CN103109133A - 分布燃烧方法和燃烧器 - Google Patents

分布燃烧方法和燃烧器 Download PDF

Info

Publication number
CN103109133A
CN103109133A CN2011800432423A CN201180043242A CN103109133A CN 103109133 A CN103109133 A CN 103109133A CN 2011800432423 A CN2011800432423 A CN 2011800432423A CN 201180043242 A CN201180043242 A CN 201180043242A CN 103109133 A CN103109133 A CN 103109133A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel
reactant
injection
oxidant
injection stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011800432423A
Other languages
English (en)
Inventor
R·S·普拉巴卡尔
R·P·齐阿瓦
M·默特贝里
B·格朗德
B·勒鲁
V·乔达摩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Publication of CN103109133A publication Critical patent/CN103109133A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/07022—Delaying secondary air introduction into the flame by using a shield or gas curtain
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99001—Cold flame combustion or flameless oxidation processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Gas Burners (AREA)
  • Air Supply (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

在加热阶段，来自燃料-氧化剂喷嘴的燃料和氧化剂喷射流（燃料环形地裹罩氧化剂或者氧化剂环形地裹罩燃料）的喷射在燃烧空间中燃烧。在从加热阶段向分布燃烧阶段转变期间，将一定量的燃料或氧化剂的第二部分作为喷射流喷射到燃烧空间中，同时减少来自燃料-氧化剂喷嘴的相同反应物的第一部分。在转变阶段期间的某一点处，朝向来自燃料-氧化剂喷嘴的喷射流和/或朝向反应物的第二部分的喷射流以一定角度喷射驱动流体的喷射流。使反应物的第一部分和/或反应物的第二部分的喷射流朝向两股喷射流中的另一股弯曲/偏转。增加反应物的第二部分的分级，直到实现所需的分级程度，并且开始分布燃烧阶段。

