CN107850299A - 入口组件及用于操作其的方法 - Google Patents

入口组件及用于操作其的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107850299A
CN107850299A CN201680042748.5A CN201680042748A CN107850299A CN 107850299 A CN107850299 A CN 107850299A CN 201680042748 A CN201680042748 A CN 201680042748A CN 107850299 A CN107850299 A CN 107850299A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
intake assembly
aperture
hole
flow
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.)
Granted
Application number
CN201680042748.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107850299B (zh
Inventor
A.R.B.拉迪亚尔
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.)
BOC Group Ltd
Edwards Ltd
Original Assignee
BOC Group Ltd
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 BOC Group Ltd filed Critical BOC Group Ltd
Publication of CN107850299A publication Critical patent/CN107850299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107850299B publication Critical patent/CN107850299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • F23G7/061Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
    • F23G7/065Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/62Mixing devices; Mixing tubes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/76Gas phase processes, e.g. by using aerosols
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F23C99/006Flameless combustion stabilised within a bed of porous heat-resistant material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/20Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/202Single element halogens
    • B01D2257/2027Fluorine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/20Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204Inorganic halogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/406Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/55Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/55Compounds of silicon, phosphorus, germanium or arsenic
    • B01D2257/553Compounds comprising hydrogen, e.g. silanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0216Other waste gases from CVD treatment or semi-conductor manufacturing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00Specific waste
    • F23G2209/14Gaseous waste or fumes
    • F23G2209/142Halogen gases, e.g. silane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

公开了用于燃烧器的入口组件和方法。入口组件用于减排燃烧器并且包括:入口导管,其可操作成将待处理的排出气体流从入口孔口经由孔输送到出口孔口用于处理;以及喷枪导管,其可操作成将燃料气体从气体入口孔口经由气体孔输送到定位在孔内的气体出口孔口,用于与排出气体流混合,该气体孔的横截面面积朝向气体出口孔口增加。以此方式,通过增加气体孔的横截面面积导致的膨胀增强了燃料气体与排出气体流的混合,这提供了改善的销毁和移除效率(DRE),从而使得入口组件能够以减少的燃料气体量操作,同时仍维持所需水平的DRE。

