CN101208559B - 燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧器，所述燃烧器包括多个大体上同轴的管道，其中一个管道(1)设置于所有燃料供给管道外侧，并且由轴(4)平行设置且相对于彼此可移动的两个管(2、3)限定。根据所述发明，用于将切向(7)分量施加到在管道(1)中流动的流体上的分流构件由第一管(2)承载并被固定到其上，第二管(3)包括将流体驱出所述分流构件的驱动部(9)，并且在所述管道(1)的下游端(8)处的流体的切向偏移角度取决于所述第二管(3)相对于第一管(2)的轴向位置。

Description

燃烧器
技术领域
本发明涉及环形管道和包括所述管道的燃烧器，所述燃烧器为一次空气燃烧器、总空气燃烧器(total air burner)或气体燃烧器等。
背景技术
由轴平行且相对于彼此轴向移动的两个管限定的所述类型的环形管道在本领域中是公知的，所述环形管道具有第一管，所述第一管载有用于将切向分量施加到在所述管道中流动的流体的分流构件。
所述管道经常用于燃烧器中，尤其是用于诸如在EP 967434的申请中描述的那些一次空气燃烧器中。的确，在诸如本申请中所描述的那些现代燃烧器中，为了改进燃烧，燃料供给管道由产生涡流(或螺旋流)的两个周边一次空气供给管道环绕，所述这些管道中的一个不包括分流构件，使得在所述管道中流通的空气依照轴向流从所述管道逸出；而其它管道包括这种构件，使得在所述管道中流通的空气依照环绕在燃烧器轴周围的旋流从所述管道逸出。由所述两个周边管道带来的改进的质量取决于需要作出的调整，特别涉及到它们输送的一次空气的流量：一方面是由所述两个周边管道输送的空气相对其它组分(燃料和中央一次空气)的流量的总流量，以及，另一方面是使涡流效应得到调节的周边一次空气的所述两个流量的关系。调节所述两个流量特别复杂并且需要特别有资质的使用者。
另外，由于存在所述两个周边空气供给管道，因此这些燃烧器特别沉重、庞大、复杂(为了设置它们在管道的上游部分)并且昂贵。
此外，由于周边一次空气摩擦四个壁(每管道两个)，故所述这些燃烧器具有相对大的电荷损失。
第一方案在于抑制具有轴向流的周边一次空气供给管道。然而，在这种情况下，不再可能调节涡流的切向分量的大小。
第二方案在于通过将单一的周边一次空气供给管道分解成上游段(无分流构件)、下游段(无分流构件)和设置在所述两个段之间并规则地分布在燃烧器轴周围的柔性管道来改进所述第一方案。所述两个段的相对旋转驱使柔性管道扭转，这使得可能对从所述下游段逸出的流体施加较大或较小量度的切向分量。这种方案的主要问题在于所述柔性管道，其可移动且在受热区域会变形，尤其在流通的空气由灰尘而带电时，所述柔性管道易受到磨损和断裂。
发明内容
一方面，本发明旨在实现一种提供与具有两个周边空气供给管道的燃烧器具有相同的调整涡流的可能性且不具有上述问题的燃烧器，并且另一方面，实现一种使这种燃烧器成为可能的环形管道。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃烧器，其包括多个大体上同轴的管道，其中位于所有燃料供给管道外部的一个管道由轴平行且相对于彼此轴向移动的两个管限定，其中用于将切向分量施加到在管道中流动的流体上的分流构件由第一管承载，并且相对于第一管被固定，第二管包括将流体驱出分流构件的驱动部，在所述管道下游端处的流体的切向偏移角度取决于第二管相对于第一管的轴向位置。
同样地，根据本发明，对于在所述管道中流通的空气的指定流量，通过两个管的简单相对轴向位移来修正所述流体的切向分量是可能的，不需要所述管道包括与这两个管有关的任何可移动构件。另外，所述两个管的轴向移动不存在现有技术中提到的柔性管的问题。
附图说明
其它特征和优点将出现在以非详尽实例的方式给出并且在附图中示出的实施例的详细说明中。
图1为根据本发明的第一个实施例的管道下游部的轴向横截面视图，第一管处于前沿位置；
图2为与图1相似的视图，第一管处于内缩位置；
图3为与图1相似的视图，其中管道依据本发明的第二实施例；
图4为与图3相似的视图，第一管处于内缩位置；
图5为第一管的下游部的展开图；
图6为第一管和分流构件的一部分的局部轴向横截面视图；以及
图7为根据本发明的第二实施例的包括环形管道的燃烧器沿轴向横截面的局部视图。
具体实施方式
根据本发明的环形管道1由两个管2、3限定，所述两个管2、3的轴4平行(本文中，所述两个管2、3是共轴的)且相对于彼此沿着轴向5可移动。
第一管2(本文中的内部管2)载有用于将根据切向7的分量施加到在管道中流动的流体上的分流构件。制造第二管3(本文中的外部管3)以使在管道下游端8处的流体的切向偏移角度取决于第二管道3相对于第一管道2的轴向位置。
如在图1和2中看到的，在这些实例中，第二管3包括将所述流体驱出分流构件的驱动部9，从而允许所述流体在管道下游端8处大体上具有与其逸出分流构件时同样的切向偏移。通过驱动部9相对于分流构件的轴向位移，完成流体切向偏移角度的修正。
由于第一管2从上游向下游的轴向5位移，使径向10的距离增大而定位驱动部9(由于第二管3是外部管，驱动部9是分岔的事实)。此处，驱动部9是锥形部。
