CN102695917A - 具有分开的助燃空气路径和排气吸气空气路径的燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃烧器，该燃烧器具有燃料管、加热换热器、覆盖管和壳体，所述加热换热器设置成至少部分地环绕所述燃料管，所述覆盖管设置成至少部分地环绕所述加热换热器，所述壳体连接至所述燃料管。所述壳体具有进气口、排气口和喷射器本体。所述喷射器本体具有第一通道和第二通道，所述第一通道用于引导进气朝向所述加热换热器，所述第二通道引导进气进入所述排气口中。

Description

具有分开的助燃空气路径和排气吸气空气路径的燃烧器

背景技术

能够从炉膛（furnace）环境中回收燃烧产物废气的燃烧器是公知的。这种燃烧器通常与伸长型中空的、陶瓷或者类似材质的换热器相结合，换热器间隔开地环绕通向燃烧器头部的轴向气体燃料供应管。专用的助燃空气沿着燃料供应管和换热器之间的环形管行进，用以与气体燃料在燃烧器头部一同燃烧。然后，一部分燃烧产物废气相对于助燃空气逆流回换热器的外部。当燃烧器具有开口结构时，燃烧产物废气通常被吸取到炉膛的外部，并进入位于燃烧器后部的低压的文丘里管（venturi）排气口。该文丘里管排气口通常利用高速空气喷射以形成低压带，由于炉膛内部和文丘里管排气口之间存在压差，因此该低压带能够引导燃烧产物废气流向炉膛外部。尽管该现有的系统运行得很好，但是对供给文丘里管排气口的气源的需求使得结构越来越复杂。

发明内容

本发明涉及适用于从炉膛环境中回收燃烧产物废气的具有开口的燃烧器。尤其是，本发明涉及一种与壳体结合的燃烧器，该壳体具有分开的空气通道，以引导进气的第一部分沿着燃烧器至燃烧室，并且引导进气的少量的第二部分至排气口，该排气口与助燃空气返回套筒保持流体连通。引导至排气口的所述部分进气在排气口提供低压带，用以吸取燃烧产物废气，使其途经燃烧气体返回路径进入排气口。

通过结合以下系统，本发明提供优于现有技术的优化方式和替代方式。在该系统中，通过鼓风机或者其他气压源输送的进气被分流，以使得该进气的第一部分输送至燃烧室，第二部分经由环状缩窄部输送至排气口，该排气口与燃烧产物废气返回路径保持流体连通。经由环状缩窄部的所述部分进气具有足够的速度以在排气口中产生低压带，从而引导燃烧产物废气流向炉膛外部并且进入排气口。因此，可以使用诸如鼓风机或者类似物的单个气源在提供助燃空气的同时，引导燃烧产物废气返回。从而使得系统的复杂性得到实质性地降低。

本发明公开一种燃烧器，该燃烧器具有燃料管、加热换热器（heatrecuperator）、覆盖管和壳体，所述加热换热器设置成至少部分地环绕所述燃料管，所述覆盖管设置成至少部分地环绕所述加热换热器，所述壳体连接至所述燃料管。所述壳体具有进气口、排气口和喷射器本体。所述喷射器本体具有第一通道和第二通道，所述第一通道用于引导进气朝向所述加热换热器，所述第二通道引导进气至所述排气口中。

本发明公开一种用于燃烧器的喷射器。所述喷射器具有喷射器本体。所述喷射器本体具有进气口和排气口。所述喷射器本体具有旁路通道，该旁路通道用于使所述空气从所述进气口进入所述排气口。

本发明公开一种应用燃烧器的方法，该方法包括：提供燃烧器，该燃烧器具有壳体、燃烧管、加热换热器和覆盖管，所述燃料管连接至所述壳体，所述加热换热器设置成至少部分地环绕所述燃料管，所述覆盖管设置成至少部分地环绕所述加热换热器。所述壳体具有进气口和排气口，所述进气口用于将空气接收到所述壳体中，所述排气口用于将空气从所述壳体中排出。将所述空气的第一部分从所述进气口引导至所述加热换热器中，以及将所述空气的第二部分从所述进气口引导至所述排气口中。

