CN102345877A - 预混合式燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

在用于锅炉的预混合式燃烧装置(1)中，所述预混合式燃烧装置(1)包括鼓风机(2)，鼓风机(2)将由燃料和空气组成的燃烧混合物从鼓风机(2)的排出口(8)经由燃烧缸(9)输送至燃烧区，其中，布置在鼓风机(2)上游的混合装置(3)对燃烧混合物加以准备，应当完成如下的解决方案，即，该解决方案以构造上简单的方式来确保锅炉的安全启动，并且防止发生故障。这一点通过布置在鼓风机(2)排出口(8)与燃烧缸(9)之间的、具有流量减少元件(13)的流量减少装置(10)来实现，所述流量减少元件(13)可在打开鼓风机(2)排出口(8)的位置与减小鼓风机(2)排出口(8)的位置之间移调。

Description

预混合式燃烧装置
技术领域
本发明涉及一种用于锅炉的预混合式燃烧装置，所述燃烧装置具有鼓风机，该鼓风机将由燃料和空气组成的燃烧混合物从鼓风机的排出口出来，经由燃烧缸输送至燃烧区，其中，布置在鼓风机上游的混合装置对燃烧混合物加以准备。
此外，本发明还涉及一种用于启动锅炉用的预混合式燃烧装置的方法，其中，其中，布置在鼓风机上游的混合装置对由燃料和空气组成的燃烧混合物加以准备，并且其中，将燃烧混合物从鼓风机的排出口出来，经由燃烧缸输送至燃烧区。
背景技术
具有预混合式燃烧装置的锅炉由现有技术公知，并且用于在大厦和住宅中加热供暖水和/或者工业用水。在运行这种传统的锅炉时，热的燃烧废气在热交换管中被导引通过处于供暖锅炉内的供暖水和/或者工业用水，在此，燃烧废气被冷却并且最后被冷凝。与传统锅炉相区别的是，在所谓的冷凝式锅炉(Brennwertkessel)中，除了使用燃烧废气的热量之外，还使用了燃烧废气中的水蒸汽的冷凝热量，由此，几乎完全利用了所使用燃料的内能。
在前面提到的类型的锅炉中，燃烧装置的启动表现为特别有争议的阶段，在该阶段中，可能出现燃烧混合物的点火问题。普遍公知的是：在以燃气来运行的燃烧装置中，在启动阶段减少空气份额，由此，燃料过饱和的燃烧混合物能安全地点火。此外，由现有技术公知如下的调节器，在所述调节器中，在燃烧装置的启动阶段，空气量下降和/或者燃料量上升，其中，该过程在燃烧混合物同时改变的情况下，以如下时长被周期性地重复，直到实现安全地点火。降低空气份额和/或者提高燃料份额的措施首先用于以下目的：锅炉在持续运行中，能尽可能低有害物质地运行，其中，这个措施同样在锅炉的启动阶段被使用。
因而，公知措施的缺点在于：燃烧混合物总是迅速被调节到所要求的额定热功率的数值，并且在启动阶段期间，额定空气份额减小或者额定燃气份额提高，由此，导致有害物质的排放升高。此外，可点燃的燃烧混合物在启动阶段几乎是突然涌入燃烧区内的，从而在负载运行中表现出点火跳跃。这个过程导致锅炉燃烧室内的不期望的压力冲击或者脉冲式波动，并且能导致燃烧装置发生故障。
发明内容
本发明基于如下任务，即，在开头所表述的类型的预混合式燃烧装置中，完成如下解决方案，该解决方案以构造上简单的方式确保锅炉的安全启动，并且防止干扰损害。
在开头所表述的类型的预混合式燃烧装置中，根据本发明，该任务通过布置在鼓风机排出口与燃烧缸之间的、具有流量减少元件的流量减少装置来解决，该流量减少元件能够在打开或者说释放鼓风机排出口的位置与缩小鼓风机排出口的位置之间移调。
同样地，前面的任务在开头所表述的类型的方法中以如下方式解决，即，在启动燃烧装置的同时，将布置在鼓风机的排出口与燃烧缸之间的流量减少装置的流量减少元件从打开或者说释放鼓风机排出口的位置移动到缩小鼓风机排出口的位置。
本发明的具有优点的而且适当的构造方案由从属权利要求得出。