Description

入口组件及用于操作其的方法
技术领域
本发明涉及用于燃烧器的入口组件和方法。
背景技术
减排燃烧器是已知的并且通常用于处理来自在例如半导体或平板显示器制造业中使用的制造加工工具的排出气体流。在这样的制造期间,残留的全氟化合物(PFC)和其它化合物存在于从加工工具泵送出的排出气体流中。难以从排出气体移除PFC,并且因为已知它们具有相对高的温室活性,所以不希望将它们释放到环境中。
已知的燃烧器使用燃烧来从排出气体流移除PFC和其它化合物。通常,排出气体流是包含PFC和其它化合物的氮气流。在一种设置中,燃料气体与排出气体流混合,并且该气体流混合物被输送到被有小孔的气体燃烧器(foraminous gas burner)的离开表面横向围绕的燃烧腔室中。燃料气体和空气被同时地供应到有小孔的燃烧器以便实现在离开表面处的无火焰燃烧,其中通过有小孔的燃烧器的空气的量足以不仅消耗被供应到燃烧器的燃料气体,而且还消耗被喷射到燃烧腔室内的气体流混合物中的所有可燃物。
存在于排出气体流中的化合物的范围和所述排出气体流的流动特性能够针对不同加工工具而变化,并且因此燃料气体和空气以及需要被引入到辐射燃烧器中的其它气体或流体的范围也将变化。
虽然存在用于加工排出气体流的技术,不过它们各自均具有其自身缺点。因此,需要提供一种用于加工排出气体流的改善的技术。
发明内容
根据第一方面,提供一种用于减排燃烧器的入口组件,包括:入口导管,其可操作成将待处理的排出气体流从入口孔口经由孔输送到出口孔口用于处理;以及喷枪导管(lance conduit),其可操作成将燃料气体从气体入口孔口经由气体孔输送到定位在孔内的气体出口孔口,用于与排出气体流混合,该气体孔的横截面面积朝向气体出口孔口增加。
第一方面认识到,排出气体流的加工可能是存在问题的,特别是当试图实现高的销毁和移除效率(DRE)时。具体地,当以减少量的燃料操作现有设置时,可能难以实现可接受的DRE并且DRE能够减少到不可接受的水平。
因此,提供入口组件或者装置。入口组件可以用于燃烧器,例如减排燃烧器。入口组件可以包括入口导管。入口导管可以将待处理的排出气体流从入口孔口沿着孔输送、指引或者运输到出口孔口以便被处理。入口组件还可以包括喷枪导管。喷枪导管可以将燃料气体流从气体入口孔口沿着气体孔输送、指引或者运输到气体出口孔口。气体出口孔口可以被定位在入口导管的孔内以便有助于燃料气体与排出气体流的混合。气体孔的横截面面积可以朝向气体出口孔口或在气体出口孔口处增加。以此方式,通过增加气体孔的横截面面积导致的膨胀增强了燃料气体与排出气体流的混合,这提供了改善的DRE,从而使得入口组件能够以减少的燃料气体量操作,同时仍维持所需水平的DRE。
在一种实施例中,气体出口孔口的横截面面积大于气体入口孔口的横截面面积。因此,在气体出口孔口处的横截面面积可以大于在入口孔口附近的孔的横截面面积。增加横截面面积提供了燃料气体的膨胀,这有助于与排出气体流更有效地混合。
在一种实施例中,入口导管和喷枪导管被形成尺寸为朝向气体出口孔口减小孔的横截面面积。因此,在喷枪导管的外表面和孔的内表面之间的孔的横截面面积朝向气体出口孔口或在气体出口孔口处减小。换言之,在入口导管和喷枪导管之间的可用或未填充环状横截面面积朝向气体出口孔口或在气体出口孔口处减小。这导致排出气体流的流动速率的增加以便有助于与燃料气体更有效地混合。
在一种实施例中,喷枪导管的外部横截面周长朝向气体出口孔口增加。因此,为了减少在喷枪导管和入口导管之间的横截面面积,喷枪的横截面周长或外表面可以朝向气体出口孔口或在气体出口孔口处增加以便增加排出气体流的流动速率来有助于与燃料气体更有效地混合。
在一种实施例中,喷枪导管包括锥形区段,其接近气体出口孔口向外成锥形。因此,向外锥形或圆锥形区段可以被设置在喷枪的外部表面上并且可以接近气体出口孔口、在气体出口孔口附近或在气体出口孔口处向外成锥形或成喇叭形。这个锥形区段提供了过渡部,该过渡部增加了喷枪的外部横截面周长并且减小了孔的横截面面积以便增加排出气体流的流动速率来有助于与燃料气体更有效地混合。
在一种实施例中,锥形区段具有高达大约60°的锥角。因此,当相对于喷枪导管的纵向轴线测量时,锥形部可以以高达60°成角度。
在一种实施例中,锥角是大约45°。
在一种实施例中,锥形区段限定至少一个空隙,其可操作成在孔和气体孔之间输送气体。因此,锥形区段本身可以提供在其内的空隙,其可以在孔和气体孔之间输送或运输气体。换言之,空隙可以被提供在锥形区段内,这使得排出气体流能够被输送通过该空隙,进入气体孔内且/或使得燃料气体能够被输送通过该空隙到孔。这样的空隙有助于提供燃料气体和排出气体流的更有效的混合。
在一种实施例中,所述至少一个空隙被构造成将排出气体流从孔输送到气体孔,用于在其内预先混合。因此,空隙可以将排出气体流从孔输送或运输到气体孔,用于在气体孔内与燃料气体预先混合。再次,这改善了混合的效率。
在一种实施例中,所述至少一个空隙被构造成将排出气体流从孔径向向内引导到气体孔内,用于在其内预先混合。因此,空隙可以将排出气体流引导或指引朝向气体孔的中心以便改善与燃料气体的预先混合。