附图说明

图1是显示与壳体结合的示例性燃烧器的立体图，该壳体具有在工作时连接至分流空气供给系统的排气口；

图2是与壳体结合的燃烧器的另一立体图，该壳体具有在工作时连接至分流空气供给系统的排气口；

图3是图1所示的壳体的横截面图，该横截面图显示了分开的空气输送路径和返回路径；

图4是图1所示的喷射器本体的立体图；

图5是图4所示的喷射器本体的横截面立体图；

图6是图4所示的喷射器本体的横截面图；

图7是图6所示的喷射器本体的部分的局部放大图；

图8是显示螺纹插入套筒的局部立体图，该螺纹插入套筒适用于插入排气口中以提供排气口内部的环状缩窄开口；

图9是结合壳体的燃烧器的另一实施方式的立体图，该壳体具有在工作时连接至分流空气供给系统的排气口；

图10是图9所示的燃烧器的局部横截面图；

图11是图9所示的喷射器本体的立体图；

图12是图11所示的喷射器本体的俯视图；

图13是图11中所示的喷射器本体沿图12所示的剖切线13-13剖开的横截面图。

具体实施方式

以下将参考附图，其中，在各个附图中使用相同的附图标记指代相同的元件。图1示出燃烧器10，该燃烧器10包括具有开口端14的大致中空的管状覆盖管（tubular cover tube）12，开口端14伸入炉膛或者其他环境中以被加热。在作为最佳图示效果的图3中，覆盖管12设置成环绕中空的、大致呈圆柱形的加热换热器16，该加热换热器16为陶瓷或者类似材质，并且具有自壳体18向外部延伸的波纹形表面。换热器16环绕燃料管20上，该燃料管20向邻接开口端14的燃烧室中的燃烧器头部提供燃料。

如图3所示，标记为24的气源从鼓风机30或者其他合适的供应源引入进气口26中。在壳体18中，气源24分流成燃烧供给流32和排气吸气流34。喷射器本体（eductor body）54连接至壳体18。进气口26形成于喷射器本体54中，该喷射器本体54提供通向换热器16内部的内部通道56。关于这一点，是考虑到绝大部分气源将被引导至燃烧供给流32。

在实践中，燃烧供给流32途经燃料管20和换热器16的内表面之间的环形管路用于输送至燃烧室。在燃烧室，助燃空气与由燃料管20运载的燃料发生氧化反应以产生热的燃烧气体，该燃烧气体通过喷嘴36（图1中示出）进入炉膛中。由燃烧器产生的至少一部分热的燃烧产物废气沿着换热器16的外表面和覆盖管12的内表面之间的路径返回到壳体18。因此，利用在两种气流之间形成为分隔件的换热器器壁，向壳体18行进的热的燃烧产物废气能够相对于燃烧供给流32逆流而行。如图所示，壳体18包括与燃烧产物废气的返回路径保持流体连通的排气口40。该排气口40由喷射器本体54中的开口提供。因此，燃烧产物废气35可以经由排气口40排出。可替代的喷射器本体54的形状如图2所示，但是应该理解，喷射器本体54可以具有任何合适的形状和大小。

大多数的炉膛为非加压系统。因此，为了引导燃烧产物废气从炉膛流向排气口40，需要在排气口处形成低压带。该低压带建立炉膛和排气口40之间的压差，从而促进燃烧产物废气从炉膛流向排气口40。