在这些实施例中，通过应用柯恩达效应(Coanda effect)，便于修正流体的切向偏移角度。更精确地，制造第二管3以使在其中的流体流通过所述柯恩达效应附着到所述管3的壁上。为了能够使用所述效应，在这些实施例中，在锥体顶点处的半角11小于15度。因此，从驱动部上游端12开始，流体沿着第二管3的壁而行，并且根据其方向，使其自身从第二管2的分流构件中释放。因此，根据驱动部上游端12相对于分流构件的轴向位置，流体获得较大或较小量度的切向分量。
在这种情况下，分流构件相对于第一管2被固定，并且由通过加工(例如，通过铣削)第一管2产生的通道6形成。所述管可包括例如在8和36之间的通道6。
各个通道6由基壁13和两个纵壁14限定。基壁13沿着轴向5和切向7延伸，由此，所述基壁13是圆柱形的。如图3所示，所述两个纵壁14沿着轴向5和径向10延伸，两个纵壁14具有相对于第一管2的轴4的切向偏移角度15。
当在燃烧器中使用管道1的情况下，为了获得在管道1的出口处具有良好涡流性能的流体，对于各个通道6而言，在轴向5的任意一点处，所述切向偏移角度15小于45度。
为了获得在管道1的出口处较宽幅度的切向流，对于各个通道6而言，切向偏移角度15在沿着轴向5的点处依据所述点自第一管下游端16的距离而改变。更精确地，对于各个通道6而言，切向偏移角度15从通道上游端17至通道下游端18增大。因此，根据驱动部9相对于通道6的位置，能够非常容易地修正在管道的出口处流体的切向分量，所述流体从通道6上游释放的越多，其切向分量越小(对应于在流体从其中逸出的轴向点处通道6的切向偏移角度15(通道6在第二管3的方向上“开启”))。另外，通过构造各个通道6使其切向偏移角度15在通道上游端17处为零(或者基本为零)，从而能够获得在管道1的出口处具有轴向流的流体。
如图1至4所示，纵壁14在径向10具有的尺寸使得其自由径向端19不会摩擦第二管3。因此，在纵壁14的自由径向端19和驱动部上游端12上游的第二管3的释放部20之间的径向距离至少等于0.5mm。
应该理解，由于柯恩达效应的应用，因此不考虑所述两个管2、3的相对轴向位置，从驱动部上游端12开始，对于直到那时输送的流体部分(从驱动部上游端12向上游的所述流体部分，在纵壁14之间)，一部分(最靠近自由径向端19的部分)从通道6释放，并且当流体沿着驱动部9流动时，所述部分变得越来越大，直到当驱动部9从自由径向端19分离的径向距离达到纵壁14的径向尺寸时，达到直到那时流体的基本所有部分被输送处的释放部20的径向点。
因此，作为所述释放部20的轴向点的下游的通道6的部分不被使用(对于两个管2、3给定的相对轴向位置而言)。
在图1和图2所示的第一示例中，对于各个通道6而言，由于依据径向5从上游移动到下游的位移，故基壁13具有依据径向10减小第二管3的距离而定向的下游端部21。此处，所述方向在通道下游端18处，基壁13达到纵壁14的自由径向端19，致使其纵壁的径向尺寸为零。
在图3和图4所示的第二示例中，各个通道6在第一管下游端16处(这也是通道下游端18)引出，而且如图7所示。
此外，纵壁14的自由径向端19和驱动部上游端12上游的第二管3的释放部20之间的径向距离可以是相对大的(在绝对的条件下，例如至少等于10mm，以及与纵壁的径向尺寸有关)。因此，不考虑两个管2、3的相对轴向位置，即可获得在管道1的出口处径向流动的流体部分。所述部分是未被输送的(或者是在切向偏移角度15为零的通道6的径向部分上输送的)，也就是，驱动部上游端12上游的流体部分在第二管3和纵壁14的自由径向端19之间。
另外，由于沿着第一管2的轴4的切向偏移角度15的变化，因此如果在通道6的两个纵壁14之间的间距在通道6的整个长度上恒定，则在通道6的出口处的流体的流量根据两个管2、3的相对轴向位置(根据在通道6的出口处的切向偏移角度15)而改变。因此，为了获得不考虑所述两个管2、3的相对轴向位置的恒定流量，如图5所示，各个通道6被构造成使在依据第一管2的轴4所取的点处，其两个纵壁14之间的间距根据在所述点处的切向偏移角度15而改变，以这样的方式以便在驱动部上游端12的通道6的出口处获得大体上恒定的可用段22。可用段22等于横截段23与切向偏移角度15余弦的乘积。
此外，为了在管道1的出口处获得不偏移管道1的轴4的流(此处，第二管3为外部管，致使所述流量不分岔)，第二管3包括延伸驱动部下游端25的圆柱部24。优选地，使得所述部分具有充足的矫直效果，其长度至少大于在所述下游圆柱部24上分离两个管2、3的距离的三倍。
由于根据限定管道1的两个管2、3的相对轴向位置所述管道1能够非常容易地改变在出口处的流体的切向分量的事实，因此这种管道1可被结合到任何包括多个大体上同轴的管道的燃烧器中，并且在分流构件处于适合于此的构造的情况下，这种改变不会引起任何流量改变。