Description

分布燃烧方法和燃烧器
背景技术
相对于基于空气的燃烧，燃料的氧燃烧是用于在工业炉内增加热量利用（热效率）的公知策略。氧燃料燃烧器具有更高的火焰温度，这增加了从火焰到负载的辐射传热。但是较高的火焰温度在某些情况下可能具有负面的后果，尤其是对于较低温度的炉子（例如用于再生铝熔化）而言。由于高的火焰温度，增大了NOX形成的可能性。因此，如果N2通过燃料或者由于空气渗流到炉中而进入燃烧区，则可以显著增加NOX的形成。另外，较高温度的火焰可在炉中造成热点或者对产品质量具有不利影响。在某些情况下，像铝的熔化，高火焰温度还可以增加金属氧化物的比率，从而导致金属损失。
为了克服上面的问题，已经开发了分布燃烧作为用于以较低的但是非常均匀的温度执行氧燃烧的策略。也称作稀释燃烧、温和燃烧或者无焰燃烧（在某些情况下当火焰不再可见时），该策略的中心思想是在燃烧之前用炉气体（大多数是H2O和CO2的混合物）来稀释反应物，以便在炉内获得较低的并且更均匀的温度分布。被稀释混合物的温度应该保持在自动点火温度以上以维持无焰模式。不像在传统燃烧方法中观察到的物质传输和化学反应之间的复杂的相互作用，高度稀释的反应物通过增加燃烧反应的时间比例使得燃烧成为动态受限的过程。这种缓慢的燃烧过程在通过高度分布的反应区时特别明显，在所述反应区中，峰值温度很低从而显著减少了NOX。
许多（现有技术）已经提出了用于分布燃烧的燃烧器。
WO2004/029511利用由燃烧器的氧喷嘴产生的喷射器效果来实现炉气体的内部再循环。燃料的下游喷射使得氧能够在到达燃料之前与炉气体混合。WO2004/029511包括围绕燃料喷射器放置成圆形的6个氧供应管。这些氧供应管优选地以超音速传送氧。
与WO2004/029511燃烧器一样，U.S.专利No.6,007,326涉及低浓度燃料和低浓度氧在炉内的燃烧。反应物的稀释是利用它们在高速下的空间分离喷射获得的。可以将燃料和氧化剂预先加热到环境温度以上的任何温度。
U.S.公布专利申请US20070254251披露了为无焰燃烧方式设计的燃烧器。其包括起到不同作用的多个燃料和氧化剂喷射器。用于将燃料和气态氧化剂喷射到炉或燃烧区中的多个喷嘴环绕一可能的中央火焰稳定器。可以使用空气或氧作为氧化剂。
一些利用氧的分布燃烧燃烧器必须依赖反应物的高速喷射。高速喷射通常需要高压氧和天然气用于操作。因为这种缺陷，存在对于利用使用相对较低压力下的氧的燃烧器实现分布燃烧的需要。
不管氧化剂供应压力如何，分布燃烧通常通过燃料和氧化剂向炉内的分开喷射实现的。将一种或两种反应物喷射流喷射到炉中，其喷射方式使得便于将炉气体带入所述喷射流中——例如通过使用高速度梯度、涡流或不良流线体。根据两种反应物流彼此相互作用/混合之前实现一种或这两种反应物的充分稀释的目标来确定喷射流之间的距离。例如，U.S.专利No.5,961,312披露了一种燃烧器设计，其中,燃料与空气喷射流之间的距离L由公式(L/Da)×[(Va/Vo).5]>10给出，其中Da是空气喷嘴的直径，Va是空气的速度，Vo是空气的单位速度（1m/s）。类似地，U.S.专利No.6,007,326要求，为了产生低的NOX，在燃料与氧化剂喷射流之间有至少6英寸并且优选地是24英寸的距离，以获得稀释的燃烧条件。喷射流之间的这些间距要求通常会使燃烧器特别巨大和庞大。
有时，还使用反应物喷嘴之间的非零角度喷射来延迟反应物的混合，直到它们被炉气体稀释。例如，U.S.专利No.5,772,421披露了一种燃烧器设计，其中将燃料和氧化剂排出成使得它们起初彼此远离分散、但是最终在炉内混合。但是，分散的喷射流的混合取决于炉的几何形状、燃烧器操作和燃烧器在炉内的位置。结果，这些燃烧器通常仅在某些特定的炉中和在特定的操作条件下才是有效的。
另一种实现分布燃烧的策略是通过使用多个喷嘴将其中一种反应物分布在炉中。另一种反应物通常作为高速或高漩涡喷射流被供应，以夹带炉气体。例如，U.S.专利No.6,773,256披露了一种燃烧器，其中少量燃料被供应到氧化剂流中以获得贫燃料火焰。余下的燃料经由多个燃料喷嘴、在距离所述火焰固定距离处被供应。所述燃料喷嘴可以设计成根据希望的分级相对于所述火焰以不同的角度喷射燃料。这种设计策略会导致相对较大的复杂的燃烧器，其制造相对昂贵并且难于控制。
由于上述缺陷，存在对于利用简单、紧凑的燃烧器获得分布燃烧的需要。
用于获得高度分级燃烧的其中一个重要条件是高的炉温。对于高度分级燃烧，为了保持燃烧室内部的完全燃烧，必须将炉预先加热到自动点火温度以上，一般高于700℃或高于800℃。大多数的高度分级燃烧器需要预热燃烧器，以用于在分阶段之前获得所需的炉温。例如，WO2006/031163披露了一种可以在火焰和分级模式下操作的燃烧器。起初，当炉子冷的时候，将燃料和氧化剂从同轴开口（管套管）喷射，以具有稳定的火焰。一旦炉温达到燃料的自动点火温度，则将燃料和氧化剂从在空间上彼此分开的开口喷射，以在炉内部具有分布燃烧。几乎所有分级燃烧器设计的问题在于，除了在名义设计功率下之外，它们在燃烧器功率下通常具有差的性能。这些燃烧器一般在名义功率条件下操作得非常好，但是在燃烧器功率从名义功率改变到某一其他功率的瞬间，它们的燃烧效率和发射特性通常显著下降。燃烧器功率的这种变化对于大多数的工业炉来讲是非常普遍的情况。
由于上面描述的缺陷，还存在对于在多种燃烧器功率下都能获得令人满意的分布燃烧的燃烧器的需要。
发明内容
本发明公开了一种分布燃烧的方法，其包括如下步骤。将包括第一反应物R1的第一部分和第二反应物R2的第一部分的第一喷射流从燃料-氧化剂喷嘴喷射到燃烧空间中。将R1或R2的第二部分的第二喷射流从至少一个次级喷枪喷射到所述燃烧空间中。靠近所述第一喷射流和/或第二喷射流喷射驱动流体的第三喷射流，以使所述第一喷射流朝向所述第二喷射流弯曲、使所述第二喷射流朝向所述第一喷射流弯曲、或者使所述第一和第二喷射流朝向彼此弯曲。R1是燃料、R2是氧化剂，或者R1是氧化剂、R2是燃料。如果第二喷射流是R1的喷射流，则在第二喷射流喷射开始之后，减少R1的第一部分并且增加R1的第二部分，直到在第一部分与第二部分之间获得所需的R1的分级程度。如果第二喷射流是R2的喷射流，则在第二喷射流的喷射开始之后，减少R2的第一部分并且增加R2的第二部分，直到在第一部分与第二部分之间获得所需的R2的分级程度。
本发明还公开了另一种分布燃烧的方法，其包括如下步骤。将包括氧化剂的第一部分和燃料的第一部分的燃烧反应物的第一喷射流从动态燃料-氧化剂喷嘴喷射到燃烧空间中。将包括其中一种燃烧反应物的第二部分的第二喷射流从至少一个次级喷枪喷射到所述燃烧空间中。靠近所述第一喷射流喷射燃料的第三喷射流，以使第一喷射流朝向第二喷射流弯曲。氧化剂的第一部分裹罩燃料的第一部分，或者燃料的第一部分裹罩氧化剂的第一部分。第二喷射流的燃烧反应物与第一喷射流中的环形地围绕另一种反应物进行喷射的燃烧反应物相同。在第二喷射流的喷射开始之后，减少环形裹罩的燃烧反应物的第一部分并且增加相同反应物的第二部分，直到在第一部分与第二部分之间获得该种反应物的所需的分级程度。
本发明还公开了另一种分布方法，其包括如下步骤。将包括氧化剂的第一部分和燃料的第一部分的燃烧反应物的第一喷射流从燃料-氧化剂喷嘴喷射到燃烧空间中，其中氧化剂的第一部分裹罩燃料的第一部分、或者燃料的第一部分裹罩氧化剂的第一部分。将包括其中一种燃烧反应物的第二部分的第二喷射流从至少一个动态喷枪喷射到所述燃烧空间中，该第二喷射流的燃烧反应物与第一喷射流中的环形地围绕另一种燃烧反应物进行喷射的燃烧反应物相同。靠近第二喷射流喷射驱动流体的第三喷射流，以使第二喷射流朝向第一喷射流弯曲。如果第二喷射流是氧化剂的喷射流，则在第二喷射流的喷射开始之后，减少氧化剂的第一部分并且增加氧化剂的第二部分，直到在第一部分与第二部分之间获得总氧化剂的所需的分级程度。如果第二喷射流是燃烧的喷射流，则在第二喷射流喷射开始之后，减少燃料的第一部分并且增加燃烧的第二部分，直到在第一部分与第二部分之间获得总燃料的所需的分级程度。
本发明还公开了一种用于实现分布燃烧的系统，包括：氧化剂源；燃料源；驱动流体源；燃烧器模块；插设在所述燃烧器模块中的燃料-氧化剂喷嘴；和插设在所述燃烧器模块中的至少一个次级喷枪。所述燃料-氧化剂喷嘴包括主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的较大直径的内孔、穿过其中延伸的同心地布置在所述较大直径的内孔内的较小直径的管、和穿过其中延伸的与所述较大直径的内孔分隔开的至少一个驱动流体通道，所述较小直径的管的内部限定了布置在中心的反应物喷射通道，所述较大直径的内孔的内表面和所述较小直径的管的外表面限定了环形的反应物喷射通道。该燃料-氧化剂喷嘴还包括覆盖主喷嘴本体的远离所述燃烧器模块布置的末端的帽，所述帽包括面对所述主喷嘴本体的所述末端的第一面和背向所述燃烧器模块的第二面，所述帽还包括一末端开口，该末端开口与布置在中心的反应物喷射通道和环形的反应物喷射通道流体连通、并且具有与所述较大直径的内孔相当的直径，所述帽还包括与所述至少一个驱动流体喷射通道和与所述第二面或者所述末端开口流体连通的腔体。所述至少一个次级喷枪包括布置在中心的喷嘴。所述氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道或者环形的反应物通道流体连通。如果所述氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与所述环形的反应物喷射通道流体连通，并且所述氧化剂源另外还与所述至少一个次级喷枪的布置在中心的喷嘴流体连通。如果所述氧化剂源与环形的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通，并且所述燃料源另外还与所述至少一个次级喷枪的布置在中心的喷嘴流体连通。所述驱动流体喷射通道和帽的腔体适于引导来自流体喷射通道的驱动流体流、并且将其以一定角度朝向从反应物喷射通道喷射的燃料和氧化剂的喷射流喷射、以使所述燃料/氧化剂的喷射流从其正常轴线偏转。
本发明还公开了另一种用于实现分布燃烧的系统，包括：氧化剂源；燃料源；驱动流体源；燃烧器模块；插设在所述燃烧器模块中的燃料-氧化剂喷嘴；和插设在所述燃烧器模块中的至少一个动态喷枪。所述燃料-氧化剂喷嘴包括主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的较大直径的内孔、穿过其中延伸的同心地布置在所述较大直径的内孔内的较小直径的管，所述较小直径的管的内部限定了布置在中心的反应物喷射通道，所述较大直径的内孔的内表面和所述较小直径的管的外表面限定了环形的反应物喷射通道。所述至少一个动态喷枪包括主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的反应物喷射内孔和与所述反应物喷射内孔分隔开的至少一个驱动流体喷射通道，所述至少一个动态喷枪还包括覆盖该主喷嘴本体的远离所述燃烧器模块布置的末端的帽，所述帽包括面对所述主喷嘴本体的所述末端的第一面和背向所述燃烧器模块的第二面，所述帽还包括一末端开口，该末端开口与所述反应物喷射内孔流体连通、并且具有与所述反应物喷射内孔相当的直径，所述帽还包括与所述至少一个驱动流体喷射通道和与所述第二面或者所述末端开口流体连通的腔体。所述氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道或环形的反应物通道流体连通。如果所述氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与环形的反应物喷射通道流体连通，并且所述氧化剂源另外还与所述至少一个动态喷枪的布置在中心的喷嘴流体连通。如果所述氧化剂源与环形的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通，并且所述燃料源另外还与所述至少一个动态喷枪的布置在中心的喷嘴流体连通。所述驱动流体喷射通道适于引导来自流体喷射通道的驱动流体流、并且将其以一定角度朝向从所述至少一个动态喷枪喷射的燃烧反应物喷射、以使所述燃料/氧化剂的喷射流从其正常轴线偏转。
所述方法和/或系统可以彼此一起使用并且可以包括一个或多个如下方面。
–R2的第一部分环形地裹罩R1的第一部分。
–R2是氧化剂，R1是燃料。
–所述氧化剂是氧。
–所述燃料是天然气。
–所述燃料是燃油。
–所述氧化剂是空气。
–所述第一喷射流朝向所述第二喷射流弯曲。
–所述第一喷射流朝向所述第二喷射流弯曲，所述第二喷射流是R2的喷射流，所述驱动流体是R1。
–所述第二喷射流朝向所述第一喷射流弯曲，所述第二喷射流是R2的喷射流，所述驱动流体是R2。
–被弯曲的喷射流从初始喷射轴线弯向弯曲喷射轴线，初始和弯曲轴线形成最大为40°的角度θ。
–θ最大为15°。
–R1或R2的第二部分构成该反应物总量的90-95%，以产生为90-95%的所需的分级程度。
–在所需的分级程度下实现无焰燃烧。
–所述第一喷射流朝向所述第二喷射流弯曲；R2的第一部分环形地裹罩R1的第一部分；所述驱动流体是R1；并且所述驱动流体构成来自燃料-氧化剂喷嘴的R1的总流量的1-20%。
–所述第二喷射流朝向所述第一喷射流弯曲；R2的第一部分环形地裹罩R1的第一部分；所述驱动流体是R2；并且所述驱动流体构成来自所述第二喷嘴的R2的总流量的1-20%。
–所述至少一个次级喷枪包括第一和第二次级喷枪，所述第一和第二次级喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧上进行布置。
–在所述第一喷射流中，R2裹罩R1；R2是氧化剂，R1是燃料；所述第一喷射流朝向所述第二喷射流弯曲；所述驱动流体是R2；在名义燃烧器功率下，第三喷射流的速度是100m/s；在名义燃烧器功率下，燃料的第一部分的速度是100-200m/s；在名义燃烧器功率下，氧化剂的第一部分的速度是75-150m/s；在名义燃烧器功率下，氧化剂的第二部分的速度是75-200m/s。
–增加R1或R2的第二部分的量以及减少该反应物的第一部分的量，直到在燃烧空间内达到燃料和氧化剂的自动点火温度。
–在加热阶段和分布燃烧阶段中执行所述方法；在加热阶段期间，使用燃料和氧化剂的燃烧热量熔化炉料；一旦在燃烧空间中达到所需温度，便开始从加热阶段向分布燃烧阶段的转变；在该转变过程中，开始进行喷射第三喷射流的步骤；在该转变过程期间，减少R1或R2的第一部分并且增加R1或R2的相应的第二部分；当实现所需的分级程度时，终止所述转变过程并且开始所述分布燃烧阶段。
–氧化剂的第一部分环形地裹罩燃料的第一部分，并且第二喷射流的燃烧反应物是氧化剂。
–燃料的第一部分环形地裹罩氧化剂的第一部分，并且第二喷射流的燃烧反应物是燃料；燃料的第二部分构成燃料总量的90-95%，以产生为90-95%的所需的分级程度。
–氧化剂源与环形的反应物喷射通道流体连通。
–氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通。
–所述至少一个次级喷枪包括第一和第二次级喷枪，所述第一和第二次级喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧进行布置。
–所述较小直径的管具有直径D1，第一和第二次级喷枪的布置在中心的喷嘴分别具有直径D2，第一和第二次级喷枪的轴心分开一定距离x，该距离x是D1和D2中较小者的至少10倍。
–燃料-氧化剂喷嘴的轴心与第一和第二次级喷枪的轴心分开一竖直距离，该竖直距离等于x。
–帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述末端开口之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口内的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射通道的燃料和氧化剂的喷射流改变方向。
-帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述帽的第二面之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配成使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口下游的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射通道的燃料和氧化剂的喷射流改变方向。
–所述第二喷射流从初始喷射轴线弯向弯曲喷射轴线，所述初始和弯曲轴线形成最大为40°的角度θ。
–由所述至少一个动态（喷枪）喷射的燃烧反应物的第二部分构成该反应物总量的90-95%，以产生为90-95%的所需的分级程度。
–所述驱动流体是氧化剂；所述驱动流体构成来自所述至少一个动态喷枪的氧化剂的总流量的1-20%。
–所述驱动流体是燃料；所述驱动流体构成来自所述至少一个动态喷枪的燃料的总流量的1-20%。
–所述至少一个动态喷枪包括第一和第二动态喷枪，所述第一和第二动态喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧进行布置。
–所述驱动流体是氧化剂；在名义燃烧器功率下，第三喷射流的速度是100m/s；在名义燃烧器功率下，燃料的第一部分的速度是100-200m/s；在名义燃烧器功率下，氧化剂的第一部分的速度是75-150m/s；在名义燃烧器功率下，氧化剂的第二部分的速度是75-200m/s。
–氧化剂源与环形的反应物喷射通道流体连通。
–氧化剂源与布置在中心的反应物喷射通道流体连通。
–所述至少一个动态喷枪包括第一和第二动态喷枪，所述第一和第二动态喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧上进行布置。
–所述较小直径的管具有直径D1，第一和第二动态喷枪的布置在中心的喷嘴分别具有直径D2，第一和第二次级喷枪的轴心分开一定距离x，该距离x是D1和D2中的较小者的至少10倍。
–燃料-氧化剂喷嘴的轴心与第一和第二动态喷枪的轴心分开一定竖直距离，该竖直距离等于x。
–帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述末端开口之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配成使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口内的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射内孔的燃料或氧化剂的喷射流改变方向。
–帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述帽的所述第二面之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配成使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口下游的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射内孔的燃料或氧化剂的喷射流改变方向。
附图说明
为了进一步理解本发明的实质和目的，应该结合附图参照如下的详细描述，其中相似的元件给出了相同或相似的附图标记，其中：
图1是示出有隐藏部件的、所公开的燃烧器的第一实施方式的示意性正视图，其中包括动态喷枪和燃料/氧化剂喷嘴。
图2A是示出有隐藏部件的、所公开的燃烧器的第二实施方式的示意性正视图，其中包括动态燃料/氧化剂喷嘴和次级反应物喷枪。
图2B是图2A的燃烧器的示意性正视图，其中示出了动态燃料-氧化剂喷嘴与次级喷枪之间的空间关系。
图2C是示出有隐藏部件的、所公开的燃烧器的第二实施方式的示意性正视图，其中包括动态燃料/氧化剂喷嘴和两个次级反应物喷枪，并且示出了某些喷嘴距离。
图3A是所公开的分布燃烧过程在加热阶段期间的示意图，其中由燃料-氧化剂喷嘴喷射不可偏转的喷射流。
图3B是图3A的过程在从加热阶段向分布燃烧阶段转变期间的示意图，其中由燃料-氧化剂喷嘴喷射不可偏转的喷射流，由动态喷枪喷射可偏转的喷射流。
图3C是图3A-B的过程在分布燃烧阶段期间的示意图，其中由燃料-氧化剂喷嘴喷射不可偏转的喷射流，由动态喷枪喷射可偏转的喷射流。
图3D是所公开的分布燃烧过程在加热阶段期间的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射可偏转的喷射流。
图3E是图3D的过程在从加热阶段向分布燃烧阶段转变期间的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射可偏转的喷射流，由次级喷枪喷射不可偏转的喷射流。
图3F是图3D-E的过程在分布燃烧阶段期间的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射可偏转的喷射流，由次级喷枪喷射不可偏转的喷射流。
图3G是所公开的分布燃烧过程在加热阶段期间的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射可偏转的喷射流。
图3H是图3G的过程在从加热阶段向分布燃烧阶段转变期间的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射一可偏转的喷射流，由动态喷枪喷射另一可偏转的喷射流。
图3I是图3G-H的过程在分布燃烧阶段过程中的示意图，其中由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射一可偏转的喷射流，由动态喷枪喷射另一可偏转的喷射流。
图3J是可选的吹扫技术的示意性俯视图。
图4A是所公开的燃烧器的燃料/氧化剂喷嘴的第一实施方式的示意性轴测图。
图4B是图4A的喷嘴沿着线B-B的横截面视图，图示出了隐藏部件。
图4C是图4A的喷嘴沿着线C-C的横截面视图，图示出了隐藏部件。
图4D是图4A的喷嘴沿着线D-D的横截面视图。
图4E是图4A的喷嘴的纵切面的示意性正视图。
图5A是所公开的燃烧器的动态喷枪的第一实施方式的示意性轴测图。
图5B是图5A的动态喷枪沿着线B-B的横截面视图，图示出了隐藏部件。
图5C是图5A的动态喷枪沿着线C-C的横截面视图，图示出了隐藏部件。
图5D是图5A的动态喷枪沿着线D-D的横截面视图。
图5E是图5A的动态喷枪的纵切面的示意性正视图。
图6A是所公开的燃烧器的燃料/氧化剂喷嘴的第二实施方式的示意性轴测图。
图6B是图6A的喷嘴的纵切面的示意性正视图。
图7A是所公开的燃烧器的动态喷枪的第一实施方式的示意性轴测图。
图7B是图7A的动态喷枪的纵切面的示意性正视图。
具体实施方式
本发明公开了一种用于分布燃烧的简单、紧凑的燃烧器，其通过利用动态喷枪或动态燃料-氧化剂喷嘴实现的对于喷射流的流体导向而在炉内实现其中一种反应物（燃料或氧化剂）的宽的分布。在分布燃烧阶段中，动态喷枪或动态燃料-氧化剂喷嘴使用驱动流体（驱动流体一般是燃料、氧化剂或不活泼气体，比如回收的烟气）代替移动式机械部件来弯曲/转变/改变主要为或全部为仅其中一种反应物的供应方向，从而与通过具有固定反应物供应方向的燃料-氧化剂喷嘴的单个喷枪所能实现的相比，其能够将反应物分散在更大的可用体积上。来自动态燃料-氧化剂喷嘴或动态喷枪的这种主要为单种或者完全为单种的反应物与其他种类的反应物（从次级喷枪或燃料-氧化剂喷嘴喷射，或者从动态喷枪或动态燃料-氧化剂喷嘴喷射）的混合被延迟了，因为其中一种反应物的偏转/弯曲后的喷射流能使该反应物在与其他反应物混合之前被炉气体夹带。
在所公开的分布燃烧过程的操作的第一阶段（加热阶段）中，燃料和氧化剂通过管套管式的燃料/氧化剂喷嘴、作为一种反应物被另一种反应物裹罩的喷射流喷射到燃烧室（比如工业炉）中，并在其中燃烧。这种裹罩的喷射流可以通过动态燃料/氧化剂喷嘴或通过非动态燃料/氧化剂喷嘴被喷射。“动态”燃料-氧化剂喷嘴是指通过使用驱动流体可以使由燃料裹罩的氧化剂或者由氧化剂裹罩的燃料的喷射流弯曲/偏转，而“非动态”燃料-氧化剂喷嘴是指不能使由燃料裹罩的氧化剂或者由氧化剂裹罩的燃料的喷射流弯曲/偏转（即，没有提供驱动流体）。在加热阶段过程中，燃料和氧化剂的喷射流不被驱动流体以流体方式弯曲。
加热阶段持续进行，直到达到燃料和氧化剂的自动点火温度，一般高于700℃或者高于800℃。
动态或非动态燃料-氧化剂喷嘴供应了其中一种反应物的第一部分。为了最终获得分布燃烧，在从加热阶段向第二操作阶段（分布燃烧阶段）转变期间，需要将该反应物的分级的第二部分引入燃烧室中，同时减少该反应物的第一部分（来自动态或非动态燃料-氧化剂喷嘴）。当使用动态燃料-氧化剂喷嘴时，可以通过次级喷枪或动态喷枪喷射反应物的第二部分。当使用非动态燃料-氧化剂喷嘴时，可以通过动态喷枪喷射反应物的第二部分。在转变过程的开始，通过次级喷枪（在动态燃料-氧化剂喷嘴的情况下）或通过动态喷枪（在动态或非动态燃料/氧化剂喷嘴的情况下）将反应物的第二部分少量地引入。同时，并且为了保持进入燃烧空间中的反应物的相同的总流率，将来自动态或非动态燃料/氧化剂喷嘴的该反应物的第一部分的喷射减少相应的量。当继续进行从加热阶段向分布燃烧阶段的这种转变时，进一步增加第二部分的量并且进一步减少第一部分的量。这种情况持续进行，直到相比于该反应物的第一部分的量，所需部分（即，所需分级）的该反应物作为第二部分（来自次级喷枪或动态喷枪）被喷射。
在从第一阶段向第二阶段转变期间，打开阀以允许驱动流体流动通过形成在动态喷枪或动态燃料/氧化剂喷嘴的主喷嘴本体中的一个或多个驱动流体喷射通道。驱动流体以一定角度朝向作为布置在中心的喷嘴的喷射流被喷射的反应物喷射（在动态喷枪的情况下）或者以一定角度朝向作为喷射流被喷射的燃料和氧化剂喷射（在管套管式的动态燃料/氧化剂喷嘴的情况下）。
在仅喷射单种反应物的动态喷枪的情况下，在该单种反应物从动态喷枪出来之前，所喷射的驱动流体的喷射流可以与该单种反应物的喷射流相交叉（第一实施方式）。替代性地，在该单种反应物已经从动态喷枪出来之后，驱动流体的喷射流可以与该单种反应物的喷射流相交叉（第二实施方式）。
在驱动流体与单种反应物喷射流交叉的第一实施方式中，动态喷枪可以使用一种主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有布置在中心的反应物喷射通道，和一个或多个与布置在中心的反应物喷射通道分隔开的、穿过该主喷嘴本体延伸的驱动流体喷射通道。主喷嘴本体的末端由一帽覆盖并且连接到所述帽。所述帽具有末端开口，该末端开口沿着布置在中心的喷射通道的轴线取向，并且尺寸基本确定成与其直径匹配，从而通过布置在中心的反应物喷射通道的单种反应物流继续通过所述帽的末端开口。所述帽可以在面对喷嘴本体末端的侧面上包括一腔体。所述腔体在所述帽的轴向方向上延伸（上游到下游），以在与动态喷枪的轴线垂直的平面内的一平坦表面处终止。所述腔体还在径向方向上向外延伸到足够远，从而其与驱动流体通道的出口流体连通。因此，当驱动流体从驱动流体通道出来时，腔体的所述平坦表面改变驱动流体的流动方向，从而使其与由布置在中心的喷嘴所喷射的反应物流以大约直角交叉。代替所述腔体，所述帽可以被钻有孔，这些孔的端部配合在驱动流体喷射通道的出口与所述帽的末端开口的内表面之间。因此，反应物从布置在中心的反应物喷射通道的末端流出并且以喷射流的形式穿过所述帽的末端，同时所述驱动流体从驱动流体喷射通道的出口流入所述孔并且以喷射流的形式以一定角度与所述末端开口内部的反应物的喷射流交叉。不管使用腔体或是使用孔，由于驱动流体喷射流与反应物喷射流交叉，因此导致反应物喷射流在背离驱动流体喷射流的方向上弯曲/偏转。弯曲/偏转的方向和角度可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道喷射驱动流体来进行控制。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道上方的驱动流体喷射通道喷射驱动流体，可以使反应物喷射流向下弯曲/偏转。如果要使喷射流向燃烧器的右边弯曲，则从布置在反应物喷射通道左边的驱动流体喷射通道喷射驱动流体。
在驱动流体与单种反应物喷射流交叉的第二实施方式中，动态喷枪可以使用一种主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有布置在中心的反应物喷射通道，和一个或多个与布置在中心的反应物喷射通道分隔开的、穿过该主喷嘴本体延伸的驱动流体喷射通道。主喷嘴本体的末端由一帽覆盖并且连接到所述帽。所述帽具有末端开口，该末端开口沿着布置在中心的喷射通道的轴线取向，并且尺寸基本确定成与其直径匹配，从而通过布置在中心的反应物喷射通道的单种反应物流继续通过所述帽的末端开口。所述帽还（具有）穿过其中的第一端部和第二端部，所述第一端部与相应的驱动流体喷射通道的出口匹配，所述第二端部穿过所述帽的末端、与所述帽的末端开口分隔开地延伸。相对于布置在中心的喷嘴的轴线以一定角度钻出有孔，但是这些孔不与所述帽的末端开口交叉。因此，反应物从布置在中心的反应物喷射通道的末端流出并且以喷射流的形式穿过所述末端开口，同时驱动流体从驱动流体喷射通道的出口流入到所述孔中并且以喷射流的形式、与反应物喷射流成一定角度地离开所述帽。在反应物已经从动态喷枪出来之后，驱动流体的喷射流与反应物的喷射流交叉。由于驱动流体的喷射流与反应物的喷射流交叉，因此导致反应物的喷射流在背离驱动流体的喷射流的方向上弯曲/偏转。弯曲/偏转的方向和角度可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道喷射驱动流体来进行控制。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道上方的驱动流体喷射通道喷射驱动流体可以使反应物喷射流向下弯曲/偏转。如果要使喷射流向燃烧器的右边弯曲，则从布置在反应物喷射通道左边的驱动流体喷射通道喷射驱动流体。
不管驱动流体是在其从动态喷枪出来之前或者之后与反应物的喷射流交叉，该驱动流体可以是燃料、氧化剂或者任何不活泼气体，比如回收的烟气。一般地，驱动流体是与动态喷枪所喷射的反应物相同的反应物。例如，氧化剂可以作为来自动态喷枪的喷射流并同时作为驱动流体的喷射流被喷射，或者燃料可以作为来自动态喷枪的喷射流并同时作为驱动流体的喷射流被喷射。
在同时喷射两种反应物（即，燃料和氧化剂）的动态燃料-氧化剂喷嘴的情况下，在燃料和氧化剂从动态喷枪出来之前，所喷射的驱动流体的喷射流可以与燃料和氧化剂的喷射流交叉（第一实施方式）。替代性地，在燃料和氧化剂从动态喷枪出来之后，驱动流体的喷射流可以与燃料和氧化剂的喷射流交叉（第二实施方式）。