参考图3至图8，在本发明的实施方式中，通过在排气口40处采用至少一部分延伸至喷射器本体54内部的螺纹套筒50，能够在壳体18中产生低压带。

在一些实施例中，喷射器本体54可以包括阶梯形基部52，该阶梯形基部52在图5至图7中具有最佳图示效果。当螺纹套筒50旋紧到位时，阶梯形基部52能够接触到螺纹套筒50的底面。如同所能看到的，可以将阶梯形基部52构造为未环绕排气口的全部外周地延伸。尤其是，阶梯形基部52可以构造为未沿着与进气口26对准的部分延伸。阶梯形基部52的非连续性使得在螺纹套筒50的底部边缘下方与进气口26大致对准的部位，形成最小限度的宽度较窄的开口。因此，排气吸气流34可以途经开口60进入到排气口40的内部。当然，应该理解的是，进气和排气之间的开口60的大小可以通过控制螺纹套筒50旋进喷射器本体54内部的距离来控制。例如，螺纹套筒50仅部分地伸入到喷射器本体54内部时的开口60的大小，比当螺纹套筒50全部伸入到喷射器本体54内部时的开口60的大小更大。应该理解的是，螺纹套筒可以具有任何合适的形状和大小。还应该理解的是，向排气气流中提供一部分进气气流（即，排气吸气流34）的结构可以是具有任何合适的形状和大小的任何合适的结构。

应该理解的是，由于螺纹套筒50的底部边缘下面的开口60的宽度较窄，因此进入排气口40中的排气吸气流34能够获得足够的速度。这个增强的速度使得排气口40中的气压相应地减小，从而引导气流从炉膛流向排气口。由此，为由燃烧器产生的燃烧产物废气提供了可控制的出口。此外，来自燃烧产物废气穿过换热器16的热量可以用于预热燃烧供给流，以进一步提高燃烧器的效率。

现在参考图9和图10，示出燃烧器100的另一实施方式。燃烧器100包括具有开口端114的管状覆盖管112。燃烧器包括壳体118，该壳体118具有与之相连接的喷射器本体154。喷射器本体154能够提供进气口126用以向燃烧器提供空气。如图所示，举例而言，进气口126设置在喷射器本体154的侧面，而非图1中所示的那样设置在喷射器本体154的端部。应该理解的是，进气口126可以设置在喷射器本体154上的任何合适的位置。喷射器本体154还能够提供排气口140用以将燃烧气体排出燃烧器。排气口140可以是螺纹形以允许螺纹套筒150的插入和连接。螺纹套筒150能够作为导管以引导燃烧气体离开燃烧器100。

气源从鼓风机或者其他合适的供应源引入进气口126中。在壳体118中，气源124分流成燃烧供给流132和排气吸气流134。喷射器本体154提供通向换热器116内部的内部通道156。关于这一点，是考虑到绝大部分气源被将引导至燃烧供给流132。

在实践中，燃烧供给流32途经燃料管120和换热器116的内表面之间的环形管路到达燃烧室。在燃烧室，助燃空气与由燃料管120运载的燃料发生氧化反应产生热的燃烧气体，该燃烧气体通过喷嘴36（如同图1中示出的喷嘴36）进入炉膛中。由燃烧器产生的热的燃烧产物废气的至少一部分沿着换热器116的外表面和覆盖管112的内表面之间的路径返回到壳体118。因此，利用在两种气流之间形成分隔件的换热器的器壁，向壳体118行进的热的燃烧产物废气能够相对于燃烧供给流132逆流而行。如图所示，壳体118包括与燃烧产物废气的返回路径保持流体连通的排气口140。该排气口140由喷射器本体154中的开口提供。因此，燃烧产物废气135可以从排气口140排出。

如上所述，大多数的炉膛为非加压系统。因此，为了引导燃烧产物废气从炉膛流向排气口140，需要在排气口处形成低压带。该低压带建立炉膛和排气口140之间的压差，用以促进燃烧产物废气从炉膛流向排气口40。

