【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】引燃稳定燃烧器
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年5月7日提交的名称为“引燃稳定燃烧器(PILOT STABILIZED BURNER)”的共同未决的美国临时专利申请号62/844,669(代理人案卷号2651
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02)的优先权权益。本申请还要求2020年2月5日提交的名称为“低排放模块化火把烟囱(LOW EMISSION MODULAR FLARE STACK)”的共同未决的美国临时专利申请号16/782,861(代理人案卷号2651
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05)的优先权权益。前述专利申请中的每一者在不抵触本文的公开内容的程度上以引用方式并入。
技术实现思路
[0003]根据一个实施方案，燃烧器系统包括：引燃燃烧器，该引燃燃烧器在炉中沿主燃料和燃烧空气流轴线设置在远侧位置处；和一个或多个主燃料喷嘴，该一个或多个主燃料喷嘴沿主燃料和燃烧空气流轴线设置在近侧位置处。引燃燃烧器被配置为支撑引燃火焰，并且一个或多个主燃料喷嘴被配置为支撑与引燃火焰接触的主火焰。引燃燃烧器被设置成致使主燃料和燃烧空气被引燃火焰点燃。
[0004]根据一个实施方案，燃烧器系统包括：主燃料源，该主燃料源沿炉的流轴线设置在近侧位置处；引燃燃烧器，该引燃燃烧器沿流轴线设置在中间距离处；和远侧火焰保持器，该远侧火焰保持器沿流轴线设置在远侧位置处；引燃燃烧器被配置为支撑引燃火焰以加热远侧火焰保持器。主燃料源被配置为在远侧火焰保持器被至少部分地加热之后向...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种燃烧器系统，包括：引燃燃烧器，所述引燃燃烧器在炉中沿主燃料和燃烧空气流轴线设置在远侧位置处；和一个或多个主燃料喷嘴，所述一个或多个主燃料喷嘴沿所述主燃料和燃烧空气流轴线设置在近侧位置处；其中所述引燃燃烧器被配置为支撑引燃火焰；并且其中所述一个或多个主燃料喷嘴被配置为支撑与所述引燃火焰接触的主火焰；其中所述引燃燃烧器被设置成致使所述主燃料和燃烧空气被所述引燃火焰点燃。2.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中当所述燃烧器系统在额定热输出下操作时，所述主火焰包括具有为所述引燃火焰的热输出的至少10倍的热输出的火焰。3.根据权利要求2所述的燃烧器系统，其中在所述额定热输出下操作对应于在稳态标准操作模式下操作。4.根据权利要求2所述的燃烧器系统，其中当所述燃烧器系统在额定热输出下操作时，所述主火焰包括具有为所述引燃火焰的热输出的至少20倍的热输出的火焰。5.根据权利要求1所述的燃烧器系统，还包括可操作地联接到所述燃烧器系统的烟囱，其中所述燃烧器系统在所述烟囱处具有约二十百万分数或更少的NOx输出、调整至3％的过量O2。6.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器输出引燃燃料，并且所述引燃燃料支撑所述引燃火焰。7.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述主燃料喷嘴输出主燃料，并且所述主燃料支撑所述主火焰。8.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器限定多个燃料孔口，所述多个燃料孔口足够大的收集面积以共同支撑低动量引燃火焰。9.根据权利要求8所述的燃烧器系统，其中所述主燃料喷嘴和燃烧空气形成可燃混合物，所述可燃混合物在其从所述近侧位置流动到所述远侧位置时在宽度上扩展。10.