在驱动流体与单种反应物的喷射流交叉的第一实施方式中，动态燃料-氧化剂喷嘴可以使用一种主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的、布置在中心的较大直径的内孔。同心地布置在较大直径的内孔中的是较小直径的管，以便形成由环形的反应物喷射通道包围的、布置在中心的反应物喷射通道。因此，其形成了管套管式的结构，其中一种反应物的环状流在位于主喷嘴本体的内表面与所述管的外表面之间的环形空间中流动，而另一种反应物的中心流流过所述管。所述主喷嘴本体还包括一个或多个与所述环形空间分隔开的、穿过其中延伸的驱动流体喷射通道。主喷嘴本体的末端由一帽覆盖。所述帽具有末端开口，该末端开口沿着所述管和内孔的轴线取向，并且尺寸基本确定成与所述内孔的直径匹配，从而环形地裹罩另一反应物的一种反应物流继续穿过所述帽的末端开口。所述帽可以在面对所述喷嘴本体的末端的侧面上包括一腔体。所述腔体在所述帽的轴向方向上延伸（上游到下游），以在与动态燃料-氧化剂喷嘴的轴线垂直的平面内的一平坦表面处终止。第一和第二反应物从所述管和环形空间的末端流出，并且从所述帽的末端开口流出。所述腔体还在径向方向上向外延伸到足够远，从而其与驱动流体通道的出口流体连通。因此，当驱动流体从驱动流体通道出来时，腔体的所述平坦表面改变驱动流体的流动方向，从而使其与燃料和氧化剂流以大约直角交叉。代替所述腔体，所述帽可以钻有孔，这些孔的端部配合在驱动流体喷射通道的出口与所述帽的末端开口之间。因此，驱动流体从驱动流体喷射通道的出口流入所述孔并以一定角度与燃料和氧化剂流交叉。该角度可以是直角或者大于0°的锐角。由于驱动流体的喷射流（从所述孔喷射、或者喷射到所述腔体中、和朝向所述末端开口喷射）与第一和第二反应物的喷射流交叉，因此导致这些反应物的喷射流在背离驱动流体的喷射流的方向上弯曲/偏转。弯曲/偏转的方向和角度可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道喷射驱动流体来进行控制。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道上方的驱动流体喷射通道喷射驱动流体，可以使反应物喷射流向下弯曲/偏转。如果要使喷射流向燃烧器的右边弯曲，则从布置在反应物喷射通道左边的驱动流体喷射通道喷射驱动流体。
在驱动流体与第一和第二反应物的喷射流交叉的第二实施方式中，动态燃料-氧化剂喷嘴可以使用一种主喷嘴本体，该主喷嘴本体同样是具有布置在中心的较大直径的内孔和同心布置在所述较大直径的内孔中的较小直径的管。同样是其中一种反应物流过所述管，同时另一种反应物流过位于所述内孔的内表面与所述管的外表面之间的环形空间，以在所述管和内孔的出口处环形地裹罩所述反应物。动态燃料-氧化剂喷嘴还包括穿过主喷嘴本体延伸的一个或多个驱动流体喷射通道。所述主喷嘴本体的末端由一帽覆盖。所述帽具有末端开口，该末端开口沿着布置在中心的内孔和管的轴线取向，并且尺寸基本确定成与所述内孔的直径匹配，从而穿过布置在中心的同心管的燃料和氧化剂流继续穿过所述帽的末端开口。所述帽还包括穿过其中钻出的孔，该孔的第一端部与相应的驱动流体喷射通道的出口匹配，其第二端部穿过所述帽的末端开口、与所述帽的末端开口分隔开地延伸。这些孔相对于布置在中心的同心管的轴线以一定锐角钻出，但是这些孔不与所述帽的末端开口交叉。因此，驱动流体从驱动流体喷射通道的出口流入到所述孔中并以喷射流的形式相对于第一和第二反应物喷射流以一定角度离开所述帽。在第一和第二反应物从动态燃料-氧化剂喷嘴出来之后，驱动流体的喷射流与第一和第二反应物的喷射流交叉。由于驱动流体的喷射流与第一和第二反应物的喷射流交叉，因此导致第一和第二反应物的喷射流在背离驱动流体的喷射流的方向上弯曲/偏转。弯曲/偏转的方向和角度可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道喷射驱动流体来进行控制。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道上方的驱动流体喷射通道喷射驱动流体，可以使反应物喷射流向下弯曲/偏转。如果要使喷射流向燃烧器的右边弯曲，则从布置在反应物喷射通道左边的驱动流体喷射通道喷射驱动流体。
不管驱动流体是在其从动态燃料-氧化剂喷嘴出来之前或者之后与燃料和氧化剂的喷射流交叉，该驱动流体可以是燃料、氧化剂或者任何不活泼气体，比如回收的烟气。一般地但并非必要地，驱动流体是与流过所述管的反应物相同的反应物。例如，当燃料环形地裹罩氧化剂时，驱动流体是氧化剂。作为另一个示例，当氧化剂环形地裹罩燃料时，驱动流体是燃料。
虽然驱动流体的喷射可以在转变过程期间的任何时候开始，但是，如果是接近转变过程结束时开始，则相比于转变过程开始时开始可以增强火焰稳定性——尤其是当通过第二或动态喷枪喷射的第二反应物的量开始达到全部第二反应物的所需部分（即，达到所需的分级程度）时。
由于两股喷射流的喷射点是分隔开的，因此弯曲/偏转的喷射流更有机会夹带炉气体，并且从而在其与由燃烧器以第一和第二部分喷射的反应物的其他部分反应之前被稀释。这种稀释导致炉内较低的总体温度和炉内更高的温度均匀性。因此，这造成分布燃烧，在一些情况下造成无焰燃烧。
以流体的方式使流体喷射流弯曲的方法和装置是公知的，比如由U.S.公布专利申请No.US20100068666A1教导的，其内容全文并入于此。一般地，第二反应物的喷射流或者燃料和氧化剂的裹罩喷射流从其正常轴线弯曲最大40°，更一般地最大30°，甚至更一般地最大20°，更一般地最大15°，最一般地最大5°或10°。
炉子的几何形状和燃烧器功率对于弯曲的喷射流内的炉气体夹带程度具有影响。换言之，如果喷射流弯曲程度太高并且炉壁离喷射流足够近，则会限制被夹带的炉气体的完全程度。如果炉子的几何形状不以这种方式限制弯曲的喷射流，则一般来讲，喷射流的弯曲程度越大，其被炉气体稀释的程度就越大，总体炉温就越低，炉温就越均匀。另外，对于弯曲程度没有过高并且炉子的几何形状没有限制其炉气体夹带程度的喷射流而言，增加燃烧器功率可以导致喷射流太过靠近炉壁。结果，可能导致炉气体夹带减少。对于给定的炉子几何形状，技术人员将会意识到，喷射流弯曲可能达到受限返回点。对于喷射流质量流率的增加，技术人员将会类似地意识到，可能需要减小弯曲角度。
除了炉子几何形状之外，限制喷射流可能合适地弯曲的程度的另一个因素是喷射流连贯性。超出某一点，试图将喷射流弯曲更大程度将导致第二反应物喷射流的连贯性的损失。当喷射流连贯性受到不利影响时，燃烧可能不再能够维持。一般来说，这种喷射流连贯性限制因素导致从其正常轴线最大约为40°的最大弯曲。
在从加热阶段到分布燃烧阶段的转变过程结束时，达到第二部分的希望程度的弯曲/偏转和希望程度的分级。这些条件持续存在于分布燃烧阶段。在分布燃烧阶段过程中，一般将反应物总量的90-95%作为第二部分喷射（从动态喷枪或次级喷枪），而仅将10-5%作为第一部分喷射（从非动态燃料-氧化剂喷嘴或动态燃料-氧化剂喷嘴）。如果需要，可以以经验的方式改变分级程度以导致不可见的火焰（即，无焰燃烧）。根据所需的分布燃烧的程度，较低程度的分级也是可能的。此外，如果由于炉子几何形状的限制而需要相对较短的火焰，则较低的分级程度可能是理想的。
驱动流体的流率一般是来自动态燃料-氧化剂喷嘴或动态喷枪的总流量的1-20%。因此，在动态燃料-氧化剂喷嘴的情况下，驱动流体的流率一般是通过布置在中心的喷嘴和通过驱动流体喷射通道喷射的反应物的总流量的1-20%。在动态喷枪的情况下，驱动流体的流率一般是通过布置在中心的喷嘴和通过驱动流体喷射通道喷射的反应物的第二部分的总流量的1-20%。驱动流体的速度在名义燃烧器功率下一般是100m/s或者更低，而燃料和第一氧化剂在名义燃烧器功率下的速度分别是100-200m/s和75-150m/s。
氧化剂虽然可以是空气、纯氧、富含氧的空气、或者包括氧和回收烟气的合成空气，但是一般地是具有至少90%（体积分数）纯度的氧。燃料虽然可以是任何气态或液态燃料，但是一般地是天然气或燃油。在加热阶段过程中，第一氧化剂一般包括燃烧器总氧化剂流率的75-100%，但是燃烧器的总氧化剂流率的仅0-10%高于自动点火温度（一般总氧化剂流率的0-10%高于850℃）。另一方面，在加热阶段过程中，第二氧化剂在名义燃烧器功率下一般具有75-200m/s的速度并且包括燃烧器总氧化剂流率的0-25%，但是在高于自动点火温度的燃烧室温度下包括多达90-100%（一般是总氧化剂流率的90-100%高于850℃）。一般地，氧化剂具有不少于90%的O2浓度（vol/vol）。
次级喷枪虽然可以布置在能够与动态燃料-氧化剂喷嘴相结合地获得分布燃烧的任何位置上，但是，对于在靠近熔池的位置上希望具有相对较低的O2浓度的金属熔化过程，其优选地布置在动态燃料-氧化剂喷嘴上方。对于在靠近熔池的位置上希望具有或者能容许相对较高的O2浓度的金属熔化过程，次级喷枪可以位于动态燃料-氧化剂喷嘴下方。另外，对于低熔点金属，比如铅，可以使火焰朝向未熔化的炉料弯曲，并且当炉料熔化时使火焰移动离开炉料并朝向其他的未熔化炉料部分移动。不管被熔化的炉料的构成如何，为了最好的结果，动态燃料-氧化剂喷嘴的中心与次级喷枪的中心之间的最小距离应该是次级喷枪的布置在中心的喷嘴或者动态燃料-氧化剂喷嘴的布置在中心的喷嘴两者中较小一者的内径的至少10倍。类似地，次级喷枪的中心之间的最小距离应该是这些喷枪的布置在中心的喷嘴的内径的至少10倍。另外，非动态燃料-氧化剂喷嘴的中心与动态喷枪的中心之间的最小距离应该是动态喷枪的布置在中心的喷嘴或非动态燃料-氧化剂喷嘴的布置在中心的喷嘴两者中较小一者的内径的至少10倍。
所公开的燃烧器和分布燃烧方法的其中一个主要优点是其对于不同燃烧器功率的适应性。考虑具有空间上分隔开的反应物喷射（其反应物喷射角度相对于彼此固定）的分布燃烧燃烧器的情况。这种燃烧器设计受到在典型燃烧器功率下实现分布燃烧的需要的驱动。当这种燃烧器的功率从最佳功率降低时，反应物沿着固定角度（或者彼此平行）的相对较低压力的喷射将会倾向于在彼此混合之前增加反应物与炉气体的混合，从而导致不稳定的火焰。当这种燃烧器的功率从最佳功率增加时，沿着固定角度（或者彼此平行）的相对较高压力的喷射将会倾向于在反应物混合之前使与炉气体较少地混合，从而导致火焰和炉中的热点、缺少分布燃烧、和存在可视火焰。另一方面，由于在本发明的燃烧器中其中一种反应物的喷射角度可以改变，因此燃烧器在一定范围内的燃烧器功率下可以获得一致的分布燃烧性能，从而为操作人员提供相当大的操作弹性。此外，反应物的可变的喷射角度还使燃烧器能够改变不同产品的熔化物上方的O2/CO浓度。例如铝熔炉在金属熔池上方的燃烧气体中需要较低的O2浓度。在这些炉中，本发明的燃烧器可以以一定角度远离熔池喷射氧化剂，以降低金属熔池上方的O2浓度。作为另一个示例，铅熔炉是相对低温的炉子，其熔化的炉料可以承受更多的氧化气氛。在这些炉中，本发明的燃烧器可以以一定角度朝向熔池喷射氧化剂，以增加向金属熔池的对流热传递。
现在将描述本发明的方法的多个实施方式。
正如在图3A-3C中最佳地图示出的，在加热阶段过程中，从燃烧器模块B由燃料-氧化剂喷嘴喷射两种反应物的不可偏转的喷射流NDJ（氧化剂环形地裹罩燃料或者燃料环形地裹罩氧化剂）。技术人员将会意识到的是，不可偏转的喷射流NDJ不能够弯曲/偏转。这是因为燃料-氧化剂喷嘴不提供驱动流体喷射流。因此，反应物从燃料-氧化剂喷嘴沿着从燃料-氧化剂喷嘴直线延伸的轴线进行喷射。一旦在炉中的燃烧空间内达到所需的最小温度（比如燃料和氧化剂的自动点火温度），就开始从加热阶段向分布燃烧阶段的转变。
在该转变过程开始时，由动态喷枪从燃烧器模块B喷射作为可偏转的喷射流DJ的相对少量的仅其中一种反应物（仅包含氧化剂或仅包含燃料）。不可偏转的喷射流NDJ和可偏转的喷射流DJ在点I处交叉。同时，将由燃料-氧化剂喷嘴喷射的相同类型的反应物的量减少相应的量。为了清楚起见，将由动态喷枪喷射的该单种反应物称作该反应物的第二部分，而将由燃料-氧化剂喷嘴喷射的相同类型的反应物称作该反应物的第一部分。例如，如果所述单种反应物是氧化剂，则动态喷枪将喷射第二氧化剂，而非动态燃料-氧化剂喷嘴将喷射第一氧化剂。
继续参见图3A-3C，在该转变过程开始时，可以由动态喷枪以两种方式中的一种方式喷射单种反应物。在第一种选择中，所有的单种反应物都由动态喷枪从布置在中心的喷嘴喷射。由于没有单种反应物作为驱动喷射流喷射，因此，可偏转的喷射流DJ没有偏转，而是沿着从布置在中心的喷嘴直接向外延伸的轴线A1喷射。替代性地，在第二种选择中，大部分来自动态喷枪的该单种反应物从布置在中心的喷嘴喷射，同时小部分由所述动态喷枪喷射的该反应物以一股或多股驱动喷射流的形式喷射，所述驱动喷射流环绕所述布置在中心的喷嘴。由于一些单种反应物作为驱动喷射流喷射，因此，可偏转的喷射流DJ从所述轴线A1偏转一定角度。
当从加热阶段向分布燃烧阶段的转变继续进行时，将相对更大比例的该种反应物作为第二部分喷射，同时将相对更小比例的该单种反应物作为第一部分喷射。此外，根据选择了上面描述的第一种选择或者第二种选择，开始进行该单种反应物的驱动喷射流的喷射、或者使该驱动喷射流的喷射增加。因此，可偏转的喷射流DJ开始从所述轴线A1以一定角度偏转、或者可偏转的喷射流DJ被偏转的角度增大。正如上面讨论的，技术人员将会意识到，可偏转的喷射流DJ的偏转程度部分地取决于作为一股或多股驱动喷射流喷射的单种反应物的量。
继续参见图3A-3C，在从加热阶段向分布燃烧阶段的转变过程结束时，达到了作为第二部分喷射的单种反应物相比于第一部分的所需比例（即，达到所需的分级程度）。另外，达到了可偏转的喷射流DJ的所需的弯曲程度。根据炉子的几何形状、燃烧器功率和分级程度，分布燃烧事实上可以是无焰燃烧。分布燃烧以这种方式实施，直到需要增大或减小燃烧器功率或者需要关掉燃烧器的时候。如果需要增大燃烧器功率，为了获得炉气体夹带的满意程度，增加可偏转的喷射流DJ的弯曲程度可能是有利的。如果燃烧器功率增加导致可偏转的喷射流DJ偏转/弯曲得太靠近炉壁并减少了炉气体夹带。在这种情况下，可以减小可偏转的喷射流DJ偏转/弯曲的角度，以实现满意的炉气体夹带程度。如果需要减小燃烧器功率，为了获得稳定的火焰，减小可偏转的喷射流DJ的弯曲程度可能是有利的。
在另一个实施方式中，正如在图3D-3F中最佳示出的，在加热阶段过程中，由动态燃料-氧化剂喷嘴沿着轴线A1从燃烧器模块B喷射两种反应物（环形地裹罩燃料的氧化剂或者环形地裹罩氧化剂的燃料）的可偏转的喷射流DJ。环形喷射的反应物称作该反应物的第一部分。一旦在炉中的燃烧空间内达到所需的最小温度（比如燃料和氧化剂的自动点火温度），则开始从加热阶段向分布燃烧阶段的转变。
在该转变过程开始时，由动态燃料-氧化剂喷嘴环形喷射的相对少量的相同类型的反应物（仅包含氧化剂或仅包含燃料）的喷射现在是由次级喷枪从燃烧器模块B作为不可偏转的喷射流NDJ喷射的。喷射的反应物的该部分称作第二部分。该反应物的第一部分和第二部分一起构成了参与燃烧反应的该反应物的总量。技术人员将会意识到的是，不可偏转的喷射流NDJ不能弯曲/偏转。这是因为次级喷枪不提供反应物的驱动喷射流。因此，构成第二部分的不可偏转的喷射流NDJ从次级喷枪沿着从次级喷枪直线延伸的轴线进行喷射。该反应物的第一部分和第二部分一起构成了参与燃烧反应的该反应物的总量。不可偏转的喷射流NDJ和可偏转的喷射流DJ在点I处交叉。同时，由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射的第一部分的量减少相应的量。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴环形喷射的反应物是氧化剂，则次级喷枪将喷射第二氧化剂，而动态燃料-氧化剂喷嘴将喷射第一氧化剂。