在一种实施例中,所述至少一个空隙被构造成将燃料气体从气体孔输送到孔,用于在其内预先混合。因此,空隙可以从气体孔输送或引导燃料气体并使其进入孔内,用于在孔内与排出气体流预先混合。
在一种实施例中,所述至少一个空隙被构造成将燃料气体从气体孔径向向外引导到孔内,用于在其内预先混合。因此,空隙可以将燃料气体从气体孔径向向外引导或指引到孔内以便改善与排出流的预先混合。
在一种实施例中,所述至少一个空隙包括在锥形区段中的槽。
在一种实施例中,槽在锥形区段的轴向方向上延伸。
在一种实施例中,锥形区段限定多个空隙。因此,可以提供一个以上的空隙,空隙中的每个均有助于混合。
在一种实施例中,锥形区段限定一对相对的空隙。
在一种实施例中,锥形区段限定两对相对的空隙。这样的设置可以使得一对相对的空隙有助于从孔到气体孔中的混合,而剩余一对相对的槽可以有助于从气体孔到孔中的混合。
在一种实施例中,限流器被定位在孔内接近喷枪导管。提供限流器有助于加速排出气体流的流动并且改善混合效率。
在一种实施例中,限流器至少部分沿孔的轴向长度延伸。
在一种实施例中,限流器沿孔的轴向长度延伸不远于气体出口孔口。
在一种实施例中,限流器包括螺旋弹簧。这使得能够重复使用现有弹簧,其中提供一个用于清理孔。
在一种实施例中,入口组件包括燃料控制器,其可操作成控制相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比,所述燃烧器接收来自出口孔口的混合的排出气体流和燃料气体。
在一种实施例中,相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比大于大约1.5:1。
在一种实施例中,相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比大于大约5:1。
根据第二方面,提供一种方法,包括:将待处理的排出气体流从入口导管的入口孔口经由孔输送到出口孔口用于处理;以及将燃料气体从喷枪导管的气体入口孔口经由气体孔输送到定位在所述孔内的气体出口孔口,用于与排出气体流混合,该气体孔的横截面面积朝向气体出口孔口增加。
在一种实施例中,方法包括提供大于气体入口孔口的横截面面积的气体出口孔口的横截面面积。
在一种实施例中,方法包括将入口导管和喷枪导管形成尺寸为朝向气体出口孔口减小孔的横截面面积。
在一种实施例中,方法包括朝向气体出口孔口增加喷枪导管的外部横截面周长。
在一种实施例中,方法包括提供接近气体出口孔口向外成锥形的喷枪导管的锥形区段。
在一种实施例中,方法包括提供具有高达大约60°的锥角的锥形区段。
在一种实施例中,方法包括提供具有大约45°的锥角的锥形区段。
在一种实施例中,方法包括在锥形区段中限定至少一个空隙以便在孔和气体孔之间输送气体。
在一种实施例中,方法包括通过使用所述至少一个空隙将排出气体流从孔输送到气体孔,用于在其内预先混合。
在一种实施例中,方法包括通过使用所述至少一个空隙将排出气体流从孔径向向内引导到气体孔中,用于在其内预先混合。
在一种实施例中,方法包括通过使用所述至少一个空隙将燃料气体从气体孔输送到孔,用于在其内预先混合。
在一种实施例中,方法包括通过使用所述至少一个空隙将燃料气体从气体孔径向向外引导到孔中,用于在其内预先混合。
在一种实施例中,所述至少一个空隙包括在锥形区段中的槽。
在一种实施例中,方法包括使得槽在锥形区段的轴向方向上延伸。
在一种实施例中,方法包括在锥形区段中限定多个空隙。
在一种实施例中,方法包括在锥形区段中限定一对相对的空隙。
在一种实施例中,方法包括在锥形区段中限定两对相对的空隙。
在一种实施例中,方法包括将限流器定位在孔内接近喷枪导管。
在一种实施例中,方法包括使得限流器至少部分沿孔的轴向长度延伸。
在一种实施例中,方法包括使得限流器沿孔的轴向长度延伸不远于气体出口孔口。
在一种实施例中,限流器包括螺旋弹簧。
在一种实施例中,方法包括控制相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比,所述燃烧器接收来自出口孔口的混合的排出气体流和燃料气体。
在一种实施例中,相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比大于大约1.5:1。
在一种实施例中,相比于燃烧器被递送到喷枪导管的燃料的比大于大约5:1。
在所附的独立权利要求和从属权利要求中陈述了另外的具体和优选的方面。从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征组合,并且组合成权利要求中明确陈述的组合之外的组合。
当设备特征被描述为可操作成提供一种功能时,将意识到这包括提供该功能或适于或被构造成提供该功能的设备特征。
附图说明
现在将参考附图进一步描述本发明的实施例,其中:
图1示意性地示出了根据一种实施例的减排燃烧器;
图2A示出了根据一种实施例的喷枪的构造;
图2B是沿着喷嘴结构观察的视图,其示出了被安装的喷枪和同心导管;
图3A是向量模拟图,其示出了在通过一对相对的槽的平面上选取的流体流动速度和方向;
