CN103299130B - 高稳定性燃烧器 - Google Patents

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Abstract

示出了一种用于燃气锅炉的燃烧器（1），包括：-扩散器（2），适合于使预混合燃烧气体扩散至燃烧室（3）中，扩散器包括设置有多个扩散开口（5）的壁部；以及-分配器（4），适合于将燃烧气体分配在扩散器（2）上，分配器包括设置有多个分配开口（6）的壁部；其中，扩散开口（5）定位在扩散器（2）部分处，并且分配开口（6）定位在分配器（4）部分处，所述部分构造使得，在操作位置中，分配开口（6）与扩散开口（5）相对于混合物流动方向（7）交替。

Description

高稳定性燃烧器
技术领域
本发明涉及一种高稳定性燃烧器。特别地，本发明涉及一种用于燃气锅炉的高稳定性燃烧器。
背景技术
现有技术燃气锅炉包括：用于对燃烧器供应预混合的燃气-空气混合物的管道、通过所述混合物在燃烧室中的燃烧来产生热量的燃烧器、以及可选地可与热交换器和/或馈送管道连接以确保燃烧室的锁定和/或相对于此燃烧室定位燃烧器的支撑元件。
燃烧器进一步包括扩散器，扩散器用于燃料和空气的预混合气体，该预混合气体通过扩散器传送，扩散器限定用于产生热量的火焰图案。
扩散器通常包括设置有多个开口的壁部，壁部具有与馈送管道流体连接(并由此与未燃混合物接触)的内表面，和在其上执行燃烧的外表面。这些表面在这里叫做馈送表面和燃烧表面。
在扩散器的上游(参考燃气-空气混合物的流动方向)，可进一步设置分配装置或分配器。
分配器通常包括设置有多个开口的壁部，例如，将开口构造为，以基本上均匀的方式，或者，在任何情况中，根据需要朝着扩散器壁而分配燃气-空气混合物。
在已知的燃烧器中，将扩散器开口和分配器开口定位在这样的部分，其在操作位置中导致彼此匹配。在大多数情况中，这些部分是分配器和扩散器的中心部分。
如众所周知的是，通过热的燃烧气体，将由燃烧表面的燃烧产生的热量携带至热交换器，以加热流体(例如水)，然后将热量传递至居住环境等和/或洁净水的使用设备(例如，用于工业过程的加热系统)。
由于受控和差异的加热的特殊需求的原因，基本的是，可改变燃烧器的加热功率。
可通过改变供应至扩散器的燃料或混合物的流速，来控制燃烧器的加热功率。然而，现有技术燃烧器的加热功率范围的幅度(即所谓的调制(最小功率与最大功率的比值))是有限的。这是由于这样的事实的原因，当混合物流速不包括在取决于材料、通道比面积(通道面积与壁部面积的比值)和扩散器流阻的最佳范围内时，出现火焰不稳定性问题，这防止燃烧器的正常操作。
特别地，当增加加热功率时，燃烧区域(以及由此火焰)趋向于远离扩散器，从安全性和发出污染物(例如一氧化碳(CO))的观点来看，具有严重后果。
为了解决此不稳定性问题，已知可在扩散器处使用额外的分配器，或者，使用通过模制来适当成形的扩散器。然而，这两个解决方案都难以执行，并且会大量增加燃烧器的制造成本。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种高稳定性燃烧器，其在克服火焰吹灭和由此产生的污染排放的所述问题的同时实现了高功率调制。
通过一种用于燃气锅炉的燃烧器来实现此目的和其他目的，该燃烧器包括：
-扩散器，适合于使预混合燃烧气体扩散至燃烧室中，包括设置有多个扩散开口的壁部；以及
-分配器，适合于在扩散器上分配燃烧气体，包括设置有多个分配开口的壁部；
其中，将扩散开口定位在扩散器部分处，并将分配开口定位在分配部分处，这样构造所述部分，使得在操作位置中，分配开口相对于混合物流动方向与扩散开口交替。
换句话说，每条与混合物流动方向平行(即，与燃烧器基本上正交)的直线，与分配开口或扩散开口单一地(univocally)相交。
更精确地，每条与燃烧器基本上正交的直线，仅与设置有分配开口的分配器部分或设置有扩散开口的扩散器部分相交。
因此，当增加加热功率时，也可实现火焰稳定性，从而获得高稳定性燃烧器并减少污染排放。
此燃烧器实现燃烧器最大工作功率的增加，不会被火焰吹灭问题所影响。因此，其实现扩散器的每个表面单位的最大功率(最大比功率)的增加。这意味着调制范围的增加。
除了最大比功率的增加以外，本发明的燃烧器进一步获得扩散器表面的减小(功率是相同的)，并由此获得成本的减小。