继续参见图3D-3F，在该转变过程开始时，由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射的这种反应物的喷射可以通过两种方式中的一种方式进行。在第一种选择中，所有的该反应物都由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射。由于没有该反应物作为驱动喷射流喷射，因此，来自动态燃料-氧化剂喷嘴的可偏转的喷射流DJ不发生偏转，而是沿着从布置在中心的喷嘴直接向外延伸的轴线A1喷射。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射燃料、并且由动态燃料-氧化剂喷嘴以环绕燃料的环形裹罩流喷射第一氧化剂，则最初没有燃料通过任何驱动喷射流喷射。替代性地，在第二种选择中，从动态燃料-氧化剂喷嘴的布置在中心的喷嘴喷射的该种反应物的大部分都从布置在中心的喷嘴喷射，而该种反应物的小部分以一股或多股驱动喷射流的形式喷射，所述驱动喷射流环绕另一种反应物的环形喷射的第一部分。由于一些该单种反应物作为驱动喷射流喷射，因此，可偏转的喷射流DJ从所述轴线A1偏转一定角度。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射燃料、并且由动态燃料-氧化剂喷嘴以环绕所述燃料的环形裹罩流喷射第一氧化剂，那么，以一股或多股驱动喷射流的形式喷射少量燃料，而大量燃料通过布置在中心的喷嘴喷射，其中所述驱动喷射流环绕第一氧化剂的环形喷射流。
继续参见图3D-3F，当从加热阶段向分布燃烧阶段的转变继续进行时，相对较大比例的第二部分通过次级喷枪喷射，同时相对较小比例的同种反应物的第一部分由动态燃料-氧化剂喷嘴作为第一部分环形地喷射。此外，根据是选择了上面描述的第一种选择或第二种选择，开始反应物的驱动喷射流的喷射、或者增加所述驱动喷射流的喷射。因此，可偏转的喷射流DJ开始从所述轴线A1以一定角度偏转、或者可偏转的喷射流DJ偏转的角度增大。正如上面讨论的，技术人员将会意识到，可偏转的喷射流DJ的偏转程度部分地取决于作为一股或多股驱动喷射流喷射的单种反应物的量。
当从加热阶段向分布燃烧阶段的转变过程结束时，达到了作为第二部分喷射的反应物相比于第一部分的所需比例（即，达到了所需的分级程度）。另外，达到了可偏转的喷射流DJ的所需弯曲程度，并且可偏转的喷射流DJ沿着轴线A2喷射。可偏转的喷射流DJ的弯曲角度由轴线A1、A2形成的角度θ表示。根据炉子的几何形状、燃烧器功率和分级程度，分布燃烧事实上可以是无焰燃烧。分布燃烧以这种方式实施，直到需要增大或减小燃烧器功率或者需要关掉燃烧器的时候。如果需要增大燃烧器功率，为了获得炉气体夹带的满意程度，增加可偏转的喷射流DJ的弯曲程度可能是有利的。如果燃烧器功率增加导致可偏转的喷射流DJ偏转/弯曲得太靠近炉壁并且减少了炉气体夹带。在这种情况下，可以减小可偏转的喷射流DJ偏转/弯曲的角度，以实现满意的炉气体夹带程度。如果需要减小燃烧器功率，为了获得稳定的火焰，减小可偏转的喷射流DJ的弯曲程度可能是有利的。
在另一个实施方式中，正如在图3G-3I中最佳示出的，在加热阶段过程中，由动态燃料-氧化剂喷嘴沿着轴线A1从燃烧器模块B喷射两种反应物（环形裹罩燃料的氧化剂或者环形裹罩氧化剂的燃料）的第一可偏转的喷射流DJ1。环形喷射的反应物称作该反应物的第一部分。一旦在炉中的燃烧空间内达到所需的最小温度（比如燃料和氧化剂的自动点火温度），则开始从加热阶段向分布燃烧阶段的转变。
在该转变过程开始时，与动态燃料-氧化剂喷嘴环形喷射的相同类型的反应物（仅包含氧化剂或仅包含燃料）的相对较少量的喷射现在是由动态喷枪从燃烧器模块B作为第二可偏转的喷射流DJ2喷射的。喷射的反应物的该部分称作第二部分。该反应物的第一部分和第二部分一起构成了参与燃烧反应的该反应物的总量。构成第二部分的第二可偏转的喷射流DJ2从动态喷枪喷射。该反应物的第一部分和第二部分一起构成了参与燃烧反应的该反应物的总量。可偏转的喷射流DJ1、DJ2在点I处交叉。同时，由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射的第一部分的量减少相应的量。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴环形喷射的反应物是氧化剂，则动态喷枪将喷射第二氧化剂，而动态燃料-氧化剂喷嘴将喷射第一氧化剂。
继续参见图3D-3F，在该转变过程开始时，从动态燃料-氧化剂喷嘴的布置在中心的喷嘴喷射的这种反应物的由燃烧器B的喷射可以以两种可选方式中的一种实现。在第一种方式中，由动态燃料-氧化剂喷嘴喷射的所有反应物仅通过布置在中心的喷嘴喷射。由于没有该反应物作为驱动喷射流被喷射，因此，来自动态燃料-氧化剂喷嘴的第一可偏转的喷射流DJ没有偏转，而是沿着从布置在中心的喷嘴直接向外延伸的轴线A1喷射。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射燃料、并且由动态燃料-氧化剂喷嘴以环绕燃料的环形裹罩流喷射第一氧化剂，则起初没有燃料通过任何驱动喷射流喷射。替代性地，在第二种方式中，从动态燃料-氧化剂喷嘴的布置在中心的喷嘴喷射的该种反应物的大部分从布置在中心的喷嘴喷射，而该种反应物的小部分以一股或多股驱动喷射流的形式喷射，所述驱动喷射流环绕另一种反应物的环形喷射的第一部分。由于一些该单种反应物作为驱动喷射流喷射，因此，第一可偏转的喷射流DJ1从所述轴线A1偏转一定角度。例如，如果由动态燃料-氧化剂喷嘴通过布置在中心的喷嘴喷射燃料、并且由动态燃料-氧化剂喷嘴以环绕所述燃料的环形裹罩流喷射第一氧化剂，则以一股或多股驱动喷射流的形式喷射少量燃料，而大量燃料通过布置在中心的喷嘴喷射，其中所述驱动喷射流环绕第一氧化剂的环形喷射流。
类似地，由动态喷枪喷射的该种反应物的喷射可以以两种可选方式中的一种执行。在第一种方式中，由动态喷枪喷射的所有该反应物从布置在中心的喷嘴喷射。由于没有该反应物由动态喷枪作为驱动喷射流喷射，因此，第二可偏转的喷射流DJ2没有偏转，而是沿着从布置在中心的喷嘴直接向外延伸的轴线B1喷射。替代性地，在第二种方式中，由动态喷枪喷射的该单种反应物的大部分从布置在中心的喷嘴喷射，而该反应物的小部分以一股或多股驱动喷射流的形式喷射，所述驱动喷射流环绕动态喷枪的布置在中心的喷嘴。由于一些该单种反应物作为驱动喷射流喷射，因此，第二可偏转的喷射流DJ2从轴线A1偏转一定角度。
继续参见图3D-3F，当从加热阶段向分布燃烧阶段的转变继续进行时，由动态喷枪喷射相对较大比例的该第二部分，同时由动态燃料-氧化剂喷嘴作为第一部分环形地喷射相对较小比例的该相同类型的反应物的第一部分。此外，根据选择了上面描述的第一种方式或第二种方式，开始反应物的驱动喷射流的喷射、或者增加所述驱动喷射流的喷射。因此，第二可偏转的喷射流DJ2开始从所述轴线A1以一定角度偏转、或者第二可偏转的喷射流DJ2偏转的角度增大。正如上面讨论的，技术人员将会意识到，可偏转的喷射流DJ的偏转程度部分地取决于作为一股或多股驱动喷射流喷射的单种反应物的量。
当从加热阶段向分布燃烧阶段的转变过程结束时，达到了作为第二部分喷射的反应物相比于第一部分的所需比例（即，达到了所需的分级程度）。另外，达到了每股可偏转的喷射流DJ1、DJ2的所需的弯曲程度，从而它们分别转过分别由初始喷射轴线A1、B1和最终喷射轴线A2、B2形成的角度θA、θB。根据炉子的几何形状、燃烧器功率和分级程度，分布燃烧事实上可以是无焰燃烧。分布燃烧以这种方式实施，直到需要增大或减小燃烧器功率或者需要关掉燃烧器的时候。如果需要增大燃烧器功率，为了获得炉气体夹带的满意程度，增加第一和/或第二可偏转的喷射流DJ1、DJ2的弯曲程度可能是有利的。如果燃烧器功率增加导致第一和/或第二可偏转的喷射流DJ1、DJ2偏转/弯曲得太靠近炉壁并且减少了炉气体夹带。在这种情况下，可以减小第一和第二可偏转的喷射流DJ1、DJ2偏转/弯曲的角度θA、θB，以实现满意的炉气体夹带程度。如果需要减小燃烧器功率，为了获得稳定的火焰，减小角度θA、θB中的其中之一或两者可能是有利的。
正如由图3J最佳图示出的，可偏转的喷射流DJ在两股不可偏转的喷射流NDJ之间从燃烧器模块B喷射。可以在两股不可偏转的喷射流NDJ之间、在与喷射两股不可偏转的喷射流NDJ相同的平面中喷射可偏转的喷射流DJ。在该第一种情况下，在分布燃烧阶段过程中，使可偏转的喷射流DJ扫过两股不可偏转的喷射流NDJ之间。这是通过在可偏转的喷射流DJ的任一侧上交替地喷射反应物驱动喷射流、以便使可偏转的喷射流DJ以交替的方式朝向所述两股不可偏转的喷射流NDJ弯曲/偏转来实现的。因此，在任一时刻，其中一股不可偏转的喷射流NDJ不与可偏转的喷射流DJ交叉，而另一股不可偏转的喷射流NDJ与可偏转的喷射流DJ交叉。替代性地，在第二种情况下，可以在所述两个不可偏转的喷射流NDJ之间、在喷射所述两股不可偏转的喷射流NDJ的平面的上方或下方喷射可偏转的喷射流DJ。在该第二种情况下，在分布燃烧阶段过程中，可偏转的喷射流DJ已经朝向喷射所述不可偏转的喷射流NDJ的所述平面弯曲/偏转。这当然是通过反应物的通过驱动喷射流在该喷射流的与弯曲/偏转方向相反的一侧上的喷射实现。例如，如果在喷射所述两股不可偏转的喷射流NDJ的所述平面的上方从燃烧器模块B喷射可偏转的喷射流DJ，则从喷射可偏转的喷射流DJ的布置在中心的喷嘴（或者围绕布置在中心的喷嘴喷射的另一种反应物进行喷射的一种反应物的环形裹罩流）的上方喷射驱动喷射流。此外，朝向可偏转的喷射流DJ交替地喷射位于可偏转的喷射流DJ的相对的两侧上的驱动喷射流，以便使所述可偏转的喷射流DJ以交替的方式朝向或远离所述两股不可偏转的喷射流NDJ中的一股或另一股弯曲/偏转。因此，在任一时刻，其中一股不可偏转的喷射流NDJ不与可偏转的喷射流DJ交叉，而另一股不可偏转的喷射流NDJ与可偏转的喷射流DJ交叉。不管选择第一种情况还是选择第二种情况，一般来说，如果可能，希望具有较高的吹扫运动频率。由于吹扫频率受到阀的打开和关闭以及因此在可偏转的喷射流DJ的一侧上或者在可偏转的喷射流DJ的另一侧上喷射驱动喷射流的能力的限制，因此，传统的阀一般产生大约为1Hz的最大频率。
现在将要描述本发明的燃烧器的多个实施方式。
正如在图1、2A-2C、4A-4E、5A-5D、6A-6B和7A-7B中最佳图示出的，可以使用多种不同类型的燃烧器、喷嘴和喷枪来实施本发明的方法和喷射反应物R1和R2。在一种情况下，R1是燃料，R2是氧化剂。在另一种情况下，R1是氧化剂，R2是燃料。
正如在图1中最佳示出的，本发明的燃烧器的第一实施方式包括燃烧器模块B、动态喷枪DL和非动态燃料/氧化剂喷嘴FON。燃烧器模块B一般是由难熔非金属材料、难熔金属或者诸如铜或不锈钢之类的金属制成的。燃烧器模块B在需要时可以是水冷的。非动态燃料-氧化剂喷嘴FON从布置在中心的喷嘴喷射反应物R1的第一部分，并且从一环形空间喷射反应物R2的第一部分，所述环形空间位于布置在中心的喷嘴与燃烧器模块B中的同心地布置在该喷嘴周围的内孔之间、或者位于布置在中心的喷嘴与同心地布置在该喷嘴周围的第二喷嘴之间，在该种情况下，第二喷嘴插设在燃烧器模块B中的所述内孔中。动态喷枪DL从布置在中心的喷嘴喷射反应物R2的第二部分，并且从驱动流体喷射通道喷射反应物R2的驱动部分，所述驱动流体喷射通道与动态喷枪DL的布置在中心的喷嘴轴向向外间隔开。较小的圆形通过虚线示意性地绘出了反应物R2的隐藏的驱动部分。这是因为，一般地，从驱动流体喷射通道出来的反应物R2的驱动部分的喷射流与从布置在中心的喷嘴出来的反应物R2的第二部分的喷射流在反应物R2的喷射流（由布置在中心的喷嘴喷射）离开动态喷枪DL之前在一点处以一定角度交叉。替代性地，反应物R2的驱动部分的喷射流可以从动态喷枪DL的末端表面（面对燃烧室的末端表面）出来、并且在该喷射流已经完全从动态喷枪DL出来之后与反应物R2的第二部分的喷射流交叉。技术人员将会意识到的是，第一实施方式的燃烧器可以布置在不同于图1所示取向的取向上。其可以向右或向左旋转例如90度，或者旋转180度。
正如在图2A中最佳图示出的，本发明的燃烧器的第二实施方式包括燃烧器模块B、次级喷枪SL和动态燃料/氧化剂喷嘴DFON。燃烧器模块B一般是由难熔非金属材料、难熔金属或者诸如铜或不锈钢之类的金属制成的。燃烧器模块B在需要时可以是水冷的。次级喷枪SL包括用于将R2的第二部分作为喷射流喷射到炉中的喷嘴。次级喷枪SL是非动态的。动态燃料-氧化剂喷嘴DFON从布置在中心的喷嘴喷射反应物R1的第一部分，并且从一环形空间喷射反应物R2的第一部分，所述环形空间位于布置在中心的喷嘴与燃烧器模块B中的同心地布置在该喷嘴周围的内孔之间、或者位于布置在中心的喷嘴与同心布置在该喷嘴周围的第二喷嘴之间，在该种情况下，第二喷嘴插设在燃烧器模块B中的所述内孔中。动态燃料-氧化剂喷嘴DFON还从驱动流体喷射通道喷射反应物R1的驱动部分，所述驱动流体喷射通道与动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的布置在中心的喷嘴轴向向外分隔开。较小的圆形通过虚线示意性地绘出了反应物R1的隐藏的驱动部分。这是因为，一般地，从驱动流体喷射通道出来的反应物R1的驱动部分的喷射流与从布置在中心的喷嘴出来的由反应物R2环形裹罩的反应物R1的喷射流在R1/R2喷射流（由布置在中心的喷嘴喷射）离开动态燃料-氧化剂喷嘴DFON之前在一点处以一定角度交叉。替代性地，反应物R1的驱动部分的喷射流可以从动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的末端表面（面对燃烧室的末端表面）出来、并且在该喷射流已经完全从动态燃料-氧化剂喷嘴DFON出来之后与R1/R2喷射流交叉。技术人员将会意识到，第二实施方式的燃烧器可以布置在不同于图2A所示取向的取向上。其可以向右或向左旋转例如90度，或者旋转180度。
用图1的动态喷枪DL代替图2A的次级喷枪SL也在本发明的范围内。在该修改后的燃烧器中，由动态喷枪DL和动态燃料-氧化剂喷嘴DFON喷射的每股喷射流可以分别通过反应物R2和反应物R1的驱动喷射流进行偏转。在任何时候都可以使一股或两股所述喷射流偏转。
在图2B中，次级喷枪SL的布置在中心的喷嘴的内径D1小于动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的布置在中心的喷嘴的内径D2。动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的中心可以与次级喷枪SL的中心分开一段距离x，该距离x是内径D1的至少10倍。替代性地，如果D1大于D2，则x可以是D2的至少10倍。
正如在图2C中最佳示出的，本发明的燃烧器的第三实施方式除了包括两个次级喷枪SL之外，与图2A-B图示出的第二实施方式相同。次级喷枪SL与动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的相对的两侧分隔开相等间距。如果次级喷枪SL的布置在中心的喷嘴的内径D1小于燃料-氧化剂喷嘴DFON的布置在中心的喷嘴的内径D2，则每个次级喷枪SL的中心与动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的中心分开一段竖直距离x，该距离x是D1的至少10倍。如果D1大于D2，则x是D2的至少10倍。次级喷枪SL的中心还应该分开一段水平距离y，该距离y是D1和D2中较小者的至少10倍。技术人员将会意识到的是，第三实施方式的燃烧器可以布置在不同于图2C所示取向的取向上。其可以向右或向左旋转例如90度，或者旋转180度。
用图1的动态喷枪DL代替图2C的次级喷枪SL也在本发明的范围内。在该修改后的燃烧器中，由动态喷枪DL和动态燃料-氧化剂喷嘴DFON喷射的每股喷射流可以分别通过反应物R2和反应物R1的驱动喷射流进行偏转。在任何时候都可以使一股或两股所述喷射流偏转。