图3B是在与图3A 相距45°的平面上的向量模拟图;
图4A和图4B示出了流线,其示出了来自常规喷枪的燃料气体流动;以及
图4C和图4D示出了流线,其示出了来自图2的喷枪的燃料气体流动。
具体实施方式
概述
在以任意更详细方式讨论实施例之前,首先将提供概述。实施例提供用于例如环形燃烧器的减排燃烧器的入口组件,其被用于减弱排出气体流。入口组件具有共同位于入口喷嘴内的喷枪,其递送排出气体流以用于被环形燃烧器减弱。喷枪递送燃料气体以便在递送到环形燃烧器之前与排出气体流预先混合。喷枪被构造成其气体出口孔口用于增强在排出气体流和燃料气体之间的混合。通常,喷枪具有不连续性,例如锥形、台阶或者其它设置,其增强这种预先混合。限流器可以围绕喷枪被设置以便进一步增强这种预先混合。限流器可以被设置成沿着入口喷嘴延伸不远于喷枪,以便在混合的排出气体流和燃料气体离开入口喷嘴之前重新建立近层流流动,以便当混合物离开入口喷嘴时提供稳定燃烧。已经发现,当使用具有比常规减排燃烧器中所用的排出流气体与燃料气体的比例更低的排出流气体与燃料气体的比例的环形燃烧器时,这样的预先混合提供更加可接受的DRE水平。
减排燃烧器-大体构造和操作
图1示意性地示出了根据一种实施例的减排燃烧器,大体是8。减排燃烧器8处理通常借助于真空泵送系统从制造加工工具(未示出)泵送出的排出气体流,该工具例如是半导体或平板显示器加工工具。
排出流被入口结构10接收。排出流被入口结构10输送到喷嘴结构12。在这种实施例中,减排燃烧器8包括周向设置的四个入口结构10,其中每个均输送由相应真空泵送系统从相应工具泵送出的排出气体流。替代性地,来自单个加工工具的排出流可以被分成多个流,其中每个流均被输送到相应入口结构10。每个喷嘴结构12位于在陶瓷顶板18中形成的相应孔16内,该陶瓷顶板18限定燃烧环14的上部或入口表面。
燃烧环14具有由有小孔的元件20的离开表面21限定的侧壁。有小孔的元件20是圆柱形的并且被保持在圆柱形外壳24内。集气室容积(plenum volume)22被限定在有小孔的元件20的进入表面23和外壳24之间。燃料气体(例如天然气或碳氢化合物)和空气的混合物经由入口喷嘴(未示出)被引入到集气室容积22内。燃料气体和空气的混合物从有小孔的元件20的进入表面23行进到有小孔的元件20的离开表面21,用于在燃烧环14内燃烧。
入口结构10具有入口部分10A,其与走廊部分10B联接,该走廊部分10B继而与喷嘴结构12联接。入口部分10A的细长轴线和喷嘴结构12偏移以便有助于引入喷枪30,该喷枪30被保持在喷嘴结构12内。在这种实施例中,喷枪30被同心地且同轴地定位在喷嘴结构12内。如下文将更详细解释的,喷枪30引入燃料气体,用于在从喷嘴结构12离开之前与喷嘴结构12内的排出气体流预先混合。喷嘴结构12被燃料导管13(在图1中未示出,不过在图2B中示出)同心地围绕,当排出气体流和燃料气体从喷嘴结构12离开时,该燃料导管13也供应燃料。螺旋弹簧50同心地且同轴地绕喷枪30被定位在喷枪30和喷嘴结构12之间。螺旋弹簧50与致动器(未示出)联接,所述致动器提供螺旋弹簧50在喷枪30和喷嘴结构12的轴向方向上的往复移位,以便清理形成在喷嘴结构12上的任意沉积物。在这种实施例中,螺旋弹簧50在处于其所示的静止位置时沿着喷嘴结构12在轴向方向上延伸不远于喷枪30。
排出气体流从入口部分10A流动通过走廊部分10B并进入到喷嘴结构12中,该喷嘴结构12将预先混合的燃料气体和排出流喷射到圆柱形燃烧环14中。燃料气体被喷枪30引入到喷嘴结构12中,用于与排出气体流预先混合。喷枪30的构造及其与螺旋弹簧50的关系提供特别有效的预先混合,如下文将更详细解释的。混合的排出气体流和燃料气体离开喷嘴结构12,在该喷嘴结构12处其被来自燃料导管13的燃料气体围绕并且在燃烧环14内被加热和燃烧。燃烧提供燃烧产物,例如氧,其通常在7.5%至10.5%的额定范围内,这取决于燃料空气混合物(CH4、C3H8、C4H10)和燃烧燃烧器14的点火速率。热和燃烧产物与排出气体流和燃料气体混合物反应以便清理排出气体流。例如,在排出气体流中可以提供SiH4和NH3,其与燃烧腔室内的O2反应以产生SiO2、N2、H2O、NOX。类似地,排出气体流中可以提供N2、CH4、C2F6,其与O2反应以产生CO2、HF和H2O。燃料气体和空气的混合物的比例是变化的以便使燃烧环14内的额定温度变化到适合于待处理的排出气体流的额定温度。燃烧环14的排放部15是敞开的,以便使得燃烧产物能够从减排燃烧器8被输出。
喷枪构造
图2示出根据一种实施例的喷枪30的构造。如能够看出的,喷枪30具有入口联接部32,其与导管(未示出)联接,所述导管将燃料气体从气体入口孔口37经由由圆柱形区段36限定的孔35供应到由锥形部分34限定的气体出口孔口39。锥形部分是截头圆锥形的,其具有圆锥形侧壁38,槽33被形成在该圆锥形侧壁38内。在这种实施例中,圆锥形侧壁38从喷枪30的细长轴线以大约45度的角度延伸。然而,已经发现小于这个角度和高达大约60°的角度改善混合。另外,在这种实施例中,提供四个槽33,不过也可以提供少于或多于四个的槽。另外,槽33不需要完全沿着锥形部分34的整个长度延伸,并且替代地,在锥形部分34内的单独的孔就足以有助于混合。