凭借本发明完成如下可行性，即，以构造上简单的方式确保了在预混合式燃烧装置中将燃烧混合物安全地点火。借助于流量减少装置的流量减少元件，可在启动预混合式燃烧装置时，通过改变鼓风机排出口的截面来调节或者说控制流向燃烧缸的燃烧混合物的压力和速度，从而给出安全点火的条件。由于调节或者说控制点火条件的可行性，“和缓的”或者说“温和的”启动燃烧装置是可行的，从而可在启动阶段防止脉冲式波动。除此之外，调节或者说控制点火条件即便在废气通道的复杂的烟囱环境中也确保燃烧装置的安全启动。
在本发明的范围内发现，为了“和缓地”或者说“温和地”启动燃烧装置以及避免启动脉冲式波动，更高的鼓风机压力和更小的燃烧混合物流动速度是有帮助的。这一点通过根据本发明的燃烧装置的设计方案以如下方式实现，即，流量减少元件在启动燃烧装置时，布置在缩小鼓风机排出口的位置上。紧接在成功地点燃燃烧混合物之后，将流量减少元件移至打开鼓风机排出口的位置，并且在燃烧装置运行期间，保持在该位置上。
在根据本发明的燃烧装置的设计方案中设置为：在流量减少元件的缩小鼓风机排出口的位置上，排出口的保持敞开(freibleibend)的截面为在流量减少元件的打开位置上排出口截面的15％至45％。同样地，本发明在所述方法的改进方案中设置为：在流量减少元件的缩小鼓风机排出口的位置上，排出口的保持敞开的截面缩小至在流量减少元件的打开位置上排出口截面的15％至45％。因而，鼓风机排出口的截面通过流量减少元件缩小，具体而言，即缩小了排出口原有截面的55％至85％。优选的是，将鼓风机排出口的保持敞开的截面缩小至30％，由此，实现了更高的鼓风机压力以及燃烧混合物在燃烧区内更低的流动速度。
在燃烧装置的设计方案中，本发明还设置为：流量减少元件是可转动地支承的瓣板元件。由此，能够以构造上简单的方式来改变排出口的由燃烧混合物穿流的通流截面，并且实现了对点火条件的调节或者说控制。但是，本发明并不受限于呈瓣板元件形式的流量减少元件。而是专业人士知道，此外可以考虑能改变通流量的可另选的设计方案。例如，流量减少元件也可构造为截止滑阀(Absperrschieber)。
在预混合式燃烧装置或者锅炉运行中，流量减少元件处于打开鼓风机排出口的位置上。为了在锅炉持续运行期间确保流量减少元件的该位置，在设计方案中，本发明设置为：流量减少装置具有回复元件，该回复元件施加如下的力，该力将流量减少元件挤压入打开或者说释放鼓风机排出口的位置上。这样的回复元件可例如呈回复弹簧的形式来构造，该回复弹簧将流量减少元件以预紧或推压的方式保持在释放鼓风机排出口的位置上。
流量减少元件只有在燃烧装置的启动阶段或者说只有在燃烧混合物的点燃阶段期间，才处于缩小鼓风机排出口的位置。为了使流量减少元件占据该位置，本发明设置为，流量减少装置具有电磁体，该电磁体与燃烧装置以如下方式相关联，在启动燃烧装置的时间点上，电磁体逆着回复元件的力，将流量减少元件从打开鼓风机排出口的位置移至缩小鼓风机排出口的位置。为了这个目的，电磁体例如可以与燃烧装置的点火控制件相关联。点火控制件负责如下所述，即，既在用来激活点火电极的点火变压器上，又在电磁体上并行地或者说同时地施加相应的电压，从而点火的同时而激活电磁体，由此，电磁体使得改变流量减少元件的位置。通过借助于点火控制件共同而且同时地激活点火变压器和电磁体，确保：事实上也只在燃烧装置的启动阶段期间，电磁体才使流量减少元件移动至缩小鼓风机排出口的位置。在成功启动阶段之后，则不再在电磁体和点火变压器上施加电压，从而回复元件的作用在流量减少元件上的力使得：流量减少元件返回到打开鼓风机排出口的位置上，并且保持在该位置。
代替电磁体地，流量减少装置可具有其他合适的移调机构，用以改变流量减少元件的姿态或者说位置。例如，代替电磁体地，可使用与点火控制件相关联的电动机，或者与点火控制件相关联的气动移调机构，这些移调机构只在点火阶段期间，将流量减少元件从打开鼓风机排出口的位置移至缩小鼓风机排出口的位置，并且再移回来。本发明在所述方法的改进方案中作如下设置，即，在启动燃烧装置之后，即，在成功的启动阶段或者说成功的燃烧混合物点火之后，将流量减少元件从缩小鼓风机排出口的位置移至释放鼓风机排出口的位置。因此，缩小鼓风机排出口仅为在启动过程的时间点上采取的措施。一旦燃烧混合物已点火，就重新释放鼓风机排出口的整个截面或者说原有截面。
