CN115135929A - 氧平焰燃烧器和块体组件 - Google Patents
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Abstract
一种包括平焰燃烧器子组件的块体和燃烧器组件，该平焰燃烧器子组件包括与气源流体连通的平焰燃烧器主体。所述平焰燃烧器主体包括与气源和气体喷嘴流体连通的气体入口、以及与燃料喷嘴流体连通的燃料入口，其中所述气体喷嘴布置成至少部分地包围所述燃料喷嘴。所述块体和燃烧器组件包括布置成接收燃料喷嘴的至少一部分和气体喷嘴的至少一部分的平焰燃烧器块体、与气源流体连通的分级喷射器子组件、以及连接至平焰燃烧器块体并布置成接收分级喷射器子组件的至少一部分的分级喷射器块体，其中所述平焰燃烧器块体和所述分级喷射器块体是可分离的。
Description
技术领域
本公开总体上涉及燃气燃烧器，更具体地说，涉及一种平焰燃烧器和一种燃烧器块体组件。
背景技术
氧气-燃料燃烧是一种用氧气代替空气作为主氧化剂的燃烧燃料过程。使用氧气-燃料燃烧能降低有害的环境排放，因为消除了空气氧化剂中的氮气成分，由此减少了氮氧化物的排放，并减少了燃料消耗。
此外，燃气燃烧器组件通常是与燃烧器块体结合设计的，以帮助发散燃烧器的燃烧所产生的热量。分级燃烧器组件(例如设计成在点燃后多次喷射额外氧化剂的燃气燃烧器组件)设计成与允许向产生的燃烧中添加单独的额外气流的块体结合工作。相反，未被设计成在点燃后使用额外氧化剂的燃气燃烧器组件通常利用不允许向燃烧中添加额外的分级气体的燃烧器块体。无论燃烧器块体是否设计成接受分级燃烧器系统，燃烧器块体都是由极易因反复热膨胀而破裂的材料制成的。
发明内容
本公开总体上涉及一种布置成产生平焰并允许在需要分级燃烧或不分级燃烧的应用之间灵活适应的块体和燃烧器组件。所述块体和燃烧器组件包括具有气体喷嘴和燃料喷嘴的平焰燃烧器子组件，其中所述气体喷嘴布置成从该子组件的主体延伸第一距离，所述燃料喷嘴布置成从该子组件的主体伸出第二距离，其中所述第一距离小于或等于所述第二距离。这种喷嘴布置有助于防止回火并降低子组件的工作温度。此外，本文所述的块体和燃烧器组件允许针对不同应用适应性地布置燃烧器块体，并且允许可分离的燃烧器块体的模块化替换和/或修理。此外，在分级配置中，所述块体和燃烧器组件包括固定至分级喷射器块体的分级喷射器子组件，其中所述分级喷射器块体包括多个气体通道，这些气体通道可操作地布置成将来自分级喷射器子组件的分级气流更有效地分配给由平焰燃烧器子组件产生的燃烧。
在一个实例中，提供了一种包括平焰燃烧器子组件的块体和燃烧器组件，该平焰燃烧器子组件包括与气源流体连通的平焰燃烧器主体。所述平焰燃烧器主体包括与气源和气体喷嘴流体连通的气体入口、以及与燃料喷嘴流体连通的燃料入口，其中所述气体喷嘴布置成至少部分地包围所述燃料喷嘴。另外，所述块体和燃烧器组件包括布置成接收燃料喷嘴的至少一部分和气体喷嘴的至少一部分的平焰燃烧器块体、与气源流体连通的分级喷射器子组件、以及连接至平焰燃烧器块体并布置成接收分级喷射器子组件的至少一部分的分级喷射器块体，其中所述平焰燃烧器块体和所述分级喷射器块体是可分离的。
在一个方面中，所述分级喷射器块体连接至所述平焰燃烧器块体的顶部侧或底部侧。
在一个方面中，所述块体和燃烧器组件还包括布置成将分级喷射器块体固定至平焰燃烧器块体的支架。
在一个方面中，所述气体喷嘴布置成从第一宽度和第一高度逐渐缩小至第二宽度和第二高度，其中所述第一宽度小于所述第二宽度，所述第一高度大于所述第二高度。
在一个方面中，所述燃料喷嘴布置成从第三宽度和第三高度逐渐缩小至第四宽度和第四高度，其中所述第三宽度小于所述第四宽度，所述第三高度大于所述第四高度。
在一个方面中，所述气体喷嘴布置成沿着第一方向从平焰燃烧器主体伸出第一距离，所述燃料喷嘴布置成沿着第一方向从平焰燃烧器主体伸出第二距离，其中所述第一距离等于所述第二距离，或者其中所述第一距离小于所述第二距离。