流体流动和混合
图3A是向量模拟图,其示出了在通过一对相对的槽33的平面上选取的流体流动速度和方向。如能够看出的,由于存在螺旋弹簧50和喷气30的锥形部分34,排出气体流的速度在气体出口孔口39的附近增加。
之后,一些排出气体流被迫使通过一对相对的槽33并且与从孔35行进到喷枪30的锥形部分34中的燃料气体混合。
图3B是在与图3A 相距45°的平面上的向量模拟图。如能够看出的,在锥形部分34内的气体流混合物离开气体出口孔口39并且与已经由锥形部分34的外表面和螺旋弹簧50加速的排出气体流混合。
燃料气体流动和混合
图4A和图4B示出了流线,其示出了来自常规喷枪(其省略了锥形部分34)的燃料气体流动(在这种示例中是丙烷)。这些流线图释假设通过入口结构10的流动是每分钟50标准升的氮、每分钟18标准升的氧,并且通过喷枪30的燃料气体的流动速率是每分钟3.2标准升。具体地,图4A示出了在喷嘴结构12内螺旋弹簧50在轴向方向上延伸超过喷枪时的燃料气体流动的流线,而图4B示出了在螺旋弹簧50在轴向方向上延伸不远于喷枪时的燃料气体流动的流线。如能够看出的,燃料气体大体处于喷嘴结构12的中心轴向区域内,并且被排出气体流的外部护套(sheath)同轴围绕。燃料气体的摩尔分数由于在排气气体流中的稀释而下降。
图4C和图4D示出了来自喷枪30的燃料气体流动(在这种示例中是丙烷)的流线。具体地,图4C示出了在喷嘴结构12内螺旋弹簧50’在轴向方向上延伸超出喷枪30时来自喷枪30的燃料气体流动的流线。这些流线图释假设通过入口结构10的流动是每分钟50标准升的氮、每分钟18标准升的氧,并且通过喷枪30的燃料气体的流动速率是每分钟3.2标准升。如能够看出的,由于存在锥形部分34产生增强的混合,但是燃料气体流动更加紊乱。然而,如在图4D中能够看出的,由于存在锥形部分34发生了增加的混合,但是通过终止螺旋弹簧50以致其在轴向方向上延伸进入喷嘴结构12中不远于喷枪30的气体出口孔口39,从而最小化了紊流流动。燃料气体的摩尔分数由于在排气气体流中的稀释而下降。
因此,能够看出,锥形部分34的存在以及弹簧50的较短长度一起提供了燃料气体与排出气体流的增加的混合,同时避免了不必要的紊流并且在混合的排出流和燃料气体离开喷嘴结构12时产生近层流流动。
表1示出了各种不同喷枪构造的实验数据。在这种设置中,丙烷与氧一起被提供给喷枪30、同心的燃料导管13和燃烧环14两者。如能够看出的,在使用四个槽33和45mm的长度时发生最大速率的DRE。
表1
表2示出当使用喷枪30时增加由喷枪30递送的丙烷的量和减少由同心燃料导管13递送的丙烷的量如何显著地增加DRE。表2还示出当存在螺旋弹簧50且当其在喷嘴结构12内延伸不远于喷枪30时产生最大的DRE。
表2
因此,能够看出,实施例提供超低燃料喷枪设计,其具有分裂的端部,该设计改善了燃料、被加工气体和氧的混合,这增加了PFC气体减排效率。此外,实施例使得能够实现30%的喷射燃料减少,同时仍然实现大于95%的DRE。实施例提供了蚀刻超低燃料CF4减排,其用水平腔室代替了辐射燃烧器,这提供了恒定的火焰点火源以用于排出流加工气体和丙烷/空气混合。具有70mm弹簧和每分钟3.3标准升丙烷的喷射设定(喷枪上每分钟1.8标准升、同轴(同心燃料导管)上每分钟1.5标准升、每分钟18标准升的氧)的常规喷枪将仅实现71%的DRE。
超低燃料丙烷喷枪是40mm长,具有在喷枪的端部处90°分开的四个4.5mm深的缝,所述缝向外呈45°角并与40mm致动器弹簧相配合。弹簧导致加工气体和氧的进入混合物产生一些紊流,该混合物在进入入口头部喷嘴之前在预先混合端口处在上游被混合。因为40mm弹簧与喷枪具有相同长度,所以其不叠覆于喷枪尖端,喷枪燃料射流离开该喷枪尖端进入喷嘴内。在以层流流动离开喷嘴端部之前,从喷枪离开的丙烷在喷嘴内与加工气体和氧混合物流混合。这种混合设置展示了对PFC气体的增强的销毁。
除了能够在每分钟3.6标准升的总丙烷喷射流动(喷枪上每分钟3标准升、同轴(同心燃料导管)上每分钟0.6标准升、每分钟18标准升的氧)的情况下实现大于95%的DRE,相比于常规喷枪构造,还具有近似30%的燃料流动减少。常规喷枪需要每分钟4.8标准升的丙烷(喷枪上每分钟3标准升、同轴(同心燃料导管)上每分钟1.8标准升、每分钟19标准升的氧)来实现大于95%的DRE。
虽然本文参考附图已经详细公开了本发明的示意性实施例,不过可以理解的是,本发明不限于精确的实施例,并且在不偏离由所附权利要求及其等价方案所限定的本发明的范围的情况下,本领域技术人员能够在其中实现各种改变和修改。
附图标记
减排燃烧器8
入口结构10
入口部分10A
走廊部分10B
喷嘴结构12
燃料导管13
燃烧环14
排放部15
孔16
顶板18
有小孔的元件20
离开表面21
集气室容积22
进入表面23
外壳24
喷枪30
入口联接部32
槽33
锥形部分34
孔35
圆柱形区段36
气体入口孔口37
圆锥形侧壁38
气体出口孔口39
螺旋弹簧50、50’