不言而喻地，前面述及的以及后面还要解释的特征不仅可使用在各所说明的组合中使用，而且也可使用在其他组合中或者以单独方案来使用，而不脱离前述发明的范围。本发明的范围仅通过权利要求来限定。
附图说明
本发明的主题的其它细节、特性以及优点由与附图相结合的后面的说明书获得，在所述示图中，示例性地示出本发明的优选的实施例。
在示图中：
图1以透视图中示出根据本发明的预混合式燃烧装置，
图2以侧视图示出根据本发明的预混合式燃烧装置，
图3示出流量减少装置的细节图示，以及
图4示出已组装配状态下的流量减少装置。
具体实施方式
未被详细示出的可构造为冷凝式锅炉的锅炉所用的、在图1和图2中的预混合式燃烧装置1包括鼓风机2，该鼓风机2将由燃料(例如燃气)和空气组成的燃烧混合物输送至图中未示出的燃烧区中。鼓风机2装配在所谓的燃烧器门6上，将燃烧器门6为了保养和清洁的目的而借助于保持装置7能枢转地保持。燃烧混合物在布置于鼓风机2上游的混合装置3中被加以准备，该混合装置3呈文杜利管的形式来构造，并且空气或者说助燃空气通过该混合装置3被输送。通过在侧向上通入混合装置3中的输送管路4，将燃气输送给空气，其中，燃气的份额可通过阀门5调节。燃烧混合物的均质化通过在鼓风机2内的强力混合来实现。
由燃气和助燃空气构成的燃烧混合物通过在图2中详细示出的鼓风机2的排出口8，到达布置在鼓风机2下部的而且垂直地在鼓风机下部延伸的燃烧缸9内。于是，处于燃烧缸9内的燃烧混合物在径向上自燃烧缸9的未示出的通孔从该燃烧缸9排出，并且流入燃烧区，在该燃烧区内，燃烧混合物在燃烧装置1的启动阶段，借助于与燃烧缸9在径向上保持相距的点火电极来点火。火焰监控利用同样布置在燃烧缸9外部的电离电极以由现有技术公知的方式来进行。
根据本发明，预混合式燃烧装置1还包括布置在鼓风机2的排出口8与燃烧缸9之间的流量减少装置10。在图3和图4中更详细地示出的流量减少装置10包括布置于鼓风机2的排出口8与燃烧缸9之间的插入板11，并且在那里，该插入板11固定或者说装配在鼓风机2和燃烧缸9的相应的凸缘段上。插入板11具有相应于鼓风机2的排出口8截面的通孔12。在插入板11的通孔12中，布置有呈截止阀形式的流量减少元件13。流量减少元件13与驱动轴14抗相对转动地连接，并且借助于该驱动轴14可转动地支承在插入板11的通孔12内。通过转动流量减少元件13，可改变燃烧混合物所穿流的截面，由此，对流向燃烧缸9的燃烧混合物的压力和速度加以调节或者控制。专业人士知道，流量减少元件也能可另选地直接布置在鼓风机2的排出口8内，并且在那里得到支承，从而插入板11的构件便无关紧要了。
可转动地支承的流量减少元件13在打开鼓风机2排出口8的位置与缩小鼓风机2排出口8的位置之间是可移调的。在此，流量减少元件13的图2中所示出的位置与打开或者释放鼓风机2排出口8的位置相应。在燃烧装置1的真正运行中，也就是说，在燃烧混合物点火之后，流量减少元件13占据该位置。与此相对地，在燃烧装置1的启动阶段，流量减少元件13布置在缩小鼓风机2排出口8的位置上，并且在该位置上，缩小燃烧混合物所穿流的截面。
已发现的是，在燃烧装置1的启动阶段或者在燃烧装置1的点火阶段期间，缩小鼓风机2排出口8的截面而引起鼓风机压力提高，以及燃烧混合物流动速度减小，这对处于燃烧区的燃烧混合物的点火有利地产生影响。
因而，在启动燃烧装置1时，排出口8并不是完全地被流量减少元件13阻断，而仅部分地被流量减少元件13阻断。根据本发明，在流量减少元件13的缩小鼓风机2排出口8的位置上，排出口8释放的截面为在流量减少元件13的打开位置上的截面的15％至45％。在此，排出口8的截面减小的程度依赖于锅炉的尺寸和功率，其中，在锅炉启动阶段期间，将排出口8的保持释放的截面缩小至排出口8截面的大约30％，被证明是特别有利的。