在一个方面中，所述分级喷射器块体包括多个气体通道，其中所述多个气体通道中的每一个从分级喷射器块体的第一侧延伸到分级喷射器块体的第二侧，并且其中所述多个气体通道中的第一气体通道布置成不平行于所述多个气体通道中的第二气体通道。
在一个方面中，所述多个气体通道中的第一气体通道包括靠近分级喷射器块体的第一侧的第一孔口和靠近分级喷射器块体的第二侧的第二孔口，并且其中所述第一孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第一孔口距离处，所述第二孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第二孔口距离处，并且其中所述第一孔口距离大于所述第二孔口距离。
在另一个实例中，提供了一种分级喷射器块体，该分级喷射器块体包括第一侧、第二侧、底面、以及布置在第一侧与第二侧之间的第一气体通道，其中所述第一侧布置成接收分级喷射器子组件的至少一部分，并且包括与第一气体通道流体连通的第一孔口，所述第二侧包括与第一气体通道流体连通的第二孔口，所述第一孔口布置在与接触分级喷射器块体的底面的平焰燃烧器块体相距第一孔口距离处，所述第二孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第二孔口距离处，其中所述第一孔口距离大于所述第二孔口距离。
在一个方面中，所述分级喷射器块体还包括凹部，其中所述凹部包括第一孔口。
在一个方面中，所述分级喷射器块体还包括布置在所述主体的第一侧与所述主体的第二侧之间的第二气体通道，并且其中所述分级喷射器块体的第一侧包括与第二气体通道流体连通并布置在与平焰燃烧器块体相距第三孔口距离处的第三孔口，所述第二侧包括与第二气体通道流体连通并布置在与平焰燃烧器块体相距第四孔口距离处的第四孔口，其中所述第三孔口距离小于所述第四孔口距离。
在一个方面中，所述分级喷射器块体还包括布置在第一侧与第二侧之间的第二气体通道，并且其中所述第一气体通道布置成不平行于所述第二气体通道。
在一个方面中，所述分级喷射器块体还包括布置在所述主体的第一侧与所述主体的第二侧之间的第三气体通道，并且其中所述第三气体通道布置成不平行于所述第一气体通道和所述第二气体通道。
在一个方面中，所述第一气体通道布置成从固定至分级喷射器块体的分级喷射器子组件的气体喷嘴接收气体。
在一个方面中，所述分级喷射器块体布置成与平焰燃烧器块体的顶部侧或底部侧接触。
附图说明
通过结合附图阅读下文中提供的本公开的示例性实施例的更具体的说明，上述内容将变得更明显，在附图中，相似的附图标记指代不同视图中的相同部分。附图不一定是按比例绘制的，其重点是示出本公开的实施例。
图1是本公开的燃烧器和块体组件的侧立面图。
图2是本公开的平焰燃烧器子组件和平焰燃烧器块体的俯视平面图。
图3是本公开的气体喷嘴和燃料喷嘴的侧立面图。
图4A是本公开的气体喷嘴和燃料喷嘴的前视图。
图4B是本公开的气体喷嘴和燃料喷嘴的后视图。
图5是本公开的燃烧器和块体组件的侧立面图。
图6是本公开的分级喷射器子组件的前透视图。
图7是本公开的分级喷射器子组件和分级喷射器块体的侧立面图。
图8A是本公开的分级喷射器子组件和分级喷射器块体的后侧立面图。
图8B是本公开的分级喷射器子组件和分级喷射器块体的俯视平面图。
图9A是本公开的分级喷射器子组件的前侧立面图。
图9B是本公开的分级喷射器子组件的侧立面图。
图10是本公开的分级喷射器块体的前透视图。
图11A是本公开的分级喷射器块体的前立面图。
图11B是本公开的分级喷射器块体的后立面图。
图12A是本公开的分级喷射器块体的俯视横截面图。
图12B是本公开的分级喷射器块体的侧视局部横截面图。
图13A是本公开的块体和燃烧器组件的侧立面图。
