萨尔兹布伦，
申请(专利权)人：美一蓝技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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