根据权利要求9所述的燃烧器系统，其中所述多个燃料孔口足够广泛地设置在所述炉上以致使所述引燃火焰与所述主燃料和空气混合物在所述可燃混合物的宽度上接触。11.根据权利要求8所述的燃烧器系统，其中所述主燃料喷嘴被配置为输出与所述空气共流的燃料。12.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器包括燃料歧管，所述燃料歧管具有接合在一起的多个段，每个段具有被配置为使燃料从所述燃料歧管内部传递到炉燃烧体积的多个燃料孔口。13.根据权利要求12所述的燃烧器系统，其中所述多个段形成为被配置为使从燃料管递送的所述燃料自由地进入所述燃料歧管的相应管。14.根据权利要求13所述的燃烧器系统，其中所述管的至少一部分被布置为从基本上设置在沿所述轴线的中心线处的中心辐射的辐条。15.根据权利要求13所述的燃烧器系统，其中所述管的至少一部分被布置为“X”形、矩形、“H”形、货车轮形或星形。16.根据权利要求13所述的燃烧器系统，还包括被配置为在所述远侧位置处支撑所述
引燃燃烧器的所述燃料管。17.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器包括歧管，所述歧管包括曲线管。18.根据权利要求17所述的燃烧器系统，其中所述曲线管被布置为螺旋形、或“∞”。19.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述主燃料喷嘴在与所述炉的底板重合或靠近所述炉的底板的所述近侧位置处形成燃料转储平面。20.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器在与所述炉的所述底板相距至少100个主燃料喷嘴直径的所述远侧位置处支撑扩散火焰。21.根据权利要求20所述的燃烧器系统，还包括外支撑件，所述外支撑件被配置为基本上防止所述燃料管的摇晃。22.根据权利要求1所述的燃烧器系统，其中所述引燃燃烧器包括横向于所述燃料和燃烧空气流轴线设置的至少一个管。23.根据权利要求22所述的燃烧器系统，还包括：网状陶瓷的一个或多个区段，所述网状陶瓷的一个或多个区段设置在所述至少一个管的上方。24.根据权利要求22所述的燃烧器系统，其中所述至少一个管限定沿所述至少一个管的长度设置的多个燃料流孔。25.根据权利要求22所述的燃烧器系统，其中所述至少一个管限定多个燃料流孔，所述多个燃料流孔被配置为允许气态燃料向上流入在所述至少一个管上方形成的“U”形通道中。26.根据权利要求1所述的燃烧器系统，还包括：远侧火焰保持器，所述远侧火焰保持器沿所述燃料和燃烧空气流轴线设置在第三位置处，比所述引燃燃烧器更远离所述主燃料喷嘴。27.根据权利要求26所述的燃烧器系统，其中所述远侧火焰保持器包括被配置为控制火焰长度的穿孔火焰保持器。28.一种燃烧器系统，包括：主燃料源，所述主燃料源沿炉的流轴线设置在近侧位置处；引燃燃烧器，所述引燃燃烧器沿所述流轴线设置在中间距离处；和远侧火焰保持器，所述远侧火焰保持器沿所述流轴线设置在远侧位置处；其中所述引燃燃烧器被配置为支撑引燃火焰以加热所述远侧火焰保持器；其中所述主燃料源被配置为在所述远侧火焰保持器被至少部分地加热之后向所述远侧火焰保持器提供主燃料；并且其中所述远侧火焰保持器被配置为保持由所述主燃料支撑的燃烧反应的至少一部分。29.根据权利要求28所述的燃烧器系统，还包括将所述远侧火焰保持器支撑在所述炉中的支撑腿。30.根据权利要求28所述的燃烧器系统，其中所述远侧火焰保持器包括网状陶瓷。31.根据权利要求30所述的燃烧器系统，其中所述远侧火焰保持器包括多个网状纤维。32.根据权利要求31所述的燃烧器系统，其中所述远侧火焰保持器被配置为支撑所述