Claims (17)

1. 一种用于减排燃烧器的入口组件,包括:
入口导管,其能够操作成将待处理的排出气体流从入口孔口经由孔输送到出口孔口用于处理;以及
喷枪导管,其能够操作成将燃料气体从气体入口孔口经由气体孔输送到定位在所述孔内的气体出口孔口,用于与所述排出气体流混合,所述气体孔的横截面面积朝向所述气体出口孔口增加。
2.根据权利要求1所述的入口组件,其中,所述气体出口孔口的横截面面积大于所述气体入口孔口的横截面面积。
3.根据权利要求1或2所述的入口组件,其中,所述入口导管和所述喷枪导管被形成尺寸为朝向所述气体出口孔口减小所述孔的横截面面积。
4.根据任意一项前述权利要求所述的入口组件,其中,所述喷枪导管的外部横截面周长朝向所述气体出口孔口增加。
5.根据任意一项前述权利要求所述的入口组件,其中,所述喷枪导管包括接近所述气体出口孔口向外成锥形的锥形区段。
6.根据权利要求5所述的入口组件,其中,所述锥形区段具有高达大约60°的锥角。
7.根据权利要求5或6所述的入口组件,其中,所述锥形区段限定至少一个空隙,其能够操作成在所述孔和所述气体孔之间输送气体。
8.根据权利要求7所述的入口组件,其中,所述至少一个空隙被构造成将所述排出气体流从所述孔径向向内引导到所述气体孔内,用于在其内预先混合。
9.根据权利要求7或8所述的入口组件,其中,所述至少一个空隙被构造成将所述燃料气体从所述气体孔径向向外引导到所述孔内,用于在其内预先混合。
10.根据权利要求7-9中的任意一项所述的入口组件,其中,所述锥形区段限定多个所述空隙。
11.根据权利要求7-10中的任意一项所述的入口组件,其中,所述锥形区段限定一对相对的所述空隙。
12.根据权利要求7-11中的任意一项所述的入口组件,其中,所述锥形区段限定两对相对的所述空隙。
13.根据任意一项前述权利要求所述的入口组件,包括被定位在所述孔内接近所述喷枪导管的限流器。
14.根据权利要求13所述的入口组件,其中,所述限流器沿所述孔的所述轴向长度延伸不远于所述气体出口孔口。
15. 一种方法,包括:
将待处理的排出气体流从入口导管的入口孔口经由孔输送到出口孔口用于处理;以及
将燃料气体从喷枪导管的气体入口孔口经由气体孔输送到定位在所述孔内的气体出口孔口,用于与所述排出气体流混合,所述气体孔的横截面面积朝向所述气体出口孔口增加。
16.如参考附图在上文中所述的入口组件。
17.如参考附图在上文中所述的方法。
CN201680042748.5A 2015-07-20 2016-06-22 入口组件及用于操作其的方法 Active CN107850299B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1512672.5 2015-07-20
GB1512672.5A GB2540544B (en) 2015-07-20 2015-07-20 Inlet assembly
PCT/GB2016/051861 WO2017013384A1 (en) 2015-07-20 2016-06-22 Inlet assembly and method for operating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107850299A true CN107850299A (zh) 2018-03-27
CN107850299B CN107850299B (zh) 2021-03-09