参考图10至图13，在本发明的实施方式中，通过在排气口140处采用延伸至喷射器本体154内部的螺纹套筒150，能够在壳体118中形成低压带。螺纹套筒150能够以任何所需的距离插入到喷射器本体154内部。当螺纹套筒150未完全插入到喷射器本体154内部时，在螺纹套筒150的下端和喷射器本体154的内壁之间形成开口160。该开口160面对进气气流暴露，因此可以引导一定量的进气朝向开口以形成排气吸气流134。因此，排气吸气流134可以途经开口160并进入到排气口140的内部。当然，应该理解的是，进气和排气之间的开口160的大小可以通过控制螺纹套筒150旋进喷射器本体154内部的距离来控制。例如，螺纹套筒50仅部分地伸入到喷射器本体54内部时的开口60的大小，比当螺纹套筒50全部或者几乎全部伸入到喷射器本体54内部时的开口60的大小更大。还应该理解的是，当开口160比较小时，可以提高排气吸气流134的速度；当开口160比较大时，可以降低排气吸气流134的速度。开口160可以设置为如图10中所示的环绕螺纹套筒150的下端的外周。应该理解的是，螺纹套筒可以具有任何合适的形状和大小。还应该理解的是，向排气气流中提供一部分进气气流（即，排气吸气流34）的结构可以是具有任何合适的形状和大小的任何合适的结构。

应该理解的是，由于具有螺纹套筒150的底部边缘下面的开口160，因此进入排气口140中的排气吸气流134能够获得足够的速度。该增加的速度使得排气口140中的气压相应地减小，从而引导气流从炉膛流向排气口140。由此，为由燃烧器100产生的燃烧产物废气提供了可控制的出口。此外，来自燃烧产物废气穿过换热器116的热量可以用于预热燃烧供给流，以进一步提高燃烧器100的效率。

值得注意的是，通过控制螺纹套筒150插入喷射器本体154中时形成的开口160的大小，能够控制形成排气吸气流134的气体量。可以提供更进一步的结构用以调节排气吸气流134。例如，如图11至图13所示，套管150插入到喷射器本体154内部后，可以设置用于调节排气吸气流的调节装置。该调节装置可以是阻尼器168的形式，该阻尼器168具有风挡（damper plate）170、阻尼轴（damper shaft）172和阻尼指示器（damper indicator）174。风挡170可以设置在喷射器本体154内部的进气口126和开口160之间。阻尼轴172与喷射器本体154内部的风挡170连接，并且延伸至喷射器本体154外部与阻尼指示器174连接。阻尼轴172能够旋转以移动风挡170，使得风挡170能够在部分或者全部限定流向开口160的气流的位置，和未限定流向开口160的气流的位置之间移动。阻尼指示器174设置在外部用于向用户指示风挡170的位置。阻尼指示器174能够提供把手用以协助移动风挡170。因此，阻尼器168允许用户调节途经开口160的气流量，并且允许用户在未调节螺纹套筒150的情况下对气流的速度进行调节。

这里所引用的所有参考资料，包括公开出版物、专利申请和专利，通过同等程度的参考，如同每个参考资料都被单独地具体地指示为其全部内容通过参考和引用合并于此那样，合并于本申请。

在描述本发明的内容（特别是以下的权利要求书中的内容）当中，“一（a）”、“一个（an）”和“所述（the）”以及类似用语的术语的使用，应该理解为既包括单数也包括复数，除非在此有不同的指示或者明显地与内容相矛盾。术语“包含（comprising）”、“具有（having）”、“包括（including）”和“含有（containing）”应该理解为开放式术语（即，表示“包括，但不限于”），除非有不同的指示。这里数值范围的陈述仅仅是为了用作单独地参考每一个落入保护范围的独立数值的简略表达方式，除非在此有不同的指示，否则每个独立数值都结合至说明书中，如同其在此被单独地引用。这里所描述的所有方法能够以任何合适的次序实施，除非在此有不同的指示或者明显地与内容相矛盾。这里任何或者所有实例的使用，或者提供的示例性的表述（例如，“诸如”），除非有不同的声明，仅仅是为了更好地阐释本发明，而不是为了限定本发明的保护范围。说明书中的表述不应该理解为指示任何未要求权利的元件作为本发明的实施的基础。