燃料和所述燃烧空气在所述远侧火焰保持器的上游、下游和内部的燃烧反应。33.根据权利要求31所述的燃烧器系统，其中所述网状纤维形成为网状陶瓷泡沫。34.根据权利要求31所述的燃烧器系统，其中所述远侧火焰保持器包括：输入面；输出面；和多个穿孔，所述多个穿孔在所述输入面和所述输出面之间延伸。35.根据权利要求34所述的燃烧器系统，其中所述穿孔被形成为所述网状纤维之间的通道。36.一种用于操作燃烧器系统的方法，包括：从由引燃燃烧器支撑的引燃火焰向远侧火焰保持器提供热量，所述引燃火焰由引燃燃料提供燃料，所述远侧火焰保持器和所述引燃燃烧器设置在炉中并且彼此靠近，所述引燃燃烧器设置在所述远侧火焰保持器与一个或多个主燃料喷嘴之间，所述引燃燃烧器与所述远侧火焰保持器之间的距离小于所述引燃燃烧器与所述一个或多个主燃料喷嘴之间的距离；将混合的主燃料和空气引入所述远侧火焰保持器；以及在所述引燃燃烧器继续支撑所述引燃火焰时，通过所述远侧火焰保持器保持所述混合的主燃料和空气的燃烧反应的至少一部分。37.根据权利要求36所述的方法，其中从由所述引燃燃烧器支撑的所述引燃火焰向所述远侧火焰保持器提供热量包括：从引燃燃料源向所述引燃燃烧器提供所述引燃燃料；控制引燃燃料流速；从所述引燃燃烧器的多个孔口发射所述引燃燃料，所述孔口设置在所述混合的主燃料和空气的宽度上；以及在所述引燃燃烧器处用所述引燃火焰点燃所述混合的主燃料和空气。38.根据权利要求36所述的方法，还包括：测量所述远侧火焰保持器的温度；以及当所述远侧火焰保持器的所述温度等于或高于预定阈值时，减小引燃燃料流速以减小所述引燃火焰的尺寸；其中相对于所述混合的主燃料和空气的所述燃烧反应的所述尺寸减小所述引燃火焰的所述尺寸导致氮氧化物的排放减小。39.根据权利要求36所述的方法，其中将混合的主燃料和空气引入所述远侧火焰保持器包括在混合管的近侧端部处经由所述一个或多个主燃料喷嘴引入主燃料以及引入所述空气；其中所述混合管的所述近侧端部靠近所述一个或多个主燃料喷嘴设置，并且所述混合管的远侧端部靠近所述远侧火焰保持器设置，所述混合管从所述近侧端部通向所述远侧端部。40.根据权利要求39所述的方法，还包括：将烟道气排出到所述混合管的所述近侧端部中。41.根据权利要求39所述的方法，其中所述引燃燃烧器设置在所述远侧火焰保持器和
所述混合管的所述远侧端部之间。42.一种用于操作燃烧器系统的方法，包括：在远离炉底板的位置处跨炉体积的宽度的一部分支撑扩散火焰；从所述炉底板附近的位置向所述炉体积提供燃烧空气；从所述炉底板附近的一个或多个位置处的一个或多个主燃料喷嘴中的每一者输出高压主燃料射流；在所述主燃料和燃烧空气从所述炉底板附近的所述位置行进到所述远侧位置的同时将所述主燃料与所述燃烧空气混合；以及通过将所述混合的主燃料和空气暴露于所述扩散火焰来燃烧所述主燃料以产生主火焰。43.根据权利要求42所述的方法，还包括将由所述燃烧所述主燃料产生的所述主火焰保持在稳定位置，其中远侧火焰保持器设置成比所述扩散火焰更远离所述炉底板。44.根据权利要求43所述的方法，其中支撑扩散火焰包括在引燃燃烧器处产生并保持所述扩散火焰，所述引燃燃烧器设置在所述一个或多个主燃料喷嘴与所述远侧火焰保持器之间的所述炉体积中。45.根据权利要求44所述的方法，其中所述引燃燃烧器被设置成与其相对于所述炉底板相比更加靠近所述远侧火焰保持器。46.根据权利要求44所述的方法，其中将所述扩散火焰保持在所述引燃燃烧器处包括：向所述引燃燃烧器供应引燃燃料；从所述引燃燃烧器的一个或多个引燃燃料孔口发射所述引燃燃料；以及维持燃烧空气和所发射的引燃燃料的混合物在所述引燃燃烧器处的点燃以支撑所述扩散火焰。47.根据权利要求46所述的方法，其中所述一个或多个引燃燃料孔口构成设置在所述炉体积的所述宽度的部分上的多个引燃燃料孔口，所述部分足够宽以使得所述扩散火焰与所述主燃料和燃烧空气的所述混合物在混合的主燃料和燃烧空气的宽度上接触。48.根据权利要求46所述的方法，其中所述一个或多个引燃燃料孔口包括具有足够大的收集区域以在低动量下支撑所述扩散火焰的多个引燃燃料孔口。49.根据权利要求44所述的方法，其中将所述扩散火焰保持在所述引燃燃烧器处包括控制将引燃燃料供应到所述引燃燃烧器的速率。50.根据权利要求42所述的方法，还包括：检测设置在所述扩散火焰上方的远侧火焰保持器的温度；以及当所述远侧火焰保持器达到至少预定阈值温度时，减小将引燃燃料供应到支撑所述扩散火焰的引燃燃烧器的速率。51.根据权利要求50所述的方法，还包括：使用电容传感器来检测所述主燃料在所述远侧火焰保持器处的所述燃烧，所述电容传感器被配置为将传感器信号输出到控制器。52.一种燃烧系统，包括：氧化剂源，所述氧化剂源被配置成将氧化剂输出到炉体积中；引燃燃烧器，所述引燃燃烧器被配置为通过至少在预热状态期间输出引燃燃料以支撑