在图5A-5E中示出了一种适合于用在本发明的方法和燃烧器中的动态喷枪DL。该动态喷枪DL包括主喷嘴本体MB和帽CP。布置在中心的反应物喷射通道CDRIC和多个驱动流体喷射通道AFIC穿过主喷嘴本体MB延伸。帽CP覆盖主喷嘴本体MB的面对燃烧室的端部。反应物R2流动通过穿过主体延伸的布置在中心的反应物喷射通道CDRIC并从该反应物通道进行喷射。当使用动态喷枪DL来使从该动态喷枪喷射的反应物的喷射流偏转时，反应物R2还流动通过四个驱动流体喷射通道AFIC。所述驱动流体喷射通道AFIC与布置在中心的反应物喷射通道CDRIC以相同的径向距离等距离地分隔开，并且穿过主喷嘴本体MB延伸。可选地，在主喷嘴本体MB中可以存在少到三个、两个或仅一个驱动流体喷射通道AFIC或者多到八个（驱动流体喷射通道）。在任何情况下，驱动流体喷射通道AFIC一般在径向上以相等距离围绕布置在中心的反应物喷射通道CDRIC。在图5A-B中用虚线图示出了驱动流体喷射通道AFIC，因为从动态喷枪DL的前侧看不到它们。
主喷嘴本体MB的末端（面对燃烧室）由帽CP覆盖并且连接到帽CP。所述帽CP具有沿着布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的轴线取向的末端开口TO。末端开口TO尺寸一般确定成与布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的直径匹配，以便使流过其中的反应物R2流继续流过末端开口TO并从动态喷枪DL流出。所述帽CP在面对主体MB的末端的侧面上具有一腔体。
所述腔体在所述帽CP的轴向方向上延伸（上游到下游），以在与动态喷枪DL的轴线垂直的平面内的一平坦表面处终止。虽然图5B、5C和5E中的外壁OW图示出了具有基本正方形的周界的腔体，其中每个拐角延伸到驱动流体喷射通道AFIC附近的一点处，但是，所述腔体可以具有任何形状，只要其在末端开口TO与驱动流体喷射通道AFIC之间延伸、以在它们之间提供流体连通即可。事实上，所述腔体可包括四个腔室，每个腔室单独地连通在末端开口TO与相应的一个驱动流体喷射通道AFIC之间。
继续参见图5A-5E，反应物R2流出布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的末端并且从所述帽CP中的末端开口TO流出。当驱动反应物R2流流出驱动流体喷射通道时，所述腔体的所述平坦表面改变驱动反应物R2流的方向，从而使其与从布置在中心的反应物喷射通道CDRIC喷射的反应物R2的喷射流以大约直角交叉。由于驱动反应物R2的喷射流与来自布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的反应物R2的喷射流交叉，因此导致反应物R2的中心喷射流在背离驱动反应物R2的喷射流的方向上弯曲/偏转。弯曲/偏转的方向可以通过将反应物R2提供到合适的驱动流体喷射通道AFIC来进行控制。弯曲/偏转的角度可以通过控制驱动反应物R2的压力来进行控制。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的上方的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体，可以使反应物的偏转喷射流DJ向下弯曲/偏转。如果要使喷射流DJ向燃烧器的右边弯曲，则从位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的左边的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体。
在图7A-7B中示出了适合用在本发明的方法和燃烧器中的另一种动态喷枪DL。该动态喷枪DL包括主喷嘴本体MB和帽CP。布置在中心的反应物喷射通道CDRIC和两个驱动流体喷射通道AFIC穿过主喷嘴本体MB延伸。帽CP覆盖主喷嘴本体MB的面对燃烧室的端部。反应物R2流动通过穿过主体延伸的布置在中心的反应物喷射通道CDRIC并且从该反应物喷射通道喷射。当使用动态喷枪DL来使从中喷射的反应物的喷射流偏转时，反应物R2还流动通过四个驱动流体喷射通道AFIC。驱动流体喷射通道AFIC与布置在中心的反应物喷射通道CDRIC以相同的径向距离等距离地分隔开，并且穿过主喷嘴本体MB延伸。可选地，在主喷嘴本体MB中可以存在三到八个驱动流体喷射通道AFIC，它们分别与相应的孔H流体连通。在任何情况下，驱动流体喷射通道AFIC一般在径向上以相等距离围绕布置在中心的反应物喷射通道CDRIC。
主喷嘴本体MB的末端（面对燃烧室）由帽CP覆盖并且连接到帽CP。所述帽CP具有沿着布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的轴线取向的末端开口TO。末端开口TO的尺寸一般确定成与布置在中心的反应物喷射通道CDRIC的直径匹配，从而使流过其中的反应物R2流继续流过末端开口并从动态喷枪DL流出。所述帽CP还包括从中钻出的两个孔H，每个孔流体连通到相应的驱动流体喷射通道AFIC的出口与所述帽CP的与末端开口TO分隔开的末端表面之间。这些孔H相对于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC以一定角度钻出，但是所述孔H不与所述帽的末端开口TO交叉。因此，反应物以通过末端开口TO的喷射流的形式流出布置在中心的反应物喷射通道的末端，而驱动流体从驱动流体喷射通道AFIC的出口流入这些孔H中、并且相对于反应物的喷射流成一定角度地以喷射流的形式从所述帽CP出来。在反应物从动态喷枪DL出来之后，驱动流体的喷射流与反应物的喷射流交叉。由于驱动流体的喷射流与反应物的喷射流交叉，因此导致反应物的喷射流在背离驱动流体的喷射流的方向上弯曲/偏转。可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体来控制弯曲/偏转的方向和角度。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC上方的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体，可以使反应物的可偏转的喷射流DJ向下弯曲/偏转。如果要使喷射流DJ向燃烧器的右边弯曲，则从位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC左边的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体。
在图4A-4E中示出了适合用在本发明的方法和燃烧器中的一种动态燃料-氧化剂喷嘴DFON。该动态燃料-氧化剂喷嘴DFON可以使用一种主喷嘴本体MB，该主喷嘴本体MB具有穿过其中延伸的布置在中心的较大直径的内孔LDB。同心地布置在较大直径的内孔LDB内的是较小直径的管SDT，以便形成由环形反应物喷射通道ARIC环绕的布置在中心的反应物喷射通道CDRIC。因此，其形成了管套管式的结构，其中一种反应物的环形流在位于主喷嘴本体MB的内表面与所述管SDT的外表面之间的环形空间中流动，另一种反应物的中心流流动通过布置在中心的反应物喷射通道CDRIC。
所述主喷嘴本体MB还包括与所述环形反应物喷射通道ARIC分隔开的、穿过其中延伸的四个驱动流体喷射通道AFIC。主喷嘴本体MB可以具有少到一至三个或者多到八个驱动流体喷射通道AFIC。当使用多于一个的驱动流体喷射通道AFIC时，它们一般径向等距离地布置在较大直径的内孔LDB周围。主喷嘴本体MB的末端由帽CP覆盖。所述帽CP具有末端开口TO，该末端开口TO沿着所述管SDT和内孔LDB的轴线取向，并且尺寸基本确定成与所述内孔LDB的直径匹配，从而环形地裹罩另一种反应物的一种反应物流继续穿过所述帽CP的末端开口TO。所述帽在面对所述喷嘴本体MB的末端的侧面上包括一腔体。所述腔体在所述帽CP的轴向方向上延伸（上游到下游），以在与动态燃料-氧化剂喷嘴DFON的轴线垂直的平面内的一平坦表面处终止。
继续参见图4A-4E，第一和第二反应物流出布置在中心的反应物喷射通道CDRIC和环形反应物喷射通道ARIC的末端，并且从所述帽CP的末端开口TO流出。所述腔体还在径向方向上向外延伸到足够远，从而其与驱动流体喷射通道AFIC的出口流体连通。因此，当驱动流体从驱动流体通道AFIC出来时，腔体的所述平坦表面改变驱动流体的流动方向，从而使其与燃料和氧化剂流以大约直角交叉。由于驱动流体的喷射流与第一和第二反应物的喷射流交叉，因此导致这些反应物的喷射流在背离驱动流体的方向上弯曲/偏转。可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体来控制弯曲/偏转的方向和角度。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC上方的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体，可以使反应物喷射流向下弯曲/偏转。如果要使喷射流DJ向燃烧器的右边弯曲，则从位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC左边的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体。
在图6A-6B中示出了适合用在本发明的方法和燃烧器中的另一种动态燃料-氧化剂喷嘴DFON。该动态燃料-氧化剂喷嘴DFON包括主喷嘴本体MB，所述主喷嘴本体MB具有布置在中心的较大直径的内孔LDB和同心地布置在较大直径的内孔LDB内的较小直径的管SDT。其中一种反应物流动通过布置在中心的反应物喷射通道CDRIC，该反应物喷射通道构成所述较小直径的管SDT的内部；而另一种反应物流动通过位于所述内孔LDB的内表面与所述管SDT的外表面之间的环形的反应物喷射通道ARIC，以在所述管SDT和所述内孔LDB的出口处环形地裹罩所述反应物。
所述动态燃料-氧化剂喷嘴DFON还包括穿过主喷嘴本体MB延伸的两个驱动流体喷射通道AFIC。主喷嘴本体MB的末端由帽CP覆盖。所述帽CP具有末端开口TO，该末端开口TO沿着所述内孔LDB和所述管SDT的轴线取向，并且尺寸基本确定成与所述内孔LDB的直径匹配，从而通过布置在中心的反应物喷射通道CDRIC/环形驱动流体喷射通道AFIC的燃料和氧化剂流继续穿过所述帽CP的末端开口TO。所述帽CP还包括从中钻出的两个孔H，这些孔的第一端部与相应的驱动流体喷射通道AFIC的出口匹配，其第二端部穿过所述帽CP的末端、与所述帽CP的末端开口TO分隔开地延伸。
这些孔H相对于动态燃料-氧化剂喷嘴DFON以一定锐角角度钻出，但是所述孔H不与所述帽CP的末端开口TO交叉。因此，驱动流体从其中一个驱动流体喷射通道AFIC的出口流入相应的孔H中，并且相对于第一和第二反应物的喷射流成一定角度地以喷射流的形式从所述帽CP出来。在第一和第二反应物从动态燃料-氧化剂喷嘴DFON出来之后，驱动流体的喷射流与第一和第二反应物的喷射流交叉。由于驱动流体的喷射流与第一和第二反应物的喷射流交叉，因此导致第一和第二反应物的喷射流在背离驱动流体的喷射流的方向上弯曲/偏转。可以通过以合适的速度、通过合适的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体来控制弯曲/偏转的方向和角度。例如，通过位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC上方的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体，可以使反应物的可偏转的喷射流DJ向下弯曲/偏转。如果要使喷射流DJ向燃烧器的右边弯曲，则从位于布置在中心的反应物喷射通道CDRIC左边的驱动流体喷射通道AFIC喷射驱动流体。
示例1
建造具有图2C所示的基本设计的燃烧器并进行测试，其中R1是天然气，R2是氧。通过布置在中心的较小直径的管喷射天然气，而通过位于布置在中心的较小直径的管与较大直径的内孔之间的环形空间喷射第一氧。其利用从驱动流体喷射通道喷射的天然气的驱动喷射流，所述驱动流体喷射通道位于天然气和第一氧的喷射流的下方。次级喷枪喷射第二氧。在表IA中示出了喷枪/直径的数量和类型。该燃烧器设计成具有在表IB中示出的各种反应物喷射速度，其中考虑了在1MW下的操作。
表IA：示例1燃烧器的设计特征
喷枪 尺寸(mm) 各自的面积(m2)
主燃料 1 直径:17 2.27×10-4
驱动器燃料 1 14.825mm×8mm 1.19×10-4
第一氧化剂 1 外径:35.08 6.10×10-4
第二氧化剂 2 直径:17 2.27×10-4
表IB：示例1燃烧器在1MW功率下操作时的反应物速度
全流量下的速度(m/s) 启动过程中全流量下的速度(m/s)
主燃料 122.38 122.38
驱动器燃料 93.69 0
第一氧化剂 0 91.05
第二氧化剂 122.38 0
一旦炉温达到850℃，则通过次级喷枪SL供应总O2流量的90%。没有检测到可视火焰。因此，实现了无焰燃烧。
示例2
建造具有图2C所示的基本设计的燃烧器并进行测试，其中R1是天然气，R2是氧。通过布置在中心的较小直径的管喷射天然气，而通过位于布置在中心的较小直径的管与较大直径的内孔之间的环形空间喷射第一氧。其利用从驱动流体喷射通道喷射的天然气的驱动喷射流，所述驱动流体喷射通道位于天然气和第一氧的喷射流的下方。次级喷枪喷射第二氧。在表IIA中示出了喷嘴/直径的数量和类型。该燃烧器设计成具有在表IIB中示出的各种反应物喷射速度，其中考虑了1MW下的操作。
表IIA：示例2燃烧器的设计特征
喷枪 直径(mm) 各自的面积(m2)
主燃料 1 直径:17 2.27×10-4
驱动器燃料 1 14.825mm×8mm 1.19×10-4
第一氧化剂 1 外径:35.08 6.10×10-4
第二氧化剂 2 15 1.77×10-4
表IIB：示例2燃烧器在1MW功率下操作时的反应物速度
全流量下的速度(m/s) 启动过程中全流量下的速度(m/s)
主燃料 122.38 122.38
驱动器燃料 93.69 0
第一氧化剂 0 91.05
第二氧化剂 122.38 0
一旦炉温达到850℃，则通过次级喷枪SL供应总O2流量的90%。没有检测到可视火焰。因此，实现了无焰燃烧。
示例3
建造具有图2C所示的基本设计的燃烧器并进行测试，其中R1是天然气，R2是氧。通过布置在中心的较小直径的管喷射天然气，而通过位于布置在中心的较小直径的管与较大直径的内孔之间的环形空间喷射第一氧。其利用从驱动流体喷射通道喷射的天然气的驱动喷射流，所述驱动流体喷射通道位于天然气和第一氧的喷射流的下方。次级喷枪喷射第二氧。在表IIIA中示出了喷嘴/直径的数量和类型。该燃烧器设计成具有在表IIIB中示出的各种反应物喷射速度，其中考虑了1MW下的操作。
表IIIA：示例3燃烧器的设计特征
喷枪 直径(mm) 各自的面积(m2)
主燃料 1 直径:17 2.27×10-4
驱动器燃料 1 14.825mm×8mm 1.19×10-4
第一氧化剂 1 外径:35.08 6.10×10-4
第二氧化剂 2 21 3.46×10-4
表IIIB：示例3在1MW功率下操作的燃烧器反应物速度
全流量下的速度(m/s) 启动过程中全流量下的速度(m/s)
主燃料 122.38 122.38
驱动器燃料 93.69 0
第一氧化剂 0 91.05
第二氧化剂 122.38 0
一旦炉温达到850℃，则通过次级喷枪SL供应总O2流的90%。没有检测到可视火焰。因此，实现了无焰燃烧。
已经描述了用于实施本发明的优选方法和装置。对于技术人员将会理解并显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以对上述实施方式作出许多改变和修改。前面描述的只是说明性的，在不脱离本发明的真实范围的前提下可以使用结合的方法和装置的其他实施方式。