Family

ID=54013265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680042748.5A Active CN107850299B (zh) 2015-07-20 2016-06-22 入口组件及用于操作其的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10578303B2 (zh)
EP (1) EP3325880B1 (zh)
JP (1) JP6839696B2 (zh)
KR (1) KR102564755B1 (zh)
CN (1) CN107850299B (zh)
GB (1) GB2540544B (zh)
WO (1) WO2017013384A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114008385A (zh) * 2019-06-10 2022-02-01 爱德华兹有限公司 用于消除设备的入口组件

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2560916B (en) * 2017-03-27 2020-01-01 Edwards Ltd Nozzle for an abatement device
GB2588141A (en) 2019-10-09 2021-04-21 Edwards Ltd Cleaning method
GB2588909A (en) * 2019-11-13 2021-05-19 Edwards Ltd Inlet assembly for an abatement apparatus

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0080216B1 (en) * 1981-10-14 1986-04-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for combusting hydrogen sulphide-containing gases and burner for use in such a process
CN202149495U (zh) * 2011-02-27 2012-02-22 江西中船航海仪器有限公司 一种燃烧器
CN203068532U (zh) * 2012-11-30 2013-07-17 唐山市金沙工贸有限公司 一种氢氰酸尾气与天然气混烧燃烧器
GB2504468A (en) * 2012-07-27 2014-02-05 Edwards Ltd Burner Nozzle Reciprocating Scraper Arrangement for Reducing Effluent Gas Deposits
US20150153041A1 (en) * 2013-10-03 2015-06-04 Plum Combustion, Inc. Low NOx Burner with Low Pressure Drop