燃烧器可以是局部空气类型，例如其包括至少四个大体上共轴的管道，这四个管道包括中央燃料供给管道、环绕在所述中央燃料供给管道周围的中央一次空气供给管道、环绕在中央一次空气供给管道周围的周边燃料供给管道和依据本发明位于所有燃料供给管道外部的一次空气供给环形管道，所述燃烧器包括中央稳定器，所述中央稳定器覆盖所述中央一次空气供给管道的出口，并且所述中央稳定器包括来自所述中央一次空气供给管道的所述一次空气通过其逸出的开口。所述燃烧器对应于在EP 967434的申请中描述的燃烧器，依据本发明的管道取代了两个外部管道。
所述燃烧器也包括至少四个大体上共轴的管道，这四个管道包括中央燃料供给管道、环绕在所述中央燃料供给管道周围的研磨固体燃料供给环形管道、环绕在研磨固体燃料供给管道周围的中央一次空气供给环形管道和依据本发明环绕中央一次空气供给环形管道的周边一次空气供给环形管道，所述燃烧器包括设置在中央一次空气供给环形管道的出口处的中央稳定器，所述中央稳定器包括来自所述中央一次空气供给管道的一次空气通过其逸出的开口。因此，所述燃烧器对应于在EP 445535的申请中描述的燃烧器，依据本发明的管道取代了两个外部管道。
所述燃烧器还可以是总空气类型，至少一个二次空气(secondaryair)供给管道环绕依据本发明的所述一次空气供给环形管道。
所述燃烧器还可以是包括至少两个大体上共轴的管道的气体燃烧器类型，所述两个管道包括依据本发明的环绕其他管道的一个周边气体供给环形管道。
本发明不限于先前描述的实施例。
因此，所述第一管(载有分流构件的管)可能是外部管，于是所述第二管是内部管。
通过将纵壁固定到所述第一管(例如通过焊接)上形成所述通道是可能的。

Claims (13)

1.一种燃烧器，其包括多个大体上同轴的管道，其中位于所有燃料供给管道外部的一个管道(1)由轴(4)平行且相对于彼此轴向(5)移动的两个管(2、3)限定，其特征在于，用于将切向(7)分量施加到在管道(1)中流动的流体上的分流构件由第一管(2)承载，并且相对于第一管(2)被固定，第二管(3)包括将流体驱出分流构件的驱动部(9)，在管道下游端(8)处的流体的切向偏移角度取决于所述第二管(3)相对于第一管(2)的轴向位置。
2.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，制作第二管(3)以使在其中的流体流通过柯恩达效应附着到所述第二管(3)的壁上。
3.按照权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，由于所述第一管(2)从上游至下游的轴向位移，使径向(10)的距离增加来定向驱动部(9)。
4.按照权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，驱动部(9)是锥形部，在锥体顶点处的半角(11)小于15度。
5.按照权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，所述第二管(3)包括延伸驱动部下游端(25)的圆柱部(24)。
6.按照权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，分流构件由多个通道(6)形成，各个通道(6)一方面由基壁(13)限定，而另一方面由沿着轴向(5)和径向(10)延伸并且相对于所述第一管(2)的轴(4)具有切向偏移角度(15)的两个纵壁(14)限定。
7.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，对于各个通道(6)而言，所述切向偏移角度(15)在其上游端(17)处基本为零。
8.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，对于各个通道(6)而言，所述切向偏移角度(15)从通道上游端(17)向通道下游端(18)增大。
9.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，对于各个通道(6)而言，在沿着轴向(5)的任意一点处，所述切向偏移角度(15)都小于45度。
10.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，各个通道(6)在第一管下游端(16)处引出。
11.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，由于所述第二管(3)从上游向下游运动的轴向(5)的位移，使径向(10)的距离减小来定向各个通道(6)的基壁下游端部(21)。
12.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，对于驱动部上游端(12)上游的通道(6)的部分而言，纵壁(14)的径向尺寸使所述纵壁(14)的自由径向端(19)距第二管(3)的释放部(20)之间 的径向距离为0.5mm至10mm。
13.按照权利要求6所述的燃烧器，其特征在于，对于各个通道而言，在一点处两个纵壁(14)之间的间距依据在所述点处的切向偏移角度(15)而改变，以便不考虑两个管(2、3)的相对轴向位置，在驱动部上游端(12)的通道(6)的出口处获得基本恒定的可用段。
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