Claims (29)

1.一种分布燃烧的方法，包括如下步骤：
将包括氧化剂的第一部分和燃料的第一部分的燃烧反应物的第一喷射流从燃料-氧化剂喷嘴喷射到燃烧空间中，其中所述氧化剂的第一部分裹罩所述燃料的第一部分、或者所述燃料的第一部分裹罩所述氧化剂的第一部分；
将包括其中一种燃烧反应物的第二部分的第二喷射流从至少一个动态喷枪喷射到所述燃烧空间中，所述第二喷射流的所述燃烧反应物与所述第一喷射流中的环形地围绕另一种燃烧反应物进行喷射的燃烧反应物相同；
靠近所述第二喷射流喷射驱动流体的第三喷射流，以使所述第二喷射流朝向所述第一喷射流弯曲，其中：
如果所述第二喷射流是氧化剂的喷射流，则在所述第二喷射流的喷射开始之后，减少所述氧化剂的第一部分，并且增加氧化剂的第二部分，直到在所述第一部分与所述第二部分之间获得总氧化剂的所需的分级程度；和
如果所述第二喷射流是燃料的喷射流，则在所述第二喷射流的喷射开始之后，减少所述燃料的第一部分，并且增加燃料的第二部分，直到在所述第一部分与所述第二部分之间获得总燃料的所需的分级程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化剂的第一部分环形地裹罩所述燃料的第一部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧化剂是氧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述燃料是天然气。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述燃料是燃油。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧化剂是空气。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃料是天然气。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃料是燃油。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二喷射流从一初始喷射轴线弯向一弯曲喷射轴线，所述初始轴线和弯曲轴线形成最大为40°的角度θ。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，θ最大为15°。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述至少一个动态喷枪喷射的所述燃烧反应物的所述第二部分构成该燃烧反应物的总量的90-95%，以产生为90-95%的所需的分级程度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，在所需的分级程度下实现无焰燃烧。
13.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述驱动流体是氧化剂；以及
所述驱动流体构成来自所述至少一个动态喷枪的氧化剂的总流量的1-20%。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃料的第一部分环形地裹罩所述氧化剂的第一部分。
15.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述驱动流体是燃料；以及
所述驱动流体构成来自所述至少一个动态喷枪的燃料的总流量的1-20%。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个动态喷枪包括第一和第二动态喷枪，所述第一和第二动态喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧上进行布置。
17.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述驱动流体是氧化剂；
在名义燃烧器功率下，所述第三喷射流的速度是100m/s；
在名义燃烧器功率下，所述燃料的第一部分的速度是100-200m/s；
在名义燃烧器功率下，所述氧化剂的第一部分的速度是75-150m/s；
在名义燃烧器功率下，所述氧化剂的第二部分的速度是75-200m/s。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，增加作为所述第二喷射流喷射的所述燃烧反应物的第二部分的量，以及减少该反应物的所述第一部分的量，直到在所述燃烧空间内达到所述燃料和氧化剂的自动点火温度。
19.根据权利要求2所述的方法，其中：
在加热阶段和分布燃烧阶段中执行所述方法；
在所述加热阶段期间，使用所述燃料和氧化剂的燃烧热量熔化炉料；
一旦在所述燃烧空间中达到所需温度，便开始从所述加热阶段向所述分布燃烧阶段的转变；
在该转变过程中，开始进行喷射所述第三喷射流的所述步骤；
在该转变过程期间，减少所述氧化剂的第一部分，并且增加氧化剂的第二部分；以及
当实现所需的分级程度时终止所述转变过程，并且开始所述分布燃烧阶段。
20.根据权利要求14所述的方法，其中：
在加热阶段和分布燃烧阶段中执行所述方法；
在所述加热阶段期间，使用所述燃料和氧化剂的燃烧热量熔化炉料；
一旦在所述燃烧空间中达到所需温度，便开始从所述加热阶段向所述分布燃烧阶段的转变；
在该转变过程中，开始进行喷射所述第三喷射流的所述步骤；
在该转变过程期间，减少所述氧化剂的第一部分，并且增加氧化剂的第二部分；以及
当实现所需的分级程度时终止所述转变过程，并且开始所述分布燃烧阶段。
21.根据权利要求2所述的方法，其中，所述氧化剂是氧，所述燃料是天然气。
22.一种用于实现分布燃烧的系统，包括：
氧化剂源；
燃料源；
驱动流体源；
燃烧器模块；
插设在所述燃烧器模块中的燃料-氧化剂喷嘴，该燃料-氧化剂喷嘴包括：
主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的较大直径的内孔、穿过其中延伸的同心地布置在所述较大直径的内孔内的较小直径的管，所述较小直径的管的内部限定了布置在中心的反应物喷射通道，所述较大直径的内孔的内表面和所述较小直径的管的外表面限定了环形的反应物喷射通道；和
插设在所述燃烧器模块中的至少一个动态喷枪，该动态喷枪包括一主喷嘴本体，该主喷嘴本体具有穿过其中延伸的反应物喷射内孔和与所述反应物喷射内孔分隔开的至少一个驱动流体喷射通道，所述至少一个动态喷枪还包括覆盖该主喷嘴本体的远离所述燃烧器模块布置的末端的帽，所述帽包括面对所述主喷嘴本体的所述末端的第一面和背向所述燃烧器模块的第二面，所述帽还包括一末端开口，该末端开口与所述反应物喷射内孔流体连通、并且具有与所述反应物喷射内孔相当的直径，所述帽还包括与所述至少一个驱动流体喷射通道以及与所述第二面或者所述末端开口流体连通的腔体，其中：
所述氧化剂源与所述布置在中心的反应物喷射通道或者所述环形的反应物通道流体连通；
如果所述氧化剂源与所述布置在中心的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与所述环形的反应物喷射通道流体连通，并且所述氧化剂源另外还与所述至少一个动态喷枪的所述布置在中心的喷嘴流体连通；
如果所述氧化剂源与所述环形的反应物喷射通道流体连通，则所述燃料源与所述布置在中心的反应物喷射通道流体连通，并且所述燃料源另外还与所述至少一个动态喷枪的所述布置在中心的喷嘴流体连通；和
所述驱动流体喷射通道适于引导来自流体喷射通道的驱动流体流、并且将其以一定角度朝向从所述至少一个动态喷枪喷射的所述燃烧反应物喷射、以使所述燃料/氧化剂的喷射流从其正常轴线偏转。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述氧化剂源与所述环形的反应物喷射通道流体连通。
24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述氧化剂源与所述布置在中心的反应物喷射通道流体连通。
25.根据权利要求22所述的系统，其中，所述至少一个动态喷枪包括第一和第二动态喷枪，所述第一和第二动态喷枪距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的竖直距离、和距离所述燃料-氧化剂喷嘴以相同的水平距离、并且在其相对侧上进行布置。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述较小直径的管具有直径D1，所述第一和（第二）动态喷枪的所述布置在中心的喷嘴分别具有直径D2，所述第一和第二次级喷枪的轴心分开一定距离x，该距离x是D1和D2中的较小者的至少10倍。
27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述燃料-氧化剂喷嘴的轴心与所述第一和第二动态喷枪的所述轴心分开一定竖直距离，该竖直距离等于x。
28.根据权利要求22所述的系统，其中，所述帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述末端开口之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配成使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口内的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射内孔的燃料或氧化剂的喷射流改变方向。
29.根据权利要求22所述的系统，其中，所述帽的腔体流体连通在所述至少一个驱动流体喷射通道与所述帽的所述第二面之间，所述驱动流体喷射通道和腔体适配成使得，所述腔体使从所述驱动流体喷射通道喷射的驱动流体的喷射流在所述末端开口下游的一点处以一定角度朝向来自所述反应物喷射内孔的燃料或氧化剂的喷射流改变方向。
CN2011800432423A 2010-07-12 2011-07-12 分布燃烧方法和燃烧器 Pending CN103109133A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US36362710P 2010-07-12 2010-07-12
US61/363,627 2010-07-12
US12/848,132 2010-07-31
US12/848,132 US8827691B2 (en) 2010-07-12 2010-07-31 Distributed combustion process and burner
PCT/US2011/043692 WO2012009345A2 (en) 2010-07-12 2011-07-12 Distributed combustion process and burner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103109133A true CN103109133A (zh) 2013-05-15