这里描述本发明的优选实施方式，包括对于发明人而言用于实现本发明的已知的最佳方式。对于阅读了前述内容的本领域的普通技术人员而言，那些优选的实施的变形方式会变得明显。发明人希望熟练的技术人员适当地实施这些变形方式，并且发明人希望以不同于这里具体描述的方式实施本发明。因此，本发明包括由适当的法律授权的所附权利要求中所引用的主题物的所有改变和等同变换。另外，在所有可能的变形方式中的上述元件的任意组合均包含在本发明中，除非在此有不同的指示或者明显地与内容相矛盾。

Claims (20)

1.一种燃烧器，该燃烧器包括：

燃料管；

加热换热器，该加热换热器设置成至少部分地环绕所述燃料管；

覆盖管，该覆盖管设置成至少部分地环绕所述加热换热器；以及

壳体，该壳体连接至所述燃料管，所述壳体具有进气口和排气口，所述壳体具有喷射器本体，所述喷射器本体具有第一通道和第二通道，所述第一通道用于引导进气朝向所述加热换热器，所述第二通道引导进气进入所述排气口。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述进气口和所述排气口是所述喷射器本体的一部分。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，来自所述第二通道中的空气经由进入所述排气口的开口被引导至所述排气口中。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，还包括套筒，该套筒至少部分地设置在所述喷射器本体中，其中，所述开口形成于所述套筒和所述喷射器本体的内表面之间。

5.根据权利要求4所述的燃烧器，其中，所述喷射器本体具有阶梯形基部，该阶梯形基部用于与所述套筒相接触。

6.根据权利要求4所述的燃烧器，其中，所述套筒能够调节以限定所述开口的尺寸大小。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括阻尼器，该阻尼器用于限定沿着所述第二通道的空气通路。

8.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，所述阻尼器能够从所述壳体的外部得到调节。

9.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述排气口接收燃烧废气，并且沿着所述第二通道引导的所述进气与所述燃烧废气连通，沿着所述第二通道引导的所述进气未经过燃烧。

10.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述进气总量的大部分沿着所述第一通道引导。

11.一种用于燃烧器的喷射器，该喷射器包括：

喷射器本体，该喷射器本体具有进气口和排气口；所述喷射器本体具有旁路通道，该旁路通道用于使空气从所述进气口进入所述排气口。

12.根据权利要求1所述的喷射器，其中，来自所述旁路通道的空气经由进入所述排气口的开口进入所述排气口。

13.根据权利要求12所述的喷射器，还包括套筒，该套筒至少部分地设置在所述喷射器本体中，其中，所述开口形成于所述套筒和所述喷射器本体的内表面之间。

14.根据权利要求13所述的喷射器，其中，所述喷射器本体具有阶梯形基部，该阶梯形基部用于与所述套筒相接触。

15.根据权利要求13所述的喷射器，其中，所述套筒能够调节以限定所述开口的尺寸大小。

16.根据权利要求11所述的喷射器，还包括阻尼器，该阻尼器用于限定沿着所述旁路通道的空气通路。

17.根据权利要求16所述的喷射器，其中，所述阻尼器能够从所述喷射器的外部得到调节。

18.根据权利要求11所述的喷射器，其中，所述排气口接收燃烧废气，并且沿着所述旁路通道引导的所述进气与所述燃烧废气连通，沿着所述旁路通道引导的所述进气未经过燃烧。

19.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，所述进气总量的小部分沿着所述旁路通道引导。

20.一种应用燃烧器的方法，该方法包括：

提供燃烧器，该燃烧器具有壳体、燃料管、加热换热器和覆盖管，所述燃料管连接至所述壳体，所述加热换热器设置成至少部分地环绕所述燃料管，所述覆盖管设置成至少部分地环绕所述加热换热器，所述壳体具有进气口和排气口，所述进气口用于将空气接收到所述壳体中，所述排气口用于将燃烧废气从所述壳体中排出；

将所述空气的第一部分从所述进气口引导至所述加热换热器中；以及

将所述空气的第二部分从所述进气口引导至所述排气口中。

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