此外，扩散表面的减小意味着燃烧器体积的减小，在燃烧器的制造和运输方面具有明显的优点。
此外，可用本发明的燃烧器获得的火焰稳定性使得CO的排放减少，因为燃烧器的较少吹灭火焰使得污染更少。
在这里，术语“开口”表示通孔。
优选地，扩散开口定位于其中的所述扩散器部分相当于扩散器的中心部分，并且分配开口定位于其中的所述分配器部分相当于分配器的周缘部分。
通过这种结构，可减小扩散器周缘部分处的混合物流动，因此，甚至是对于非常高的功率调制，也可防止出现火焰吹灭。
附图说明
为了更好地理解本发明并理解其优点，下面将参考附图，提供本发明的燃烧器的几个非限制性示例性实施方式的描述，其中：
-图1是锅炉部分的纵向截面图，该锅炉部分包括根据本发明的高稳定性燃烧器；
-图2是根据本发明的第一实施方式的高稳定性燃烧器的纵向截面图；
-图3是用于根据现有技术的燃气锅炉的燃烧器的纵向截面图；
-图4是根据本发明的第二实施方式的高稳定性燃烧器的纵向截面图。
具体实施方式
参考图1至图4，附图标记1总体表示用于燃气锅炉的高稳定性燃烧器。
特别地，附图标记1表示通过预混合燃料气体的燃烧产生热量的燃烧器，该预混合燃料气体大体包括燃料气体和空气。优选地，使这些燃烧气体完全预混合，即，对传递至燃烧器的混合物不增加其他成分。
燃烧器1包括扩散器2，其适合于将燃烧气体扩散至燃烧室3(在图1中用虚线表示)中。
将燃烧器1安装至框架9。可通过连接部分将框架9与燃烧室3连接。
框架9进一步限定使燃料和空气的混合物通过的开口。
扩散器2包括设置有多个扩散开口5的壁部。使此壁部的内表面与气体馈送管道流体地连接，因此，其叫做馈送表面。此壁部的外表面(即，在其上执行燃烧的表面)叫做燃烧表面。
燃烧器1还包括分配器4，其适合于将混合物分配至扩散器2，将其布置在扩散器2的上游(参考混合物流动方向7)。
分配器4包括设置有多个分配开口6的壁部。
根据本发明，将扩散开口5定位在扩散器2部分处，并将分配开口6定位在分配器4部分处。这样构造这些部分，使得在操作位置中，分配开口6相对于混合物流动方向7与扩散开口5交替。
在图1至图4中用箭头(其与标号7相关)描绘出的混合物流动方向7，与燃烧器1基本上正交。
换句话说，虽然在现有技术中，如图3所示，在燃烧器的操作过程中，即，在已经执行装配之后，分配开口6与扩散开口5相应，由此，与混合物流动方向7平行的直线与分配开口6交叉，也与扩散开口5交叉，但是，在本发明的燃烧器1中，与混合物流动方向7平行的直线仅与分配开口6交叉，或仅与扩散开口5交叉。
更精确地，根据本发明，与混合物流动方向7平行的直线仅与设置有扩散开口5的扩散器2部分交叉，或仅与设置有分配开口6的分配器4部分交叉。因此，此线不与设置有扩散开口5扩散器2部分和设置有分配开口6的分配器4部分二者都交叉(二者都交叉和现有技术中出现的一样)。
换句话说，在设置分配开口4的地方，不设置扩散开口2，反之亦然。
根据图2和图4所示的本发明的两个实施方式，定位有扩散开口5的所述扩散器2部分对应于扩散器2的中心部分，并且，定位有分配开口6的所述分配器4部分对应于分配器4的周缘部分。
特别地，在本发明的第一实施方式中，如图2所示，燃烧器1是扁平类型的，特别是矩形的，并且，定位有分配开口6的分配器4的周缘部分包括分配器4的周缘部分，即，其在分配器4的四个周缘边缘处延伸。
根据本发明的第二实施方式，如图4所示，燃烧器1是三维类型的，特别是圆柱形的，并且，具有分配开口6的所述分配器4的周缘部分包括在分配器4的上边缘延伸的部分和下边缘延伸的部分。
可使得，具有分配开口6的此周缘部分仅包括在所述上边缘和下边缘中的一个处的部分。
在图1中，将热交换器8示意性地示出为与燃烧室3接触，热交换器8适合于接收从扩散器2的燃烧表面上的燃烧产生的热量。
扩散器2优选地由具有所述扩散开口5的密实材料制成。
其可在具有扩散开口5的部分处，包括网、或纱、或纤维编织的金属丝、或陶瓷网、或金属、或陶瓷烧结材料。
类似地，分配器4包括可在具有分配开口6的那些部分处刺穿或微拉伸的板。
或者，其可在具有分配开口6的部分处，包括金属丝网(wirenet)或多孔材料。
在满足偶然和特定需求的目的下，本领域的技术人员将能够对根据本发明的高稳定性燃烧器1执行改进和变化，然而，这些改进和变化被认定在本发明的保护范围内。
例如，燃烧器1可以是内燃烧中空燃烧器，例如，在以相同申请人的名义申请的美国专利12/213,078中描述的。