Family

ID=44628607

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800432442A Pending CN103109132A (zh) 2010-07-12 2011-07-12 分布燃烧方法和燃烧器
CN2011800432423A Pending CN103109133A (zh) 2010-07-12 2011-07-12 分布燃烧方法和燃烧器

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011800432442A Pending CN103109132A (zh) 2010-07-12 2011-07-12 分布燃烧方法和燃烧器

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8827691B2 (zh)
EP (2) EP2593719A2 (zh)
JP (2) JP2013534611A (zh)
CN (2) CN103109132A (zh)
BR (2) BR112013000909A2 (zh)
CA (2) CA2805298A1 (zh)
RU (2) RU2013105735A (zh)
WO (2) WO2012009345A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8632621B2 (en) 2010-07-12 2014-01-21 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for melting a solid charge
US9360257B2 (en) 2014-02-28 2016-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Transient heating burner and method
GB201408459D0 (en) * 2014-05-13 2014-06-25 Doosan Babcock Ltd Flameless oxidtion device and method
RU2731378C2 (ru) 2016-07-08 2020-09-02 Нова Кемикалз (Интернэшнл) С.А. Металлические огнеупорные элементы горелок
JP2019045008A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 大陽日酸株式会社 バーナ及びバーナを用いた加熱方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1148151A (zh) * 1995-07-17 1997-04-23 液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司 燃烧方法及其含燃料和氧化剂料流独立喷射系统的设备
US5688115A (en) * 1995-06-19 1997-11-18 Shell Oil Company System and method for reduced NOx combustion
CN1140718C (zh) * 1994-06-13 2004-03-03 普莱克斯技术有限公司 燃烧用窄喷射角液体燃料雾化装置及雾化方法
WO2006031163A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-23 Aga Ab A method pertaining to combustion, and a burner
FR2926296A1 (fr) * 2008-01-10 2009-07-17 Air Liquide Four verrier et procede de fabrication de verre.

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2196282A (en) * 1937-03-27 1940-04-09 Joseph T Voorheis Adjustable gas burner
US4555996A (en) * 1984-07-06 1985-12-03 Acurex Corp. Method for reduction of sulfur products in the exhaust gases of a combustion chamber
US4927357A (en) * 1988-04-01 1990-05-22 The Boc Group, Inc. Method for gas lancing
JP2683545B2 (ja) * 1988-05-25 1997-12-03 東京瓦斯 株式会社 炉内燃焼方法
US4988285A (en) * 1989-08-15 1991-01-29 Union Carbide Corporation Reduced Nox combustion method
US5275554A (en) * 1990-08-31 1994-01-04 Power-Flame, Inc. Combustion system with low NOx adapter assembly
CA2135941C (en) 1993-11-17 2000-01-25 Hisashi Kobayashi Method for deeply staged combustion
DE4419332A1 (de) 1994-06-02 1995-12-14 Wuenning Joachim Industriebrenner mit geringer NO¶x¶-Emission
US5573391A (en) * 1994-10-13 1996-11-12 Gas Research Institute Method for reducing nitrogen oxides
US5636977A (en) 1994-10-13 1997-06-10 Gas Research Institute Burner apparatus for reducing nitrogen oxides
US5554022A (en) * 1994-10-14 1996-09-10 Xothermic, Inc. Burner apparatus and method
US5772421A (en) 1995-05-26 1998-06-30 Canadian Gas Research Institute Low nox burner
US5984667A (en) * 1995-07-17 1999-11-16 American Air Liquide, Inc. Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US5571006A (en) * 1995-07-24 1996-11-05 Tokyo Gas Company, Ltd. Regenerative burner, burner system and method of burning
US5611682A (en) * 1995-09-05 1997-03-18 Air Products And Chemicals, Inc. Low-NOx staged combustion device for controlled radiative heating in high temperature furnaces
JP3557028B2 (ja) 1996-02-14 2004-08-25 Ｊｆｅスチール株式会社 燃焼バーナ及びその炉内燃焼方法
US5975886A (en) * 1996-11-25 1999-11-02 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Combustion process and apparatus therefore containing separate injection of fuel and oxidant streams
US6007326A (en) 1997-08-04 1999-12-28 Praxair Technology, Inc. Low NOx combustion process
FR2794221B1 (fr) * 1999-05-31 2001-08-24 Pillard Chauffage PERFECTIONNEMENTS AUX BRULEURS A COMBUSTIBLE LIQUIDE A BASSE EMISSION DE NOx ET DE POUSSIERES, ET AUX ATOMISEURS
FR2823290B1 (fr) * 2001-04-06 2006-08-18 Air Liquide Procede de combustion comportant des injections separees de combustible et d oxydant et ensemble bruleur pour la mise en oeuvre de ce procede
US6702571B2 (en) * 2001-09-05 2004-03-09 Gas Technology Institute Flex-flame burner and self-optimizing combustion system
US6663380B2 (en) 2001-09-05 2003-12-16 Gas Technology Institute Method and apparatus for advanced staged combustion utilizing forced internal recirculation
US6773256B2 (en) * 2002-02-05 2004-08-10 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra low NOx burner for process heating
SE0202836D0 (sv) 2002-09-25 2002-09-25 Linde Ag Method and apparatus for heat treatment
US6866503B2 (en) * 2003-01-29 2005-03-15 Air Products And Chemicals, Inc. Slotted injection nozzle and low NOx burner assembly
FR2880408B1 (fr) * 2004-12-31 2007-03-16 Air Liquide Procede d'oxycombustion d'un combustible liquide
US7909601B2 (en) * 2006-01-24 2011-03-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US8075305B2 (en) * 2006-01-24 2011-12-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Dual fuel gas-liquid burner
US8696348B2 (en) 2006-04-26 2014-04-15 Air Products And Chemicals, Inc. Ultra-low NOx burner assembly
SE531788C2 (sv) * 2006-06-22 2009-08-04 Aga Ab Förfarande vid förbränning med syrgas, jämte brännare
FR2903479A1 (fr) * 2006-07-06 2008-01-11 Air Liquide Bruleur a flamme orientable et procede de mise en oeuvre
RU2437029C2 (ru) * 2006-11-29 2011-12-20 Флсмидт А/С Горелка со средством изменения направления потока топлива
WO2008127765A2 (en) * 2007-02-08 2008-10-23 Praxair Technology, Inc. Multi-output valve useful to promote non-stationary flame
EP2080972A1 (en) * 2008-01-08 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Combined burner and lance apparatus for electric arc furnaces
EP2080973A1 (en) 2008-01-10 2009-07-22 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Rotary furnaces
FR2926230B1 (fr) 2008-01-10 2014-12-12 Air Liquide Appareil et procede pour faire varier les proprietes d'un jet multiphasique.
KR100969857B1 (ko) * 2008-11-21 2010-07-13 한국생산기술연구원 연료 연소장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1140718C (zh) * 1994-06-13 2004-03-03 普莱克斯技术有限公司 燃烧用窄喷射角液体燃料雾化装置及雾化方法
US5688115A (en) * 1995-06-19 1997-11-18 Shell Oil Company System and method for reduced NOx combustion
CN1148151A (zh) * 1995-07-17 1997-04-23 液体空气乔治洛德方法利用和研究有限公司 燃烧方法及其含燃料和氧化剂料流独立喷射系统的设备
WO2006031163A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-23 Aga Ab A method pertaining to combustion, and a burner
FR2926296A1 (fr) * 2008-01-10 2009-07-17 Air Liquide Four verrier et procede de fabrication de verre.

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013105736A (ru) 2014-08-20
US20120009531A1 (en) 2012-01-12
EP2593721A2 (en) 2013-05-22
WO2012009345A3 (en) 2012-12-20
WO2012009345A2 (en) 2012-01-19
EP2593719A2 (en) 2013-05-22
US20120009532A1 (en) 2012-01-12
CA2805304A1 (en) 2012-01-19
US8827691B2 (en) 2014-09-09
WO2012009343A3 (en) 2012-12-20
BR112013000878A2 (pt) 2016-05-17
RU2013105735A (ru) 2014-08-20
JP2013534611A (ja) 2013-09-05
JP2013534612A (ja) 2013-09-05
CN103109132A (zh) 2013-05-15
WO2012009343A2 (en) 2012-01-19
WO2012009343A9 (en) 2012-02-09
BR112013000909A2 (pt) 2017-07-11
CA2805298A1 (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6022531B2 (ja) 分散燃焼のプロセスおよびバーナ
CN102439363B (zh) 带有再循环烟道气的预燃室的燃烧系统
US5944503A (en) Low NOx floor burner, and heating method
CN103403198B (zh) 用于熔炼固体炉料的方法
US9651248B2 (en) Method for generating combustion by means of a burner assembly and burner assembly therefore
CN103109132A (zh) 分布燃烧方法和燃烧器
CN113841021B (zh) 通过热化学再生在加热炉中进行燃烧的方法
ES2310189T3 (es) Quemador de atomizacion para el desdoblamiento termico de material residual sulfurado.
JP4713496B2 (ja) 一次酸化剤の最適化された注入を伴う段階的な燃焼方法
CN103782099B (zh) 预混合空气-气体喷燃器的氧富化
US20230043686A1 (en) Burner for fuel combustion and combustion method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130515