引燃扩散火焰来支撑引燃火焰；主燃料喷嘴，所述主燃料喷嘴被配置为至少在所述预热状态完成之后在标准操作状态期间将主燃料从近侧位置输出到所述炉体积中；远侧火焰保持器，所述远侧火焰保持器定位在所述炉体积中以在所述预热状态期间由所述引燃火焰预热，并且在所述标准操作状态期间将所述主燃料和氧化剂的燃烧反应保持在所述远侧火焰保持器附近；燃烧传感器，所述燃烧传感器被配置为感测所述远侧火焰保持器的状况并且生成指示所述远侧火焰保持器的所述状况的传感器信号；一个或多个致动器，所述一个或多个致动器被配置为调整来自所述主燃料喷嘴的所述主燃料的流量，调整到所述引燃燃烧器的所述引燃燃料的流量，并且调整来自所述氧化剂源的所述氧化剂的流量；和控制器，所述控制器可通信地联接到所述致动器和所述燃烧传感器，所述控制器被配置为从所述燃烧传感器接收所述传感器信号，并且控制所述致动器以响应于所述传感器信号并且根据存储在联接到所述控制器的非暂态计算机可读介质中的软件指令来调整所述引燃燃料、所述主燃料和所述氧化剂的所述流量。53.根据权利要求52所述的燃烧系统，还包括：引燃火焰传感器，所述引燃火焰传感器被配置为感测所述引燃火焰的状况并且输出指示所述引燃火焰的所述状况的传感器信号。54.根据权利要求53所述的燃烧系统，其中所述燃烧传感器包括所述引燃火焰传感器。55.根据权利要求53所述的燃烧系统，其中所述引燃火焰传感器包括电容传感器。56.根据权利要求53所述的燃烧系统，其中所述引燃火焰传感器包括电阻传感器。57.根据权利要求53所述的燃烧系统，其中所述引燃火焰传感器包括断层传感器。58.根据权利要求55所述的燃烧系统，还包括被配置为生成电弧的点火器。59.根据权利要求58所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置为控制所述致动器中的一者或多者以便如果所述电容传感器指示所述引燃火焰不存在并且满足所有安全联锁装置，则致使所述点火器生成电弧以点燃所述引燃火焰。60.根据权利要求52所述的燃烧系统，其中所述控制器被配置为响应于来自至少所述燃烧传感器的所述传感器信号而通过控制所述致动器中的一者或多者以调整所述引燃燃料或所述氧化剂的所述流量来调整所述引燃火焰的尺寸。61.根据权利要求52所述的燃烧系统，其中所述燃烧传感器被进一步配置为检测所述远侧火焰保持器处的所述燃烧反应，并且响应于所述燃烧反应的所检测的状态而将传感器信号输出到所述控制器。62.根据权利要求61所述的燃烧系统，其中所述燃烧传感器能够作为回火传感器操作，所述回火传感器被配置为检测所述燃烧反应从所述远侧火焰保持器朝向所述主燃料喷嘴的回火。63.根据权利要求61所述的燃烧系统，其中所述燃烧传感器包括电容传感器。64.根据权利要求63所述的燃烧系统，其中所述电容传感器包括：第一组电极，所述第一组电极围绕所述远侧火焰保持器横向定位并且被配置为感测所述远侧火焰保持器附近的参数。
65.根据权利要求64所述的燃烧系统，其中所述电容传感器包括：第二组电极，所述第二组电极定位在所述远侧火焰保持器的上游并且被配置为感测所述远侧火焰保持器上游的参数。66.根据权利要求65所述的燃烧系统，其中所述控制器通过将由所述第一组电极感测的所述参数与由所述第二组电极感测的所述参数进行比较来感测所述燃烧反应。67.根据权利要求66所述的燃烧系统，其中所述第一组电极是所述燃烧传感器的一部分。68.根据权利要...
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