Claims (5)

1.一种用于燃气锅炉的燃烧器(1)，包括：
-扩散器(2)，适合于使预混合燃烧气体扩散至燃烧室(3)中，所述扩散器(2)包括具有中心部分和周缘部分的壁部，所述中心部分设置有多个扩散开口(5)；以及
-分配器(4)，适合于将所述燃烧气体分配在所述扩散器(2)上，所述分配器(4)包括具有周缘部分和中心部分的壁部，所述周缘部分设置有多个分配开口(6)；
其中，所述扩散器(2)的所述壁部和所述分配器(4)的所述壁部分别沿着各自的周缘部分安装于框架(9)，并且重叠成使得所述扩散器的所述中心部分和所述分配器的所述中心部分彼此匹配，且使得所述扩散器的所述周缘部分和所述分配器的所述周缘部分彼此匹配，并且
所述扩散器(2)的壁部的所述中心部分与所述分配器(4)的壁部的所述周缘部分相对于混合物流动方向(7)交替，
其特征在于，所述分配器(4)的壁部的所述中心部分不具有分配开口(6)，并且所述扩散器(2)的壁部的所述周缘部分不具有扩散开口(5)。
2.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其中，所述燃烧器(1)是扁平类型的，并且所述分配器(4)的壁部的所述周缘部分包括位于所述分配器(4)的周缘边缘中的至少一个周缘边缘处的部分。
3.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其中，所述燃烧器(1)是三维类型的，并且所述分配器(4)的壁部的所述周缘部分包括位于所述分配器(4)的上边缘和下边缘中的至少一个处的部分。
4.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其中，所述扩散器(2)包括由金属或陶瓷纤维制成的网。
5.根据权利要求1或4所述的燃烧器(1)，其中，所述分配器(4)包括金属丝网。
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