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1276199A (en) * 1969-12-02 1972-06-01 Universal Oil Prod Co An improved method and means for thermal treatment of a contaminated air stream
US3923448A (en) * 1974-10-15 1975-12-02 Carl R Guth Fuel mixing chamber for welding and cutting torches
DE3327140A1 (de) * 1983-07-27 1985-02-14 Philipp Kreis GmbH & Co Truma-Gerätebau, 8000 München Gasbrenner, insbesondere fuer fluessiggas, zum einbau in einen waermetauscher
US4909733A (en) * 1988-04-01 1990-03-20 The Boc Group, Inc. Method and apparatus for gas lancing
CA1337097C (en) * 1988-04-01 1995-09-26 Loo Tjay Yap Method and apparatus for gas lancing
JPH0756373B2 (ja) * 1992-07-14 1995-06-14 株式会社クリエイト イシカワ 霧化式石油バーナ
US20020006591A1 (en) * 2000-07-07 2002-01-17 Hugens John R. Method and apparatus for mixing combustion gases
GB0417378D0 (en) * 2004-08-04 2004-09-08 Boc Group Plc Gas abatement
GB0706544D0 (en) * 2007-04-04 2007-05-09 Boc Group Plc Combustive destruction of noxious substances
US20090178394A1 (en) * 2008-01-15 2009-07-16 Crane Jr Samuel N Method and Apparatus for Cleaning Electrodes of a Fuel-Fired Burner of an Emission Abatement Assembly
CN103025383B (zh) * 2010-06-01 2015-03-25 萨米特公开有限公司 用于治疗艰难梭菌相关疾病的化合物
CN203785445U (zh) * 2014-04-04 2014-08-20 黄利 专用生物醇油的铝合金熔炼保温炉

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0080216B1 (en) * 1981-10-14 1986-04-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for combusting hydrogen sulphide-containing gases and burner for use in such a process
CN202149495U (zh) * 2011-02-27 2012-02-22 江西中船航海仪器有限公司 一种燃烧器
GB2504468A (en) * 2012-07-27 2014-02-05 Edwards Ltd Burner Nozzle Reciprocating Scraper Arrangement for Reducing Effluent Gas Deposits
CN203068532U (zh) * 2012-11-30 2013-07-17 唐山市金沙工贸有限公司 一种氢氰酸尾气与天然气混烧燃烧器
US20150153041A1 (en) * 2013-10-03 2015-06-04 Plum Combustion, Inc. Low NOx Burner with Low Pressure Drop

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114008385A (zh) * 2019-06-10 2022-02-01 爱德华兹有限公司 用于消除设备的入口组件

Also Published As

Publication number Publication date
EP3325880B1 (en) 2022-08-17
GB2540544A (en) 2017-01-25
WO2017013384A1 (en) 2017-01-26
KR102564755B1 (ko) 2023-08-07
US20180209644A1 (en) 2018-07-26
JP2018527543A (ja) 2018-09-20
US10578303B2 (en) 2020-03-03
EP3325880A1 (en) 2018-05-30
GB2540544B (en) 2020-04-15
JP6839696B2 (ja) 2021-03-10
KR20180030541A (ko) 2018-03-23
GB201512672D0 (en) 2015-08-26
CN107850299B (zh) 2021-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6499990B1 (en) Low NOx burner apparatus and method
CN107850299A (zh) 入口组件及用于操作其的方法
CN1154800C (zh) 一种燃烧器和使用该燃烧器的燃烧设备
US7670135B1 (en) Burner and method for induction of flue gas
US20160060154A1 (en) Burners for submerged combustion
CN107690557A (zh) 超低氮氧化物燃烧装置
CN1802536A (zh) 用氧燃烧粉状固体燃料的装置
US20150291465A1 (en) Swirling burner and process for submerged combustion melting
CN103140715A (zh) 用于燃气轮机的燃烧器
CN107750319A (zh) 具有燃烧空气驱动的喷射泵的燃烧器
CN109154436A (zh) 进口组件
CZ20031436A3 (cs) Dmyšna a způsob vytváření koherentního proudu s jediným věncem pro vytváření hořícího ochranného obalu
EP3775687B1 (en) Low nox burner and flow momentum enhancing device
CN108007272A (zh) 一种螺旋绕带导流式同心发射筒
JP2015190731A (ja) セメントロータリーキルン用燃料燃焼装置
TW201841672A (zh) 噴嘴
JP6891740B2 (ja) 水素ガスバーナー装置
WO2018015713A1 (en) Inlet mixing assembly and method
CN111649324B (zh) 燃烧器和锅炉
JP4427469B2 (ja) 高炉微粉炭吹込み用バーナー及びこれを用いた微粉炭吹込み方法
EP3049725B1 (en) Regenerative burner for non-symmetrical combustion
JP2024528130A (ja) 入口ヘッド組立体
EP4261457A1 (en) Burner and boiler-burner assembly
US20230213186A1 (en) Inlet assembly for an abatement assembly and method of conveying an effluent to an abatement chamber
CN116293678A (zh) 带内部再循环的燃烧头和包括燃烧头的燃烧器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant