CN105556209A - 带监测的喷燃器 - Google Patents

Abstract

一种带监测的氧-燃料喷燃器(10)包括：在燃料喷嘴(322)中终止的燃料通道(320)；在氧化剂喷嘴(333)中终止的主要氧化剂通道(330)；一个或多个传感器，其包括喷嘴温度传感器(372)，以感测氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个；以及数据处理器(66，166，266)，其编程成接收来自传感器的数据，以及基于接收到的数据的至少一部分，基于氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个的升高或降低来确定存在或不存在异常喷燃器状况，异常喷燃器状况包括主要氧化剂通道(330)和燃料通道(320)中的至少一个的潜在局部阻塞。

Description

带监测的喷燃器

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月2日提交的美国临时申请No.61/987,653的优先权，该申请通过引用而整体地结合在本文中。

技术领域

本申请涉及氧-燃料喷燃器，并且特别地，涉及分级氧-燃料喷燃器，其构造有用以进行下者的仪器：监测喷燃器的状态和健康状况，以及喷燃器运行及其对过程的作用，基于从这种监测获得的数据来对喷燃器运行执行实时控制，以及使得能够在必要时但在失效或无法预料的停机状况之前进行智能预防性维护。

背景技术

对于传统喷燃器系统，燃炉操作者根据以往经验或定期确定维护安排。这常常导致维护安排过于积极，从而付出过多人力和喷燃器停机时间的代价，或者导致维护安排过于松散，从而未能在失效发生前捕捉到可修正的喷燃器问题。

存在用于有限地监测多个喷燃器参数的系统，但没有系统综合地结合此监测，以使得能够进行预防性维护。例如，一些现有系统需要火焰温度传感器以光学的方式接近，以防止过热，或者需要压力传感器来监测火焰稳定性。但是没有监测使得能够进行预防性维护的参数组合。

发明内容

氧-燃料喷燃器以及在一些实施例中分级氧-燃料喷燃器如本文描述的那样构造有集成传感器，以测量可用于监测喷燃器的健康状况和预测维护需求的若干参数。对于任何氧-燃料喷燃器，这些参数可包括(无限制，单独地或结合起来)入口燃料压力、温度和密度、入口氧化剂压力、温度和密度、分级阀位置(对于分级喷燃器而言)、燃料喷嘴温度、多个位置处的氧喷嘴温度、喷燃器块温度、喷燃器和/或喷燃器块的一个或多个安装角度，喷燃器相对于燃炉的其它结构的相对位置和/或绝对位置、装料或浴池温度，以及来自火焰或喷燃器面的光辐射。对于分级氧-油喷燃器，那些参数可包括单独地或结合起来的一个或多个参数，包括(但不限于)入口油温度、入口油压力、雾化氧化剂(空气或富氧空气或氧)压力、氧供给压力、分级阀位置、喷管末梢或雾化喷嘴温度和喷燃器块温度。收集自这些传感器的这个信息可由操作者/工程师直接使用，或者由自动监测和警戒系统使用，以监测喷燃器的性能，识别喷燃器的任何维护需求，例如安排维护和改进喷燃器运行，以及检测喷燃器系统故障。

这种仪器可结合到任何喷燃器中，包括使用气态燃料、液体燃料和固体燃料中的一个或多个的喷燃器，而且包括非分级喷燃器、燃料分级喷燃器、氧化剂分级喷燃器，以及其中燃料和氧化剂两者都分级的喷燃器。要理解的是，对于各类喷燃器，可定制传感器的类型、位置和数量，以对应于与那个特定喷燃器最相关的运行模式和参数。

多个特征都嵌入喷燃器中，使得电子监测不干扰喷燃器的正常运行和维护。仪器也得到保护，使其将继续在喷燃器通常运行的恶劣型环境中工作较长时期。在一个实施例中，电子器件由电池提供功率，并且无线地发送数据，以使安装和维护简单。

具有集成式传感器的喷燃器可用作一种系统的一部分，该系统远程地跟踪喷燃器参数，以使得能够实时地监测喷燃器性能，以及在发生失效或停机之前通过检测喷燃器的运行变化来协助进行预防性维护，诸如共同拥有的美国专利申请No.14/268655中描述的那样，该申请于2014年5月2日提交，名称为“RemoteBurnerMonitoringSystemandMethod(远程喷燃器监测系统和方法)”，该申请通过引用而整体地结合在本文中。

方面1：一种带监测的氧-燃料喷燃器，包括：在燃料喷嘴中终止的燃料通道；在氧化剂喷嘴中终止的主要氧化剂通道；用于感测过程数据的一个或多个传感器，其包括用于感测氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个的喷嘴温度传感器；以及数据处理器，其编程成接收来自传感器的过程数据，以及基于接收到的数据的至少一部分来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

方面2：方面1的带监测的喷燃器，其中，数据处理器编程成基于氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个的升高或降低，来识别主要氧化剂通道和燃料通道中的至少一个的潜在局部阻塞。

方面2a：方面2的带监测的喷燃器，其中，一个或多个传感器是用于感测氧化剂喷嘴温度的氧化剂喷嘴温度传感器，以及其中，数据处理器编程成基于氧化剂喷嘴温度的升高或降低，来识别主要氧化剂通道的潜在局部阻塞。

方面2b：方面2的带监测的喷燃器，其中，一个或多个传感器是用于感测燃料喷嘴温度的燃料喷嘴温度传感器，以及其中，数据处理器编程成基于燃料喷嘴温度的升高或降低，来识别燃料通道的潜在局部阻塞。

方面3：方面1至2b的带监测的喷燃器，其中，数据处理器编程成至少部分地基于接收到的数据的至少一部分随时间的变化，来进行其确定。

方面4：方面1至3中的任一方面的带监测的喷燃器，一个或多个传感器进一步包括氧化剂压力传感器，其位于主要氧化剂通道中，以感测主要氧化剂压力；其中，数据处理器编程成基于燃料喷嘴温度和氧化剂喷嘴温度中的至少一个和主要氧化剂压力的变化，来识别主要氧化剂通道的潜在局部阻塞。

方面5：方面1至3中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：与主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道；以及用于确定主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀；一个或多个传感器进一步包括分级阀位置传感器，以感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助氧化剂通道的氧化剂的相对比例；其中，数据处理器进一步编程成基于燃料喷嘴温度和氧化剂喷嘴温度中的至少一个和分级阀位置，来确定主要氧化剂通道存在或不存在局部阻塞。

方面6：方面1至3中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：与主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道；以及用于确定主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀；该一个或多个传感器进一步包括：氧化剂压力传感器，其用于感测下者中的一个或多个的氧化剂压力：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要氧化剂通道中，以及在分级阀的下游在辅助氧化剂通道中；以及分级阀位置传感器，其用于感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助氧化剂通道的氧化剂的相对比例；其中，数据处理器进一步编程成基于分级阀位置和下者中的一个或多个的氧化剂压力，来确定存在或不存在主要氧化剂通道和辅助氧化剂通道中的一个局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要氧化剂通道中，以及在分级阀的下游在辅助氧化剂通道中。

方面7：方面5至6中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：两个压力传感器，一个位于燃料通道、主要氧化剂通道和辅助氧化剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上，压力传感器用于感测限流装置上游的压力、限流装置下游的压力，以及跨越限流装置的压差，压差指示流率；其中，数据处理器进一步编程成基于压差和限流装置上游的压力和下游的压力中的一个来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

方面8：方面1至7中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：喷燃器块，其在燃炉附近具有热面；以及喷燃器块温度传感器，其用于感测热面附近的喷燃器块温度；其中，数据处理器进一步编程成接收来自喷燃器块温度传感器的数据，以及基于喷燃器块温度来确定存在或不存在喷燃器块过热和火焰不对称中的一个或多个。

方面9：方面1至8中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：用于感测喷燃器安装角度的位置传感器，位置传感器构造成感测喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的一个或多个；其中，数据处理器进一步编程成基于喷燃器安装角度来确定喷燃器是否相对于燃炉的至少一个结构安装成期望定向。

方面10：方面1至9中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：在喷燃器的可移除构件上的与别个不同的标识器；其中，数据处理器进一步编程成使用与别个不同的标识器来标记数据，以实现分析目的。

方面11：方面1至10中的任一方面的带监测的喷燃器，喷燃器进一步包括：数据收集器，其编程成仅在要收集数据时，基于感测到的数据和定期安排的组合中的一个或两者，并且考虑到各个单独的传感器的具体要求，来对单独的传感器提供功率；发送器，其用于将来自数据收集器的传感器数据无线地发送到数据处理器；以及本地功率产生系统，其用于对数据收集器、传感器和发送器提供功率。

方面12：方面1至11中的任一方面的带监测的喷燃器，其中，氧化剂通道为环形，并且包围燃料通道。

方面13：一种确定氧-燃料喷燃器的运行状况的方法，氧-燃料喷燃器包括在燃料喷嘴中终止的燃料通道、在氧化剂喷嘴中终止的主要氧化剂通道，以及喷燃器块，其具有在燃炉附近的面，该方法包括：用一个或多个传感器感测喷燃器参数，该一个或多个传感器选自下者组成的组：温度传感器、压力传感器、密度传感器、流量传感器、位置传感器、角度传感器、接触传感器、加速计、光学传感器和它们的组合；比较感测到的参数与各个所述喷燃器参数的期望值，以确定喷燃器参数中存在或不存在偏差；以及基于一个或多个喷燃器参数存在的偏差，来确定异常喷燃器状况的存在。

方面14：方面13的方法，进一步包括：感测氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个；比较至少一个喷嘴温度与阈值温度；以及基于至少一个喷嘴温度的升高或降低，来确定氧化剂喷嘴和燃料喷嘴中的一个潜在局部阻塞。

方面15：方面14的方法，进一步包括：感测氧化剂压力；以及基于氧化剂压力和至少一个喷嘴温度，来确定氧化剂喷嘴的潜在局部阻塞。

方面16：方面13或14的方法，喷燃器进一步包括与主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道，以及确定主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀，该方法进一步包括：感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助氧化剂通道的氧化剂的比例；基于分级阀位置和至少一个喷嘴温度，来确定主要氧化剂通道的潜在局部阻塞。

方面17：方面13或14的方法，喷燃器进一步包括与主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道，以及确定主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀，该方法进一步包括：感测来自选自下者的位置的氧化剂压力：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要氧化剂通道中，以及在分级阀的下游在辅助氧化剂通道中；感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助氧化剂通道的氧化剂的比例；基于下者中的一个或多个处的氧化剂压力和分级阀位置，来确定主要氧化剂通道和辅助氧化剂通道中的一个的潜在局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要氧化剂通道中和在分级阀的下游在辅助氧化剂通道中。

方面18：方面13至17中的任一方面的方法，进一步包括：感测两个位置处的压力，一个在燃料通道、主要氧化剂通道和辅助氧化剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上；根据两个位置处的压力来确定流率；以及基于流率和两个位置中的至少一个的压力，来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

方面19：方面13至18中的任一方面的方法，进一步包括：感测喷燃器安装角度，喷燃器安装角度包括喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的至少一个；以及基于喷燃器安装角度，来确定喷燃器是否相对于燃炉的至少一个结构安装成期望定向。

方面19a：方面13至19中的任一方面的方法，其中，氧化剂通道为环形，并且包围燃料通道。

方面20：带监测的氧-燃料喷燃器，包括：燃料通道，其具有在末梢端处的燃料喷嘴和在远离末梢端处的燃料入口；包围燃料通道的主要氧化剂通道；温度传感器，其位于燃料通道的末梢端处的燃料喷嘴中，以感测燃料温度；燃料压力传感器，其位于燃料入口附近，以感测燃料压力；以及用于接收来自传感器的数据的仪器封罩。

方面21：方面19或20的带监测的喷燃器进一步包括：与主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道；确定主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀；氧化剂压力传感器，其位于分级阀的上游和/或下游，以感测氧化剂入口压力；以及分级阀位置传感器，其用于感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助氧化剂通道的氧化剂的相对比例。

方面22：方面20或21的带监测的喷燃器，进一步包括：用于接收来自传感器的数据的数据处理器，其中，数据处理器编程成基于接收自一个或多个传感器的数据，来确定存在或不存在异常喷燃器状况或传感器故障。

方面23：方面20至22的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：位置传感器，其用于感测喷燃器和可选地喷燃器安装到其上的部件的安装角度；其中，喷燃器的安装角度可用来进一步指示喷燃器是否相对于燃炉安装成期望定向和/或斜率。

方面24：方面20至24中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：在主要氧化剂通道上的与别个不同的标识器；其中，主要氧化剂通道标识器可用来标记数据，以达到分析目的。

方面25：方面20至24中的任一方面的带监测的喷燃器，仪器封罩包括：数据收集器，其编程成仅在要收集数据时，基于感测到的数据和定期安排的组合中的一个或两者，并且考虑到各个单独的传感器的具体要求，来对单独的传感器提供功率；以及发送器，其用于将来自数据收集器的传感器数据无线地发送到数据中心。

方面26：方面25的带监测的喷燃器，仪器封罩进一步包括：用于对数据收集器、传感器和发送器提供功率的本地功率产生系统。

方面27：带监测的氧-燃料喷燃器，包括：在第一反应剂喷嘴中终止的主要第一反应剂通道；在第二反应剂喷嘴中终止的主要第二反应剂通道；一个或多个传感器，其包括用于感测至少一个反应剂喷嘴的喷嘴温度的温度传感器；以及数据处理器，其编程成接收来自传感器的数据，以及基于接收到的数据的至少一部分，基于至少一个反应剂喷嘴温度的升高或降低来确定存在或不存在异常喷燃器状况，异常喷燃器状况包括主要第一反应剂通道和主要第二反应剂通道中的至少一个的潜在局部阻塞；其中，第一和第二反应剂中的一个是燃料，而第一和第二反应剂中的另一个是氧化剂。

方面28：方面27的带监测的喷燃器，其中，一个或多个传感器是用于感测第一反应剂喷嘴温度的喷嘴温度传感器，以及其中，数据处理器编程成基于第一反应剂喷嘴温度的升高或降低，来识别主要第一反应剂通道的潜在局部阻塞。

方面29：方面27或28的带监测的喷燃器，其中，数据处理器编程成至少部分地基于接收到的数据的至少一部分随时间的变化，来进行其确定。

方面30：方面27至29中的任一方面的带监测的喷燃器，一个或多个传感器进一步包括第一反应剂压力传感器，其位于主要第一反应剂通道中，以感测主要氧化剂压力；其中，数据处理器编程成基于主要第一反应剂压力和至少一个喷嘴温度的变化，来识别主要第一反应剂通道的潜在局部阻塞。

方面31：方面27至29中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：与主要第一反应剂通道间隔开固定距离的辅助第一反应剂通道；以及确定主要和辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀；一个或多个传感器进一步包括分级阀位置传感器，以感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助第一反应剂通道的第一反应剂的相对比例；其中，数据处理器进一步编程成基于分级阀位置和至少一个喷嘴温度，来确定存在或不存在主要第一反应剂通道的局部阻塞。

方面32：方面27至29中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：与主要第一反应剂通道间隔开固定距离的辅助第一反应剂通道；以及确定主要和辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀；一个或多个传感器进一步包括：第一反应剂压力传感器，其用于感测下者中的一个或多个处的第一反应剂压力：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要第一反应剂通道中和在分级阀的下游在辅助第一反应剂通道中；以及分级阀位置传感器，其用于感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助第一通道的第一反应剂的相对比例；其中，数据处理器进一步编程成基于分级阀位置和下者中的一个或多个处的第一反应剂压力，来确定存在或不存在主要第一反应剂通道和辅助第一反应剂通道中的一个的局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要第一反应剂通道中和在分级阀的下游在辅助第一反应剂通道中。

方面33：方面31和32中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：两个压力传感器，一个位于主要第一反应剂通道、主要第二反应剂通道和辅助第一反应剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上，压力传感器用于感测限流装置上游的压力、限流装置下游的压力，以及跨越限流装置的压差，压差指示流率；其中，数据处理器进一步编程成基于压差和限流装置的上游和下游中的一个的压力，来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

方面34：方面27至33中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：喷燃器块具有在燃炉附近的热面；以及喷燃器块温度传感器，其用于感测热面附近的喷燃器块温度；其中，数据处理器进一步编程成基于喷燃器块温度来确定存在或不存在喷燃器块过热和火焰不对称中的一个或多个。

方面35：方面27至34中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：用于感测喷燃器安装角度的位置传感器，位置传感器构造成感测喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的一个或多个；其中，数据处理器进一步编程成基于喷燃器安装角度来确定喷燃器是否相对于燃炉的至少一个结构安装成期望定向。

方面36：方面27至35中的任一方面的带监测的喷燃器，进一步包括：数据收集器，其编程成仅在要收集数据时，基于感测到的数据和定期安排的组合中的一个或两者，以及考虑到各个单独的传感器的具体要求，来对单独的传感器提供功率；发送器，其用于将来自数据收集器的传感器数据无线地发送到数据处理器；以及本地功率产生系统，其用于对数据收集器、传感器和发送器提供功率。

方面37：方面27至36中的任一方面的带监测的喷燃器，其中，第一反应剂通道为环形，并且包围第二反应剂通道。

方面38：方面27至37中的任一方面的带监测的喷燃器，其中，第一反应剂为燃料，并且第二反应剂为氧化剂。

方面39：方面27至37中的任一方面的带监测的喷燃器，其中，第一反应剂为氧化剂，并且第二反应剂为燃料。

方面40：确定氧-燃料喷燃器的运行状况的方法，氧-燃料喷燃器包括在第一反应剂喷嘴中终止的第一反应剂通道、在第二反应剂喷嘴中终止的主要第二反应剂通道，以及在燃炉附近具有面的喷燃器块，该方法包括：用一个或多个传感器感测喷燃器参数，传感器选自下者组成的组：温度传感器、压力传感器、流量传感器、位置传感器、角度传感器、接触传感器、加速计、光学传感器和它们的组合；比较感测到的参数与各个所述喷燃器参数的期望值，以确定存在或不存在喷燃器参数偏差；以及基于一个或多个喷燃器参数中存在的偏差，来确定异常喷燃器状况的存在。

方面41：方面40的方法，进一步包括：感测第一反应剂喷嘴温度和第二反应剂喷嘴温度中的至少一个；比较至少一个喷嘴温度与阈值温度；以及基于至少一个喷嘴温度的升高或降低，来确定第一和第二反应剂喷嘴中的一个的潜在局部阻塞。

方面42：方面40或41的方法，进一步包括：感测第一反应剂压力；以及基于第一反应剂压力和至少一个喷嘴温度来确定第一反应剂喷嘴的潜在局部阻塞。

方面43：方面40或41的方法，喷燃器进一步包括与主要第一反应剂通道间隔开固定距离的辅助第一反应剂通道，以及用于确定主要和辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀，该方法进一步包括：感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助第一反应剂通道的第一反应剂的比例；基于分级阀位置和至少一个喷嘴温度，来确定主要第一反应剂通道的潜在局部阻塞。

方面44：方面40或41的方法，喷燃器进一步包括与主要第一反应剂通道间隔开固定距离的辅助第一反应剂通道，以及用于确定主要和辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀，该方法进一步包括：感测来自选自下者的位置的第一反应剂压力：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要第一反应剂通道中和在分级阀的下游在辅助第一反应剂通道中；感测分级阀位置，分级阀位置指示被引导到主要和辅助第一反应剂通道的第一反应剂的比例；基于分级阀位置和下者中的一个或多个处的第一反应剂压力，来确定主要第一反应剂通道和辅助第一反应剂通道中的一个的潜在局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在分级阀的上游、在分级阀的下游在主要第一反应剂通道中和在分级阀的下游在辅助第一反应剂通道中。

方面45：方面40至44中的任一方面的方法，进一步包括：从两个位置感测压力，一个在第二反应剂通道、主要第一反应剂通道和辅助第一反应剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上；根据两个位置处的压力确定流率；以及基于流率和两个位置中的至少一个的压力，来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

方面46：方面40至45中的任一方面的方法，进一步包括：感测喷燃器安装角度，喷燃器安装角度包括喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的至少一个；以及基于喷燃器安装角度来确定喷燃器是否相对于燃炉的至少一个结构安装成期望定向。

方面47：方面40至46中的任一方面的方法，其中，第一反应剂通道为环形，并且包围第二反应剂通道。

方面48：方面40至47中的任一方面的方法，其中，第一反应剂是燃料，并且第二反应剂是氧化剂。

方面49：方面40至47中的任一方面的方法，其中，第一反应剂是氧化剂，并且第二反应剂是燃料。

在下面描述本发明的其它方面。

附图说明

图1A是用于插入到喷燃器块中的带监测的氧-油喷燃器的后视透视图。

图1B是如图1A中那样插入喷燃器块中的带监测的氧-油喷燃器的后视透视图。

图2是类似于图1A中的插入喷燃器块中的喷燃器但无监测能力的氧-油喷燃器的正视透视图。

图3是用于在如图1A中那样的带监测的氧-油喷燃器中使用的油喷管的后视透视图。

图4是油喷管的局部侧视图，其显示用于围绕传感器进入端口与油喷管保持油密封的O形环密封件。

图5是插入喷燃器块中的带监测的氧-油喷燃器的横截面图。

图6是显示示例性压力数据的图表，该压力数据比较了不同温度下的燃料油的油入口压力和雾化气体入口压力之间的差。

图7是显示示例性压力数据的图表，该压力数据比较了两种燃料油成分的油入口压力和雾化气体入口压力之间的差，并且显示了当喷嘴末梢部分地堵塞时，以及当发生温度漂移时，那些燃料油成分中的一种的差别。

图8是显示通信系统的构件的示意图，通信系统用于收集、发送和分析收集自喷燃器上的多个传感器的数据，以及将本地产生的功率提供给数据中心。

图9是用于插入到喷燃器块中的带监测的氧-气体喷燃器的后视透视图。

图10是如图9中那样的带监测的氧-气体喷燃器的部分剖开的后视透视图。

图11是插入喷燃器块中的带监测的氧-气体喷燃器的横截面图。

图12是如图9中那样的插入喷燃器块中的带监测的氧-气体喷燃器的后视透视图。

图13是示出喷燃器前面的阻碍对氧压力、天然气压力和喷燃器末梢温度的示例性影响的图表。

图14是示出喷燃器出口处的阻碍对氧压力、天然气压力和喷燃器末梢温度的示例性影响的图表。

图15是比较有或没有障碍置于喷燃器出口处的同一喷燃器中的氧压力波动的图表。

图16是示出氧压力的振动随燃烧速率和分级比而改变的图表。

图17A显示斜度(围绕垂直于纵向喷燃器轴线的轴线的角度偏差)和侧倾(围绕与纵向喷燃器轴线重合的轴线的角度偏差)，并且图17B显示斜度和侧倾对喷燃器面处的火焰冲击的影响，其中针对在无火焰冲击下的运行，斜度和侧倾标准化为零。

图18A和18B分别是安装在喷燃器块中的喷燃器的俯视图和正视图，其显示热电偶在喷燃器块中安装成网格，处于沿轴向的前部、中间和后部位置，以及沿侧向的左边、中间和右边位置。图18C显示在首先以100%的分级(温度曲线较平)燃烧，然后以0%的分级(向上倾斜的温度曲线)燃烧的未对齐喷燃器的侧向中间位置处的测得块温度。

图19是示出图1A中的氧-油喷燃器的燃料油喷管末梢温度、油压力和雾化压力的图表，其显示在清洁油喷嘴之前喷管温度随着时间的推移稳定升高，但油压力和雾化压力未显示同样明确的趋势。

图20是示出处于若干不同的氧分级比的图1A中的氧-油喷燃器的燃料油喷管末梢温度的图表。

具体实施方式

本文描述的喷燃器系统构造成能够检测异常喷燃器状况，而且还区分异常喷燃器状况与传感器失效，异常喷燃器状况可包括(但不限于)流道的局部阻塞、喷燃器的一部分过热和/或不恰当的安装定向。

图1A、1B、2和5描绘分级氧-油喷燃器10的实施例，其具有集成式传感器、功率供应和通信装备。图9、10和12描绘具有集成式传感器的分级氧-气体喷燃器310的实施例。虽然喷燃器(氧-油或氧-气体)的特定实施例在本文描述成带监测的喷燃器的示例性实施例，但相同或相似的通信装备和方法，以及针对特定喷燃器的构造、设计和运行模式定制的类似或相似的集成式传感器可在燃烧气态燃料、液体燃料或固体燃料与氧化剂的喷燃器上使用。特别地，除了特别与油燃烧有关的参数之外，诸如油和雾化气体入口压力，本文描述的所有参数和传感器都同样适用于用于燃烧任何燃料的喷燃器，包括气态燃料、运载气体中的固体燃料(例如石油焦)或液体燃料。

另外，在分级氧-燃料喷燃器中，燃料和氧化剂(例如氧)中的一个或两者分级，使得主流参与初始燃烧，同时辅助流参与远离喷燃器的延迟燃烧。例如，为了使氧化剂分级，确定氧化剂在主要氧化剂通道和辅助氧化剂通道之间的比例，其中辅助氧化剂供应到与主要氧化剂喷嘴(一个或多个)和燃料喷嘴(一个或多个)间隔开的至少一个辅助氧化剂喷嘴。这种分级可由主要和辅助氧化剂通道上游的分级阀实现，分级阀确定两个通道之间的一个进入氧化剂流的比例。备选地，可独立地控制，手动地控制或者通过单独的控制阀或固定限流器自动地通往主要和辅助氧化剂通道中的各个的流。在其它喷燃器中，可使用分级阀或单独的流控制器来使燃料分级，从而获得主要流和辅助流。另外，在一些喷燃器中，可使燃料和氧化剂两者分级。

功率供应优选是电池或本地功率产生装置，以使安装简便，以及避免与有线功率有关的可能的安全问题。传感器可包括(任何组合)温度传感器、压力传感器、密度传感器、流量传感器、位置传感器、角度传感器、接触传感器、加速计和光学传感器。

美国专利No.5,575,637，No.5,611,682，No.7,390,189、No.8,172,566和No.8,512,033描述了喷燃器的示例，诸如喷燃器10和喷燃器310，但无传感器，这些专利通过引用而整体地结合在本文中。

喷燃器10具有排出端51和入口端19。为了便于描述，排出端51有时在本文称为喷燃器10的前面或向前方向，而入口端19有时则称为喷燃器10的后面或向后方向。当喷燃器10安装在燃炉中时，排出端51面向燃炉的内部。

喷燃器10包括喷燃器块12、相对于燃炉位于喷燃器块12后面的喷燃器本体14，以及相对于喷燃器本体14位于后面的仪器封罩16。喷燃器本体14包括固定到喷燃器块12上的安装板53。喷燃器块12具有前面18，当安装好时，前面18面向燃炉。

喷燃器块12包括主要氧化剂通道30。在描绘的实施例中，主要氧化剂通道30具有伸长横截面形状，其长轴(限定宽度)比短轴(限定高度)更长。特别地，所描绘的主要氧化剂通道30具有带半圆形端部的长方形形状，并且宽高比为大约5至大约30。但是，在其它实施例中，主要氧化剂通道30可具有圆形、卵形、卵形长方形、长方形或其它形状。

油喷管20定位在主要氧化剂通道30内，并且在其排出端处具有油喷嘴22。在描绘的实施例中，油喷嘴是雾化喷嘴22。雾化喷嘴22基本被主要氧化剂通道30包围，使得从喷嘴22中排出的雾化燃料油在排出之后将立即与主要氧化剂流混合。优选地，油喷管20和喷嘴22是单独制造的部件，它们例如通过焊接而连结在一起，以与喷嘴形成一体喷管。在描绘的实施例中，油喷管20定位成在主要氧化剂通道30内基本居中，但要理解的是，油喷管20可位于非中心位置处，只要喷嘴22适于分配雾化油，以使其与主要氧化剂流充分混合供燃烧即可。备选地，对于氧-气体喷燃器，气态燃料通道可定位在主要氧化剂通道30内代替油喷管20。

喷燃器块12进一步包括与主要氧化剂通道30间隔开固定距离的辅助氧化剂通道40。在描绘的实施例中，辅助氧化剂通道40具有伸长横截面形状，它具有长轴(限定宽度)，长轴比短轴(限定高度)更长，这类似于主要氧化剂通道30。特别地，所描绘的辅助氧化剂通道40具有带半圆形端部的长方形形状，并且宽高比为大约5至大约30，这可与主要氧化剂通道30的宽高比相同或不同。辅助氧化剂通道40的长轴基本平行于主要氧化剂通道30的长轴。但是，在其它实施例中，第二氧化剂通道40可具有圆形、卵形、卵形长方形、长方形或其它形状，但优选地不必与主要氧化剂通道30的形状大致相同。

从主要氧化剂管道32对主要氧化剂通道30馈送氧化剂，主要氧化剂管道32定位在喷燃器本体14中，并且延伸到喷燃器块12的后部部分中。氧化剂通过一对氧化剂入口38馈送到氧化剂气室36中，氧化剂气室36又馈送到主要氧化剂管道32。扩散器34可定位在氧化剂入口38和氧化剂气室36之间，以在主要氧化剂流进入主要氧化剂管道32之前协助使其变直。

从辅助氧化剂管道42对辅助氧化剂通道40馈送氧化剂，辅助氧化剂管道42定位在喷燃器本体14中，并且延伸到喷燃器块12的后部部分中。喷燃器本体14中的分级阀48使由氧化剂入口38供应的一部分氧化剂改向到辅助氧化剂管道42中。用语“分级比”用来描述改向到辅助氧化剂管道42并且因而远离主要氧化剂管道32的氧化剂的比例。例如，在30%的分级比下，70%的氧化剂作为主要氧化剂流引导到主要氧化剂管道32(并且因而引导到主要氧化剂通道30)，并且30%的氧化剂作为辅助氧化剂流引导到辅助氧化剂管道42(并且因而引导到辅助氧化剂通道40)。

馈送到氧化剂入口38的氧化剂气体可为适合燃烧的任何氧化剂气体，包括空气、富氧空气和工业级氧。氧化剂优选地具有分子氧(O₂)，其含量为至少大约23摩尔%、至少大约30摩尔%、至少大约70摩尔%或至少大约98摩尔%。

油喷管20向后延伸通过喷燃器本体14且通过仪器封罩16。燃料油通过油入口26供应到油喷管20。由于燃料油的粘度原因，典型地还必须通过雾化气体入口28将雾化气体供应到油喷管20。雾化气体可为能够在燃料油离开喷嘴22时使其雾化的任何气体，包括空气、富氧空气或工业级氧。

可使用多个温度传感器来监测喷燃器构件的温度，以及帮助确定燃料入口状况。在图1A、1B、2和5的描绘的实施例中，诸如热电偶的温度传感器102嵌在油喷管20中的雾化喷嘴22中，以测量油喷管20的排出端处的温度。温度传感器102可为热电偶或任何其它适当的传感器。传感器102装配到喷嘴22的后侧中的盲孔中(未显示)。由于为了进行维护和更换，传感器102必须是可移除的，所以传感器102未焊接就位。连接到温度传感器102上的导线(未显示)沿着油喷管20延伸回到仪器封罩16。为了保护导线104免受磨损、过热，以及燃炉环境的其它恶劣状况，期望将导线包起来。但是，从制造的角度看，对油喷管20的大部分长度形成小直径孔是困难的。因此，导线优选地凹陷在沿着喷管的长度的通道106中，并且将鞘(未显示)定位在通道106上面以保护导线。在一个实施例中，鞘与喷管20的外壁匹配，以将导线和温度传感器102与燃炉环境密封开，以对导线和温度传感器102提供机械保护，以及限制在主要氧化剂通道30中且围绕油喷管20流动的主要氧化剂流的流扰动。

可将温度传感器置于喷燃器10的其它构件上，以监测运行参数，诸如喷燃器完整性、火焰稳定性、火焰位置。例如，一个或多个温度传感器110可安装在喷燃器块12中，在前面18或流道附近。温度传感器110优选设定成相对于前面18略微向后，以保护它们免受燃炉环境。温度传感器110可相对于主要氧化剂通道30居中，或者相对于短轴中心线偏移。而且可用来确定火焰是否冲击在喷燃器块12上，或者火焰是否关于油喷管20或主要氧化剂通道30而居中。温度传感器甚至可在喷燃器附近定位在燃炉的其它位置上，以监测燃烧状况。光学传感器还可或备选地用来监测来自块的光强度，块的辐射升高指示潜在火焰冲击。

油供给温度传感器112定位在油入口26附近的油流中，以监测供应到喷燃器10的油的温度。重要的是确保油流的粘度将使得能够恰当地进行油雾化，并且粘度随温度和油成分而改变。因此，对于任何特定油成分，可针对雾化来确定最佳温度范围。

油供给温度传感器112必须能够测量油入口温度，但优选地还定位成以便容许在不移除温度传感器112的情况下清洁喷管。在图4中的油喷管20的后部部分的描绘的实施例中，密封机构61设置在喷管20的后部部分处。密封机构61包括本体23和包围本体23的套管64，膛孔21沿纵向方向延伸通过本体23。密封机构61使得温度传感器112能够在喷管20中的流动的油流附近，但也不挡住喷管20的膛孔21，使得可清洁膛孔21，并且使得可在不移除温度传感器112的情况下从套管64移除本体23。本体23包括被承坐在O形环凹槽72中的两对O形环70前后包围的传感器井68，O形环70抵靠在套管64的内表面74上进行密封。进入开口69或多个这样的开口使得流过膛孔21的油能够进入传感器井68。

传感器端口67位于套管64中，并且温度传感器112固定到(例如通过螺纹或其它机构)传感器端口67中，以便使其感测末梢与套管64的内表面74齐平，或者相对于内表面74略微凹陷。实验已经显示，如显示和描述的那样安装的温度传感器112对于油入口温度变化的灵敏度适当。因此，温度传感器112能够测量膛孔21中的油温，或者至少在实验上已经显示可精确地表示油温的温度，同时容许从套管64移除本体23进行清洁，而不必干扰温度传感器112。

由于传感器井68围绕本体23的整个周边延伸，本体23可包括多个传感器端口67，以使得能够安装多个传感器。而且，可存在多个进入开口69，以在传感器井68中提供较一致的油。此布置允许油流接触温度传感器112，同时与套管64保持密封，以防止任何油泄漏。特别地，通过将温度传感器112安装成几乎与膛孔齐平，温度传感器112与指示当前油温的油接触。而且，由于齐平或几乎齐平，温度传感器112将不阻挡插入到油喷管20的膛孔21中的物理构件，以进行清洁，并且从油喷管20中移除本体23，以进行清洁。在一个实施例中，温度传感器112可装配有外凸式NPT配件，以与传感器端口67中的内凹式NPT螺纹匹配。

在描绘的实施例中，还在喷燃器10中安装压力传感器。压力传感器114定位在油入口26附近的油流中。压力传感器114可与温度传感器112安装在同一密封机构61中，其中压力传感器114位于不同的传感器端口中(未显示)。备选地，压力传感器114可与密封机构61安装在具有基本相同结构的单独密封机构中。

在图5的实施例中，压力传感器116安装在雾化气体入口28附近的雾化气体流中，并且压力传感器128安装在一个氧化剂入口38附近的或分级阀48上游的氧-气体室36中的氧化剂流中。如果期望，单独的氧化剂压力传感器可安装在主要氧化剂管道32和辅助氧化剂管道42中的各个中，以检测供应到喷燃器块12中的各个氧化剂通道30和40的氧化剂的压力。压力传感器可位于仪器封罩16的内部或外部，并且通过电缆而连线，以实现功率供应和信号传输。

如显示的那样，仪器封罩16包括电池端口81和用于无线地传送数据的发送器(天线)62。

注意，与前述类似的构造可用来安装其它传感器，以监测任何供给流。

在图1A至5的描绘的实施例中，喷燃器10还具有在分级阀48上的位置传感器或旋转传感器124，以检测分级百分比。旋转传感器124可为霍耳效应型传感器、加速计型传感器、电位计、光学传感器，或者可指示旋转位置的任何其它传感器。额外的位置和角度传感器可用来确定喷燃器本体14相对于燃炉或喷燃器块12的位置和/或角度、喷管20相对于喷燃器本体14或喷燃器块12的位置和/或角度、喷管20的插入深度，以及可与喷燃器10的运行有关的任何其它角度或位置。

例如，油喷管20上的位置传感器可用来检测和检验正确插入深度，以及记录用于跟踪性能的信息。喷燃器10上的角度传感器可用来确保喷燃器恰当地安装。这可用于确保喷燃器抵靠着安装板恰当地承坐，以承坐正作用密封件。此外，有时相对于水平方向以给定角度安装喷燃器是合乎需要的。其它传感器，诸如喷燃器和安装板之间的接触传感器，可用来确保将喷燃器恰当地安装到安装板上。通过使用一个或多个这样的传感器(优选至少两个)，喷燃器可检查其安装，以确保它没有微开，并且确实与两个传感器(例如，顶部传感器和底部传感器，或者左边的传感器和右边的传感器，或者所有四个位置)接触。

额外的连接端口可位于油喷管20、喷燃器本体14和/或喷燃器块12上，以使得额外的外部传感器或其它信号能够连接到数据收集器上，以对数据指示器进行传输。

在图1A至5的系统(或类似地，图9至12的系统)的一个实施例中，一个或多个喷燃器构件具有与别个不同的标识器。特别是对于油喷燃器10，本体14和各个油喷管20可各自具有与别个不同的标识器。这是有用的，因为油喷管可与喷燃器本体分开，而且可切换到不同的喷燃器本体。通过在喷燃器本体和喷管上结合与别个不同的标识器，与喷管共同移动的仪器盒中的通信装备可识别它连接到哪个喷燃器本体上，以进行历史数据归档、趋势分析和其它原因。这个标识器可为RFID、一种类型的无线发送器、条形码、单线硅序列号、与别个不同的电阻、编码标识器或任何其它标识器件。

测量油压力可提供关于油喷管的流阻(例如，由于焦化或者一些其它阻碍而减小的流域将使压力升高)、油的流率，以及油的粘度(随温度和成分而改变)的信息。当与其它信息(例如，油温、油流率、喷燃器末梢温度和数据趁势)结合时，油压力信息很可能对于检测油喷管的维护需求更有用。

测量雾化氧化剂压力还提供关于油流率和阻力的信息，并且因此与油压力有关，但典型地是不相同的，并且提供信息的另一个要素。所有这些仪器都位于油喷管上的仪器盒内。

氧压力测量提供关于氧流率、流阻(即，可发生的阻碍)和分级阀位置的信息。

仪器封罩16(在图1A和1B中显示为部分剖开)密封且被隔离，以保护容纳在其中的仪器免受燃炉环境的灰尘和热的影响。仪器封罩定位成靠近喷燃器10的后部19，以降低接收自燃炉的辐射热能量。仪器封罩16至少包括数据收集器60、功率供应和发送器62，发送器62将来自数据收集器的数据发送到位于本地或远处的数据接收器200(可收集和显示来自多个喷燃器的数据)。在一个实施例中，发送器62结合到数据收集器60中。数据处理器处理来自所有传感器的数据，并且可结合到数据收集器60中(例如，数据处理器66)，位于仪器封罩316中与数据收集器60分开(例如，数据处理器166)，或者位于远程位置与数据接收器200结合或分开(例如，数据处理器266)。

在图9、10、11和12中描绘的实施例中，喷燃器310具有排出端351和入口端319。为了方便描述，排出端351在本文有时称为喷燃器310的前部方向或向前方向，而入口端319有时则称为喷燃器310的后部方向或向后方向。当喷燃器310安装在燃炉中时，排出端351面向燃炉的内部。

喷燃器310包括喷燃器块312、相对于燃炉定位在喷燃器块312后面的喷燃器本体314，以及相对于喷燃器本体314定位在后面的仪器封罩316。喷燃器本体314包括固定到喷燃器块312上的安装板353。喷燃器块312具有前面318，当安装好时，前面318面向燃炉。

喷燃器310包括主要氧化剂通道330。在描绘的实施例中，主要氧化剂通道330具有伸长横截面形状，它具有长轴(限定宽度)，长轴比短轴(限定高度)更长。特别地，所描绘的主要氧化剂通道330具有带半圆形端部的长方形形状，并且宽高比为大约5至大约30。但是，在其它实施例中，主要氧化剂通道330可具有圆形、卵形、卵形长方形、长方形或其它形状。主要氧化剂通道在其排出端处具有主要氧化剂喷嘴333。

燃料通道320定位在主要氧化剂通道330内，并且在其排出端处具有燃料喷嘴322。燃料喷嘴322基本被主要氧化剂喷嘴333包围，使得从燃料喷嘴322中排出的燃料将在排出之后立即与来自氧化剂喷嘴333的主要氧化剂流混合。在描绘的实施例中，燃料通道320具有伸长横截面形状，它具有长轴(限定宽度)，长轴比短轴(限定高度)更长。特别地，所描绘的燃料通道320具有带半圆形端部的长方形形状，并且宽高比为大约5至大约30。但是，在其它实施例中，燃料通道320可具有圆形、卵形、卵形长方形、长方形或其它形状。在描绘的实施例中，燃料通道320定位成在主要氧化剂通道330内基本居中，但要理解的是，燃料通道320可位于非中心位置上，只要燃料喷嘴322适于分配燃料，以使其与主要氧化剂流充分混合以进行燃烧即可。燃料通道320的形状优选(但不是必要的)与主要氧化剂通道330大致相同。

喷燃器310进一步包括与主要氧化剂通道330间隔开固定距离的辅助氧化剂通道340。在描绘的实施例中，辅助氧化剂通道340具有伸长横截面形状，它具有长轴(限定宽度)，长轴比短轴(限定高度)更长，这类似于主要氧化剂通道330。特别地，描绘的辅助氧化剂通道340具有带半圆形端部的长方形形状，以及大约5至大约30的宽高比，这可与主要氧化剂通道330的宽高比相同或不同。辅助氧化剂通道340的长轴基本平行于主要氧化剂通道330的长轴。但是，在其它实施例中，第二氧化剂通道340可具有圆形、卵形、卵形长方形、长方形或其它形状，并且形状优选(但不是必要的)与主要氧化剂通道330大致相同。

从主要氧化剂管道332对主要氧化剂通道330馈送氧化剂，主要氧化剂管道332定位在喷燃器本体314中，并且延伸到喷燃器块312的后部部分中。氧化剂通过一对氧化剂入口338馈送到氧化剂气室335中，氧化剂气室335又供给主要氧化剂管道332。扩散器334可定位在氧化剂入口338和氧化剂气室335之间，以在主要氧化剂流进入主要氧化剂管道332之前协助使其变直。

从辅助氧化剂管道342对辅助氧化剂通道340馈送氧化剂，辅助氧化剂管道342定位在喷燃器本体314中，并且延伸到喷燃器块312的后部部分中。喷燃器本体314中的分级阀348使由氧化剂入口338供应的一部分氧化剂改向到辅助氧化剂管道342。用语“分级比”用来描述氧化剂的比例，使氧化剂改向到辅助氧化剂管道342，并且因而远离主要氧化剂管道332。例如，在30%的分级比下，70%的氧化剂作为主要氧化剂流引导到主要氧化剂管道332(并且因而引导到主要氧化剂通道330)，并且30%的氧化剂作为辅助氧化剂流引导到辅助氧化剂管道342(并且因而引导到辅助氧化剂通道340)。

馈送到氧化剂入口338的氧化剂气体可为适合燃烧的任何氧化剂气体，包括空气、富氧空气和工业级氧。氧化剂优选地具有分子氧(O₂)，其含量为至少大约23摩尔%、至少大约30摩尔%、至少大约70摩尔%或至少大约98摩尔%。

燃料通道320向后延伸通过喷燃器本体314且通过仪器封罩316。燃料通过燃料入口326供应到燃料通道320。

虽然本文描述的实施例对氧化剂流分级且包括主要氧化剂通道330、辅助氧化剂通道340和燃料通道320，但可使用具有相似物理结构的相似喷燃器，其对燃料流分级且包括主要燃料通道、辅助燃料通道和氧化剂通道。更一般而言，可将喷燃器描述成燃烧第一反应剂(它是燃料和氧化剂中的一个)和第二反应剂(它是燃料和氧化剂中的另一个)，喷燃器包括主要第一反应剂通道、辅助第一反应剂通道和第二反应剂通道。

可使用多个传感器来监测喷燃器构件的参数。在图9、10、11和12的描绘的实施例中，显示了多个传感器用于监测和控制喷燃器运行。

温度传感器可置于喷燃器310本身上或其中，或者置于喷燃器310的构件上，或者置于燃炉的其它部分中。例如，喷燃器310上的温度传感器可监测运行参数，诸如喷燃器完整性、火焰稳定性、火焰位置，而燃炉中的温度传感器则可测量在喷燃器燃烧之前、燃烧期间、之后的温度，以提供关于热传递速率和来自喷燃器的热分布的信息。传感器可为任何类型，包括(无限制)热电偶和光学(例如红外)传感器。

在图11的描绘的实施例中，温度传感器372安装在主要氧化剂通道330中，在氧化剂喷嘴333处或其附近，以监测主要氧化剂通道330或氧化剂喷嘴333的温度。备选地或者与氧化剂传感器结合起来，温度传感器372可安装在燃料通道320中，在燃料喷嘴322处或其附近，以监测燃料通道320或燃料喷嘴322的温度。在其它实施例中，温度传感器可安装在喷燃器块312中，在前面318或流道附近。在图10中显示与两个温度传感器372的连接点。当安装在喷燃器面318中时，温度传感器372优选设定成相对于前面318略微向后，以保护它们免受燃炉环境的影响。温度传感器372可相对于主要氧化剂通道330或燃料通道320居中，或者相对短轴中心线偏移。而且可用来确定火焰是否冲击在喷燃器块312上，或者火焰是否关于燃料通道320或主要氧化剂通道330居中。温度传感器甚至可定位在燃炉的在喷燃器附近的其它位置上，以监测燃烧状况。光学传感器还可或备选地用来监测来自块的光强度，来自块的光辐射升高指示潜在火焰冲击。

在图11和12的描绘的实施例中，压力传感器安装在喷燃器310中。压力传感器380定位在燃料通道320中，以测量燃料喷嘴322上游的燃料压力。另一个压力传感器376安装在一个氧化剂入口338附近的或者在分级阀348上游的氧-气体室335中的氧化剂流中，以测量分级阀上游或扩散器334上游的氧化剂压力，以测量扩散器334上游的氧化剂入口压力。如果期望，可将单独的氧化剂压力传感器安装在各个主要氧化剂管道332(压力传感器378)和/或辅助氧化剂管道342(压力传感器379)中，以测量供应到喷燃器块312中的氧化剂通道330和340中的任一个或它们两者的氧化剂的压力。压力传感器378和379位于扩散器334的下游，并且它们中的一个或两者可与压力传感器376共同用来基于跨越扩散器334的压降来确定流率。压力传感器可位于仪器封罩316的内部或外部，并且通过电缆而连线，以进行功率供应和信号传输。喷燃器310可进一步包括密度传感器388，例如美国专利公开No.2014/0000342中描述的那样，密度传感器388安装在燃料通道320(如显示的那样)和/或主要氧化剂通道330(未显示)中。

如显示的那样，仪器封罩316包括用于容纳本地功率供应(例如，电池)的电池端口382，以对仪器封罩116中的构件和多个传感器提供功率。仪器封罩316进一步包括用于无线地传送数据的发送器(天线)62。封罩316还包括位置和角度感测设备370，它测量角度，如图17A中显示和下面进一步详细论述的那样。这样的位置和角度传感器可用来确定喷燃器本体314相对于燃炉或喷燃器块312的位置和/或角度，以及可与喷燃器310的运行有关的任何其它角度或位置。另外，喷燃器310还具有在分级阀348上的位置传感器或旋转传感器384，以检测分级百分比。旋转传感器384可为霍尔效应型传感器、加速计、型传感器、电位计、光学传感器，或者可指示旋转位置的任何其它传感器。仪器封罩316还可包括LED386，或者用于照亮喷燃器310的内部和/或用于指示喷燃器运行状态的其它光源。

氧压力测量提供关于氧流率、流阻(即，可发生的潜在阻碍)和分级阀位置的信息。燃料压力测量提供关于燃料流率和流阻(即，可发生的潜在阻碍)的信息。在下面进一步详细论述与这些传感器有关的数据的解释和使用。

在图9至12的描绘的实施例中，喷燃器310还具有在分级阀348上的位置传感器或旋转传感器384，以检测分级百分比。旋转传感器384可为霍尔效应型传感器、加速计类型传感器、电位计、光学传感器，或者可指示旋转位置的任何其它传感器。额外的位置和角度传感器可用来确定喷燃器本体314相对于燃炉或喷燃器块312的位置和/或角度，以及可与喷燃器310的运行有关的任何其它角度或位置。

仪器封罩316类似于上面论述的仪器封罩16，并且被密封和隔离，以保护容纳在其中的仪器免受燃炉环境的灰尘和热的影响。仪器封罩定位成靠近喷燃器310的后部319，以减少接收自燃炉的辐射热能量。仪器封罩316至少包括数据收集器60、功率供应和发送器62，发送器62将来自数据收集器的数据发送到位于本地或远处的数据接收器200(可收集和显示数据多个喷燃器)。数据处理器处理来自所有传感器的数据，并且可结合到数据收集器60中(例如，数据处理器66)，位于仪器封罩316中与数据收集器60分开(例如，数据处理器166)，或者位于远程位置处与数据接收器200结合或分开(例如，数据处理器266)。

功率供应用来对压力传感器、数据收集器和发送器和需要功率的任何其它传感器和装备提供功率。优选地，功率供应由本地电池提供功率，本地电池可通过或不可通过局部能量采集或功率产生充电，以避免必须将外部功率接线到仪器封罩316上。例如，本地功率产生可包括使用温度梯度、质量流、光、感应或其它手段来产生足够的功率，以支持传感器和仪器封罩316中的其它相关联的装备。

图8是用于操作喷燃器数据的示例性系统的示意图，要理解的是，硬件、固件和软件的多个备选组合可构造和组装成实现相同功能。一个或多个喷燃器10、310可安装在燃炉中，各个喷燃器10、310分别具有仪器封罩16、316，如上面描述的那样。在图8中，多个喷燃器10、310安装在燃炉中。各个仪器封罩16、316包含：数据收集器60，其用于收集和聚集由喷燃器10上的各个传感器产生的数据；以及发送器62，其用于发送来自数据收集器60的数据；以及其它构件，诸如功率供应(未显示)。数据收集器60可编程成通过硬件、固件和软件中的一个或多个来单独或共同地执行特定用途的功能。数据收集器60可包括整体式数据处理器66，或单独数据处理器166可位于仪器封罩16、316中。

在示例性实施例中，各个喷燃器10、310处的数据收集器60使用可高度配置的无线智能传感器节点(WIN)来聚集关于那个喷燃器10、310的数据。数据收集器60对与喷燃器10相关联的多个传感器提供功率，并且编程成将3.2V和6V之间的电池电压转换成例如各个传感器所需的正确电压(例如，12V)。电池电压可由安装在本地的电池供应，电池是可更换的，或者可由本地产生的功率充电。在一个实施例中，传感器发送模拟输出信号，通过模数转换器读取模拟输出信号，模数转换器具有可编程增益放大器，以考虑到各个传感器的输出范围。在另一个实施例中，传感器基于各个传感器的输出范围，发送已经缩放或可缩放的数字输出信号。

数据收集器60还能够读取数字传感器或指示器，诸如序列号。内部温度传感器允许监测周围温度，并且因而监测热电偶的冷接点补偿。内部加速计允许测量节点的空间方位角度(并且因此测量与其附连的部件的空间方位角度)。高级功率管理用来最大程度地增加电池寿命。特别地，数据收集器60编程成当进行测量时，基于感测到的状况的组合或常规安排，来对传感器提供功率。

考虑到所获得的放大器增益、冷接点补偿，以及任何其它有关因素，传感器测量得到巩固，并且传感器测量优选通过无线链路发送到数据接收/处理中心200。在示例性实施例中，无线链接使用2.4GHzISM带和802.15.4标准作为其物理层和媒体访问控制(MAC)。但是，可使用现在已知或今后开发的适合运行环境的任何其它无线链路。协议使用星形网络拓扑结构。备选频率和协议是可行的，包括(无限制)网状网络拓扑结构。选择2.4GHz带，因为它是世界性ISM带，而大多数其它ISM带则是国家特有的。与节点的无线链路是双向的，以允许无线地构造节点。为了实现可靠目的，可在传输之前对数据加密。数据可从数据收集器60直接发送到数据中心200，或者通过一个或多个Wi-Fi或其它转发器间接地发送到数据中心200，这取决于喷燃器10、310和数据中心200之间的距离和信号路径。

数据中心200构造成接收来自单独的喷燃器10、310的数据，而且还可构造成将数据发送到基于云的服务器，基于云的服务器然后可通过互联网或其它网络来服务于数据，提供警报，以及执行任何其它计算功能。数据中心200可为单件硬件或多个共同运行的硬件部件，它们构造和编程成执行本文描述的所有期望功能。数据中心200还可包括在喷燃器处或其附近的数据显示器(未显示)，数据显示器使用具有显示模块的伴随硬件部件。数据中心200可包括数据处理器266，或者可连接到数据处理器266上。

电功率可由本地功率产生系统供应到数据收集器60。图8显示示例性本地功率产生系统208对数据中心200提供电功率。注意，也可采用类似布置来对数据收集器60提供在本地产生的电功率。在描绘的实施例中，本地功率产生系统208包括可充电电池206或超级电容器和能量采集器204。可充电电池206可包括例如一个或多个锂离子电池等。电池206的充电和放电由电池监督器202控制，电池监督器202作为集线器定位在数据中心200、电池206和能量采集器204之间。电池监督器202可构造成执行多个功能，单独或以组合的方式包括(但不限于)下者中的一个或多个：调节流到和流出电池206和能量采集器204的功率、进行最大功率点跟踪以最大程度地提高来自能量采集器204的采集能量效率，以及容许数据收集器60仅在电池206中可用的能量足够时才开启。本文描述的本地功率产生系统208可用来分别对一个或多个数据中心200和/或位于各个喷燃器10、310处的单独的数据收集器60提供功率，并且/或者一个本地功率产生系统可对一个或多个附近的数据收集器60提供功率。这些本地功率产生系统可运行来在低用量时期期间存储功率，以及在高用量时期期间释放功率，从而最大程度地降低能量采集器的所需容量。另外，类似的本地功率产生系统208可用来对一个或多个数据中心200提供功率。

高级功率管理帮助确保系统以有限电池或本地产生的功率供应在长期运行。功率供应到无线智能传感器节点(WIN)，其可高度配置成对各个不同的传感器提供正确的所需电压。此外，WIN在单独的传感器不使用时智能地关闭其功率，在使用中收集来自传感器的数据，以及按可配置的时间间隔发送数据。指示器光显示系统的状态，而且还提供警报。由于仅在传感器使用时对其提供功率(例如，按预定时间轮转，以获得定期测量)，这节约来自功率供应的功率。但已经确定的是，一些传感器，包括(但不限于)压力传感器，不可在被提供功率之后立即提供可靠数据，而且对于仅被提供功率少量时间的响应不佳。因此，系统需要慎重选择传感器和WIN的特定构造，来使被提供功率和断开功率循环与各个传感器的运行要求匹配。

数据收集器60接收来自所有传感器的信号，并且发送器62将收集到的信号数据发送到数据指示器，其中用户可观察被测量的多个参数的状态。数据收集器60还可包括数据处理器66或166，或者可通过发送器将收集到的信号数据发送到单独的数据处理器266。

通过单独和共同测量喷燃器及其构件的多个温度、压力和位置，以及来自其它相关联的装备(包括流控制滑道(skid))的供给流和输入，可提供有价值的信息，有价值的信息使得操作者能够仅在需要时执行预防性维护，以及避免代价高的不合需要的失效或停机。在一个实施例中，位置传感器可包括GPS或其它本地三角测量位置指示器，以确定喷燃器和/或其构件的安装位置。备选地，可使用任何目前已知或新开发的方法来确定位置。

在氧-油喷燃器的一个示例中，高油末梢温度以及高于期望油压力和雾化气体压力可指示油喷嘴堵塞或者开始阻塞。这警告操作者，应当立即执行维护，使得末梢不在热燃炉中烧坏。如图19中显示的那样，与仅仅压力相比，末梢温度可更好地指示喷嘴需要清洁。在示出的示例中，除了喷嘴清洁之前和之后的末梢温度之外，监测油压力和雾化空气压力。虽然末梢温度升高相当一致，但压力变化随时间的推移不那样明确，从而使得单独基于压力来确定油喷嘴清洁需要更加困难。在清洁油喷嘴之后，末梢温度急剧下降，并且压力也急剧改变。但是单单基于末梢温度可能不可靠，因为除了喷管喷嘴寿命之外，存在影响末梢温度的其它因素。例如，图20显示监测当改变氧-油喷燃器的氧分级水平时的喷管末梢温度的结果。这里分级水平和末梢温度之间的直接相互关联是显而易见的。因此为了可靠地解释数据，多种信息是优选的。通过结合分级水平、喷管历史、压力和温度，准确地确定何时需要清洁油喷嘴是可行的。

喷管或燃料喷嘴末梢温度也可为燃烧稳定性或火焰根部与喷燃器的接近度的指示。但是，如上面提到的那样，了解其它喷燃器状况对于准确地解释燃料喷嘴温度变化的可能原因是重要的。

油入口压力和雾化气体入口压力之间的差可提供期望燃烧速率的估计，因为对于给定燃烧速率，油和雾化气体之间存在期望压差。但是，这个燃烧速率估计可受到堵塞的影响，如在图19中看到的那样。备选地，或者与测量油和雾化气体压力之间的差结合起来，氧入口压力和分级阀位置可用来基于假设化学计量学来计算燃烧速率，而且此测量典型地不受油喷嘴堵塞的影响。所以对于任何燃烧速率，如果油和雾化气体之间的压差超过期望(考虑到基于测得油温和已知或假设成分的油粘度)，则这指示正在发生一些堵塞且需要维护。

图6比较三个不同油温下的已知燃料油成分的油入口和雾化气体入口压力之间的压差，其随燃烧速率而改变。在所有情况下，雾化喷嘴都是清洁且畅通的。如可从数据看到的那样，对于温度较低的油，压差在所有燃烧速率下较大，其中压差在较高的燃烧速率下在绝对和相对方面都变得较大。测试已经显示此压差是比仅仅油入口压力更好地指示雾化喷嘴的健康状况。

图7在与图6相同的轴线上比较175℉下的三种情形：三角形数据点表示第一燃料，而且是与图6上的三角形数据点相同的数据；圆形数据点表示在清洁雾化喷嘴的情况下，在相同温度状况下具有粘性更高的成分的第二燃料；并且菱形数据点表示第一燃料，但其流过部分被阻碍的雾化喷嘴。可清楚地看到，第二燃料由于其粘度较高而展现比粘度较低的第一燃料高得多的压差(油入口压力和雾化气体压力之间)，而且当雾化喷嘴部分地被阻碍或堵塞时，压差显著上升。另外，当温度不合需要地改变时，在雾化喷嘴的温度漂移期间出现图表的右上方的菱形数据点，从而显示考虑到辅助作用的多变量监测也可用作所有传感器和系统的恰当运行的内部检查。

另外，使用对燃烧速率的任何估计(但是确定的)会提供期望油压力。如果油压力高于期望油压力，则正在发生一些堵塞，或者油粘度比期望的更低。比期望更高的油压力以及油入口温度将帮助确定油粘度是否低，或者油喷嘴是否部分地堵塞。

如果油压力如期望的那样，并且入口油温度如期望的那样，则较高的末梢温度可指示末梢插入得比设计更深，或者火焰不在期望的地方(参见下面以得到示例)。因此，清楚的是，需要确认多个测得参数之间的复杂的相互影响，例如，末梢温度升高或者低于期望油压力或者高于期望油压力的原因。注意，除了比较各个喷燃器上的这些参数与例如历史或预测数据之外，还可根据喷燃器的不同来比较这些参数，以检测一个喷燃器的异常运行，而且这些参数可与其它装置数据结合起来。这个确定可包括多变量分析，例如在Neogi,D等人的“ANewParadigminRealTimeAssetMonitoringandFaultDiagnosis(实时资产监测和故障诊断的新范例)”中描述的那样，2013年AIChE年会，会议论文演说No.268b(2013年11月5日)。

在另一个示例中，高于期望氧化剂压力或压力波动升高可指示喷燃器块中的氧化剂流域减小。例如，图15显示有和没有障碍的氧化剂压力的数据，并且指示有障碍的压力波动大约2倍于至大约6倍于有障碍的压力波动的幅度。另外，有障碍的平均氧压力也高于无障碍。

期望氧化剂压力可由其它测得变量(包括流控制滑道数据)确定。氧化剂压力随氧化剂流量(或者对于第一近似，已知化学计量的燃烧速率)和分级阀位置改变，如图16中显示的那样。通过基于测得油压力(假设清洁油喷嘴)或天然气压力或者根据上面描述的方法来估计氧化剂流量，存在基于分级阀位置的期望氧化剂压力。为了更准确地确定期望氧化剂压力，可为有用的是例如也通过氧化剂流量计确定氧化剂流率，或者使用喷燃器燃烧速率(可使用前面描述的方法确定)和化学计量，或者通过测量跨越图11中显示的已知限流装置(扩散器334)的压降，来推断氧化剂流率。

如果氧化剂压力高于期望氧化剂压力，则可指示氧化剂的流域减小，这是因为喷燃器块开口或一些其它开口被阻碍。喷燃器块开口可由于落到块面、渣料或可能飞溅或滴落到喷燃器块上的其它材料上而部分地堵塞。如果这种局部阻碍发生但未检测的，则它可导致喷燃器和/或喷燃器块失效，所以在发生这种失效之前进行检测是重要的。

在显示障碍的影响的另一个示例中，除了喷燃器喷嘴末梢温度之外，图14显示在喷燃器块的热面附近有和没有障碍的天然气和氧压力。在这个示例中，障碍在三个不同的时间置于喷燃器块的热面附近(标为D4、D5和D6)。在各种情况下，喷嘴末梢温度降低(鉴于喷燃器火焰冲击在块出口处的障碍上，这是不合需要的结果)，并且天然气压力和氧化剂压力两者都升高。

在图13中的类似示例中，障碍在两个不同的燃烧速率下的三个不同的时间置于喷燃器的热面附近(标为在高燃烧速率FR1下的D1，以及在较低的燃烧速率FR2下的D2和D3)。当与图14比较时，对于第一两个障碍D1和D2看到类似的结果，但对于第三障碍D3，检测喷嘴末梢温度最初降低，然后升高。已经注意到，喷嘴末梢温度的方向变化取决于喷燃器和正要燃烧的燃炉的运行状况。因此有利的是使用不止一个传感器来识别存在妨碍喷燃器正常运行的障碍。

在另一个示例中，安装在喷燃器块的面附近或者气体流路径附近的一个或多个温度传感器可用来检测火焰偏转，例如通过比较氧化剂和燃料的出口上方和下方的喷燃器块温度，或者比较氧化剂和燃料的出口左边和右边的喷燃器块温度。关于顶部(主要氧化剂和燃料)出口(与辅助氧化剂出口相比)，这些测量可为特别有用的。图18C显示关于未对齐喷燃器燃烧的喷燃器块中的温度测量。在这个示例中，三个热电偶嵌在喷燃器块中，热电偶定位成与块热面相距三个不同的距离：前部、中间和后部。当冲击开始时，所有三个位置的测得温度升高。温度升高幅度随实际火焰冲击的位置改变，从而展现多个温度测量值，其肯定地识别初始阶段中的火焰冲击，并且尽可能快地识别。

在另一个示例中，分级阀位置本身可用来确定喷燃器设定得到优化，并且在喷燃器设定有变化时，操作者/工程师知道。典型地，在启动或试运转期间设定分级阀位置，以针对特定燃炉和过程来优化喷燃器性能。分级阀位置通常在启动之后不会改变。但是，有时分级阀可意外或有意地转到非最佳位置，而且重要的是识别这种状况，以确保喷燃器如期望的那样运行。

在另一个示例中，入口油温度以及很有能密度可用来估计雾化喷嘴处的油粘度。粘度取决于油的成分，所以入口油温度本身不可确定粘度，但可提供关于粘度的信息，尤其是当与入口油压力(随粘度改变)以及很可能密度结合起来时。这将让操作者知道入口温度是否合适，以及当与压力数据结合起来时，很可能知道油成分是否已经改变。

在另一个示例中，位置和角度传感器可提供关于喷燃器的定向的信息，以及喷燃器是否安装恰当，包括喷燃器是水平的，还是相对于燃炉壁处于期望斜率或者角度。为了达到这个目的，加速计、陀螺仪或其它装置或装置的组合可用来确定喷燃器或喷燃器的部件的安装角度。了解了相对于喷燃器壁的喷燃器角度，以及很可能了解了其它描述喷燃器和/或喷燃器块的位置的有关角度(例如，燃炉壁、喷燃器块、喷燃器安装装置或多个装置的角度)可用来帮助确定喷燃器是否安装恰当。喷燃器未对齐可导致喷燃器或喷燃器块过早失效。例如，如图17B中显示的那样，喷燃器相对于喷燃器块和安装板的角度在斜度和侧倾两个方向上改变，点燃喷燃器，以检查喷燃器块上的火焰冲击。如本文所用，斜度指示围绕垂直于喷燃器的纵向轴线的轴线的旋转，使得喷燃器的热面相对于喷燃器的后部上下枢转；并且侧倾指示围绕与喷燃器的纵向轴线重合的轴线旋转，使得在喷燃器围绕其轴线旋转时，喷燃器面的平面保持相同(参见图17A)。当喷燃器喷嘴安装成平行于喷燃器块中的流道时，未发现火焰冲击。当喷燃器喷嘴的角度的平行有大约2度的偏差时，发生火焰冲击。