在燃烧装置1启动时，流量减少元件13因此布置在缩小鼓风机2排出口8的位置上。在燃烧混合物成功点火之后，则将流量减少元件13转动至打开鼓风机2排出口8的位置上，从而使由鼓风机2输送的燃烧混合物基本上在不受流量减少元件13所施加的妨碍的情况下，流向燃烧缸9，并且燃烧混合物的压力和速度仅由鼓风机2确定。
将流量减少元件13的位置朝向打开鼓风机2排出口8的位置的变换通过未示出的回复元件来引起。回复元件例如可以呈施力的弹簧元件的形式来构造，通过该力，将流量减少元件13挤向打开鼓风机2排出口8的位置。为了将流量减少元件13朝缩小鼓风机2排出口8的位置内转动或者枢转，流量减少装置10具有电磁体15，该电磁体15布置在鼓风机2的侧向上，并且与流量减少装置10相关联。电磁体15通过杆机械机构16与驱动轴14的从插入板11伸出的端部连接，并且此外，与燃烧装置1或者燃烧装置1的点火控制件在控制技术上相关联。这种关联在燃烧混合物点火时或者在启动燃烧装置1时使得：与触发点火电极相并行地在电磁体15上施加电压，由此使得依照起重磁体的类型实施的电磁体15的与杆机械机构16相关联的叉头17运动。在点火电极和电磁体15上并行施加电压例如可以通过点火变压器18来进行，该点火变压器18与两个构件相关联。在电磁体15上施加电压时，叉头17的运动通过杆机械机构16传递到驱动轴14上，并且使得流量减少元件13发生枢转或者转动。由此，流量减少元件13逆着回复元件的力，从打开鼓风机2排出口8的位置运动至缩小鼓风机2排出口8的位置，由此，最后减小鼓风机排出口8的保持敞开的截面。一旦对点火变压器的电压不再存在，就不再在电磁体15上施加电压。由此，回复元件将流量减少元件挤向打开鼓风机2排出口8的位置，从而使鼓风机2排出口8基本上是释放的，并且燃烧混合物可无阻碍地穿流。
专业人士知道：流量减少装置不用电磁体，还可以具有其他适合的移调机构，该移调机构以依赖于燃烧装置或者其点火控制件的信号和/或者电压的方式来改变流量减少元件的位置。例如，电动机或者气动的移调机构可以用于使构造为瓣板元件的流量减少元件移动，其中，电动机或者气动的移调机构的激活在控制技术上能与燃烧装置1或者其点火控制件相关联。
在根据本发明的、用于启动锅炉的预混合式燃烧装置1的方法中，由燃料或者说燃气与助燃空气形成的燃烧混合物由布置在鼓风机2上游的混合装置3来加以准备。然后，借助于鼓风机2将准备好的燃烧混合物从排出口8出来，经由燃烧缸9输送至燃烧区。只有在燃烧装置1的启动阶段期间，才能将流量减少装置10的布置于鼓风机2排出口8与燃烧缸9之间的流量减少元件13从打开鼓风机2排出口8的位置移至缩小鼓风机2排出口8的位置，其中，在此情况下，排出口8的保持敞开的截面缩小至在流量减少元件13的打开位置上排出口8截面的15％至45％，优选为30％。在启动燃烧装置1之后，则将流量减少元件13从缩小鼓风机2排出口8的位置移至释放鼓风机2排出口8的位置。以这种方式在锅炉的启动阶段期间可避免脉冲式波动，否则该脉冲式波动可能导致发生故障。
不言而喻地，前面所描述的发明不局限于所描述的和所示出的实施方式。在所示出的实施方式上，可以执行大量的、对于专家而言相应于想要的应用方案很容易想到的改动，而并未由此脱离本发明的范围。在此，所有在说明书中包含的和/或者在示意图中示出的内容都归属于本发明，其中，所述内容一并包括有别于具体的实施方式对于专家而言很容易想到的内容。

Claims (9)

1.用于锅炉的预混合式燃烧装置(1)，所述预混合式燃烧装置(1)包括鼓风机(2)，所述鼓风机(2)将由燃料和空气组成的燃烧混合物从所述鼓风机(2)的排出口(8)出来，经由燃烧缸(9)输送至燃烧区，其中，布置在所述鼓风机(2)上游的混合装置(3)对燃烧混合物加以准备，其特征在于布置在所述鼓风机(2)的所述排出口(8)与所述燃烧缸(9)之间的、具有流量减少元件(13)的流量减少装置(10)，所述流量减少元件(13)能在打开所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置与减小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置之间移调。
2.按权利要求1所述的预混合式燃烧装置(1)，其特征在于，所述流量减少元件(13)在启动所述燃烧装置(1)时，布置在减小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置上，并且在点燃所述燃烧混合物之后，布置在打开所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置上。
3.按权利要求1或2所述的预混合式燃烧装置(1)，其特征在于，在所述流量减少元件(13)的减小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置上，所述排出口(8)的保持敞开的截面为在所述流量减少元件(13)的打开位置上所述排出口(8)的截面的15％至45％。
4.按前述权利要求任一项所述的预混合式燃烧装置(1)，其特征在于，所述流量减少元件(13)是能转动地支承的瓣板元件。
5.按前述权利要求之一所述的预混合式燃烧装置(1)，其特征在于，所述流量减少装置(10)具有回复元件，所述回复元件施加如下的力，所述力将所述流量减少元件(13)挤向打开所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置。
6.按权利要求5所述的预混合式燃烧装置(1)，其特征在于，所述流量减少装置(10)具有电磁体(15)，所述电磁体(15)与所述燃烧装置(1)以如下方式相关联：在启动所述燃烧装置(1)时，所述电磁体(15)逆着所述回复元件的力，将所述流量减少元件(13)由打开所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置移至缩小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置。
7.用来启动用于锅炉的预混合式燃烧装置(1)的方法，其中，由燃料和空气形成的燃烧混合物通过布置在鼓风机(2)上游的混合装置(3)来加以准备，并且其中，将所述燃烧混合物从所述鼓风机(2)的排出口(8)出来，经由燃烧缸(9)输送至燃烧区，其特征在于，在启动所述燃烧装置(1)的同时，将布置在所述鼓风机(2)的所述排出口(8)与所述燃烧缸(9)之间的流量减少装置(10)的流量减少元件(13)从打开所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置移至缩小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述流量减少元件(13)的缩小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置上，所述排出口(8)的保持敞开的截面缩小至在所述流量减少元件(13)的打开位置上所述排出口(8)的截面的15％至45％。
9.按权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在启动所述燃烧装置(1)之后，将所述流量减少元件(13)从缩小所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置移至释放所述鼓风机(2)所述排出口(8)的位置。
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