在另一个示例中，监测可帮助使喷燃器的运行状况优化，以减少污染形成，诸如氧化氮(NOx)，以及通过减少或消除碳黑来最大程度地提高火焰品质。

本发明的范围在示例中公开的特定方面或实施例中不受限制，示例意于说明本发明的几方面和在功能上相同的任何实施例都在本发明的范围内。除了本文显示和描述的那些之外，本发明的各种修改将对本领域技术人员变得显而易见，而且意于落在所附权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种带监测的氧-燃料喷燃器，包括：

燃料通道，其在燃料喷嘴中终止；

主要氧化剂通道，其在氧化剂喷嘴中终止；

一个或多个传感器，其包括喷嘴温度传感器，以感测氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个；以及

数据处理器，其编程成接收来自所述传感器的数据，以及基于接收到的数据的至少一部分，基于所述氧化剂喷嘴温度和所述燃料喷嘴温度中的至少一个的升高或降低来确定存在或不存在异常喷燃器状况，所述异常喷燃器状况包括所述主要氧化剂通道和所述燃料通道中的至少一个的潜在局部阻塞。

2.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述数据处理器编程成至少部分地基于所述接收到的数据的至少一部分随时间的变化来进行其确定。

3.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述一个或多个传感器进一步包括氧化剂压力传感器，所述氧化剂压力传感器位于所述主要氧化剂通道中，以感测主要氧化剂压力；

其中，所述数据处理器编程成基于所述燃料喷嘴温度和所述氧化剂喷嘴温度中的至少一个和所述主要氧化剂压力的变化，来识别所述主要氧化剂通道的潜在局部阻塞。

4.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

辅助氧化剂通道，其与所述主要氧化剂通道间隔开固定距离；以及

分级阀，其用于确定所述主要和辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例；

所述一个或多个传感器进一步包括用于感测分级阀位置的分级阀位置传感器，所述分级阀位置指示被引导到所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道的氧化剂的相对比例；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述燃料喷嘴温度和所述氧化剂喷嘴温度中的至少一个和所述分级阀位置，来确定所述主要氧化剂通道存在或不存在局部阻塞。

5.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

辅助氧化剂通道，其与所述主要氧化剂通道间隔开固定距离；以及

分级阀，其用于确定所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例；

所述一个或多个传感器进一步包括：

氧化剂压力传感器，其用于感测下者中的一个或多个处的氧化剂压力：在所述分级阀的上游、在所述分级阀下游在所述主要氧化剂通道中，以及在所述分级阀的下游在所述辅助氧化剂通道中；以及

用于感测分级阀位置的分级阀位置传感器，所述分级阀位置指示被引导到所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道的氧化剂的相对比例；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于下者中的一个或多个处的氧化剂压力和所述分级阀位置来确定存在或不存在所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道中的一个的局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在所述分级阀的上游、在所述分级阀的下游在所述主要氧化剂通道中，以及在所述分级阀的下游在所述辅助氧化剂通道中。

6.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

两个压力传感器，一个位于所述燃料通道、所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上，以感测所述限流装置上游的压力、所述限流装置下游的压力，以及跨越所述限流装置的压差，所述压差指示流率；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述限流装置的上游和下游的压力中的一个和所述压差，来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

7.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

喷燃器块，其具有在所述燃炉附近的热面；以及

喷燃器块温度传感器，其用于感测所述热面附近的喷燃器块温度；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述喷燃器块温度来确定存在或不存在下者中的一个或多个：喷燃器块过热和火焰不对称。

8.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

用于感测喷燃器安装角度的位置传感器，所述位置传感器构造成感测喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的一个或多个；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述喷燃器安装角度来确定所述喷燃器是否相对于所述燃炉的至少一个结构以期望定向安装。

9.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

数据收集器，其编程成仅当要收集数据时，基于感测到的数据和定期安排的组合中的一个或两者，并且考虑到单独的传感器中的各个的具体要求，来对单独的传感器提供功率；

发送器，其用于无线地将来自所述数据收集器的传感器数据发送到所述数据处理器；以及

本地功率产生系统，其用于对所述数据收集器、所述传感器和所述发送器提供功率。

10.根据权利要求1所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述氧化剂通道为环形，并且包围所述燃料通道。

11.一种确定氧-燃料喷燃器的运行状况的方法，所述氧-燃料喷燃器包括在燃料喷嘴中终止的燃料通道、在氧化剂喷嘴中终止的主要氧化剂通道，以及喷燃器块，所述喷燃器块具有在所述燃炉附近的面，所述方法包括：

感测氧化剂喷嘴温度和燃料喷嘴温度中的至少一个；

比较所述至少一个喷嘴温度与阈值温度；以及

基于所述至少一个喷嘴温度的升高或降低，来确定所述氧化剂喷嘴和燃料喷嘴中的一个的潜在局部阻塞。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

感测氧化剂压力；

基于所述氧化剂压力和所述至少一个喷嘴温度，来确定所述氧化剂喷嘴的潜在局部阻塞。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述喷燃器进一步包括与所述主要氧化剂通道间隔开固定距离的辅助氧化剂通道，以及用于确定所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道之间的氧化剂的比例的分级阀，所述方法进一步包括：

感测在选自在所述分级阀的上游、在所述分级阀的下游在所述主要氧化剂通道中，以及在所述分级阀的下游在所述辅助氧化剂通道中的位置处的氧化剂压力；

感测分级阀位置，所述分级阀位置指示引导到所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道的氧化剂的比例；

基于下者中的一个或多个处的氧化剂压力和所述分级阀位置，来确定所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道中的一个的潜在局部阻塞以及次优分级阀位置中的一个或多个：在所述分级阀的上游、在所述分级阀的下游在所述主要氧化剂通道中和在所述分级阀的下游在所述辅助氧化剂通道中。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

感测两个位置处的压力，一个在所述燃料通道、所述主要氧化剂通道和所述辅助氧化剂通道中的至少一个中的限流装置的任一侧上；

根据所述两个位置处的压力确定流率；以及

基于所述两个位置中的至少一个的压力和所述流率，来确定存在或不存在异常喷燃器状况。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

感测喷燃器安装角度，所述喷燃器安装角度包括喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的至少一个；以及

基于所述喷燃器安装角度，来确定所述喷燃器是否相对于所述燃炉的至少一个结构安装成期望定向。

16.一种带监测的氧-燃料喷燃器，包括：

在第一反应剂喷嘴中终止的主要第一反应剂通道；

在第二反应剂喷嘴中终止的主要第二反应剂通道；

一个或多个传感器，其包括用于感测所述反应剂喷嘴中的至少一个的喷嘴温度的喷嘴温度传感器；以及

数据处理器，其编程成接收来自所述传感器的数据，以及基于接收到的数据的至少一部分，基于所述至少一个喷嘴温度的升高或降低来确定存在或不存在异常喷燃器状况，所述异常喷燃器状况包括所述主要第一反应剂通道和所述主要第二反应剂通道中的至少一个的潜在局部阻塞；

其中，所述第一反应剂和所述第二反应剂中的一个是燃料，而所述第一反应剂和所述第二反应剂中的另一个是氧化剂。

17.根据权利要求16所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述一个或多个传感器进一步包括第一反应剂压力传感器，其位于所述主要第一反应剂通道中，以感测主要第一反应剂压力；

其中，所述数据处理器编程成基于所述第一反应剂压力和所述至少一个喷嘴温度的变化，来识别所述主要第一反应剂通道的潜在局部阻塞。

18.根据权利要求16所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

辅助第一反应剂通道，其与所述主要第一反应剂通道间隔开固定距离；以及

用于确定所述主要第一反应剂通道和辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀；

所述一个或多个传感器进一步包括分级阀位置传感器，以感测分级阀位置，所述分级阀位置指示引导到所述主要第一反应剂通道和所述辅助第一反应剂通道的第一反应剂的相对比例；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述分级阀位置和所述至少一个喷嘴温度，来确定存在或不存在所述主要第一反应剂通道的局部阻塞。

19.根据权利要求16所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

与所述主要第一反应剂通道间隔开固定距离的辅助第一反应剂通道；以及

用于确定所述主要第一反应剂通道和所述辅助第一反应剂通道之间的第一反应剂的比例的分级阀；

所述一个或多个传感器进一步包括：

第一反应剂压力传感器，其用于感测下者中的一个或多个处的第一反应剂压力：在所述分级阀的上游、在所述分级阀的下游在所述主要第一反应剂通道中，以及在所述分级阀的下游在所述辅助第一反应剂通道中；以及

分级阀位置传感器，其用于感测分级阀位置，所述分级阀位置指示引导到所述主要第一通道和所述辅助第一通道的第一反应剂的相对比例；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于下者中的一个或多个处的第一反应剂压力和所述分级阀位置，来确定存在或不存在所述主要第一反应剂通道和所述辅助第一反应剂通道中的一个的局部阻塞和次优分级阀位置中的一个或多个：在所述分级阀的上游、在所述分级阀的下游在所述主要第一反应剂通道中，以及在所述分级阀的下游在所述辅助第一反应剂通道中。

20.根据权利要求16所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

喷燃器块，其具有在所述燃炉附近的热面；以及

用于感测所述热面附近的喷燃器块温度的喷燃器块温度传感器；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述喷燃器块温度来确定存在或不存在喷燃器块过热和火焰不对称中的一个或多个。

21.根据权利要求16所述的带监测的喷燃器，其特征在于，所述带监测的喷燃器进一步包括：

用于感测喷燃器安装角度的位置传感器，所述位置传感器构造成感测喷燃器斜度和喷燃器侧倾中的一个或多个；

其中，所述数据处理器进一步编程成基于所述喷燃器安装角度来确定所述喷燃器是否相对于所述燃炉的至少一个结构安装成期望定向。