图13B是本公开的块体和燃烧器组件的侧立面图。
具体实施方式
本公开总体上涉及一种布置成产生平焰并允许在需要分级燃烧或不分级燃烧的应用之间灵活适应的块体和燃烧器组件。所述块体和燃烧器组件包括具有气体喷嘴和燃料喷嘴的平焰燃烧器子组件，其中所述气体喷嘴布置成从该子组件的主体延伸第一距离，所述燃料喷嘴布置成从该子组件的主体伸出第二距离，其中所述第一距离小于或等于所述第二距离。这种喷嘴布置有助于防止回火并降低子组件的工作温度。此外，本文所述的块体和燃烧器组件允许针对不同应用适应性地布置燃烧器块体，并且允许可分离的燃烧器块体的模块化替换和/或修理。此外，在分级配置中，所述块体和燃烧器组件包括固定至分级喷射器块体的分级喷射器子组件，其中所述分级喷射器块体包括多个气体通道，这些气体通道可操作地布置成将来自分级喷射器子组件的分级气流更有效地分配给由平焰燃烧器子组件产生的燃烧。
下面说明本公开的示例性实施例。虽然附图中所示的块体和燃烧器组件是以向上的取向示出的，但是附图中所示的组件的说明并不限于特定取向。
现在请参考附图，下面的说明应参照图1-2观看。图1示出了本公开的燃烧器和块体组件100的侧立面图。块体和燃烧器组件100包括平焰燃烧器子组件102和分级喷射器子组件104。块体和燃烧器组件100还包括布置成接收平焰燃烧器子组件102的至少一部分的平焰燃烧器块体106以及布置成接收分级喷射器子组件104的分级喷射器块体108。在一个实例中，平焰燃烧器块体106包括顶面TS和底面BS(在图13A-13B中示出)。应理解，平焰燃烧器块体106和分级喷射器块体108可以由高绝热性材料制成，例如耐火陶瓷材料或能够隔绝在下述燃烧过程中产生的热量的任何其它材料。如下文所详细论述的，平焰燃烧器子组件102布置成接收来自相应的气源(未示出)和相应的燃料源(未示出)的气体120(在图5中示出)和燃料122(在图5中示出)，并且在平焰燃烧器块体106内产生燃烧。如图1-2所示，平焰燃烧器子组件102可以通过至少一个卡扣C可移除地固定至平焰燃烧器块体106。此外，如下文所进一步详细论述的，分级喷射器子组件104和分级喷射器块体108可以从平焰燃烧器子组件102和平焰燃烧器块体106分离。
平焰燃烧器子组件102包括平焰燃烧器主体110。平焰燃烧器主体110是由不锈钢(例如303、304或310级不锈钢)制成的单个整体，并且可以具有多个孔口，这些孔口布置成接收在下文中论述的各种部件，这些部件与平焰燃烧器主体110接合。在一个实例中，在下文中论述的部件与平焰燃烧器主体110是一体的，或者可以通过摩擦配合固定至这些孔口。此外，这些孔口可以具有压制或模制的阴螺旋螺纹或阳螺旋螺纹，这些螺旋螺纹布置成接收与平焰燃烧器主体110接合的各种部件的互补阴螺纹或阳螺纹，如下文所述。平焰燃烧器子组件102还包括第一气体入口112、第一燃料入口114、第一气体喷嘴116和第一燃料喷嘴118(如图2所示)。此外，如图1、5和13A-13B所示，平焰燃烧器主体110也可以布置成与固定至平焰燃烧器块体106的平焰燃烧器子组件支撑架SB接合，以在操作期间支撑平焰燃烧器子组件102的重量。
图2示出了平焰燃烧器子组件102和平焰燃烧器块体108的俯视平面图，如图2所示，第一气体入口112布置成以上述方式中的至少一种方式与平焰燃烧器主体110接合，并且还布置成与气源(未示出)流体连通，从而可以将气体120(在图5中示出)从气源提供到第一气体入口112和平焰燃烧器主体110中。第一气体入口112是管状构件，并且可以由不锈钢制成，例如303、304或310级不锈钢。应理解，第一气体入口112可以采取足以将适当体积的气体120提供到平焰燃烧器主体110中并随后提供到第一气体喷嘴116中的任何尺寸或形式，如下文所述。气体120是氧气或含有大量氧气的气体混合物。应理解，也可使用其它气体混合物，例如包含氧气或支持燃烧过程的任何其它气体氧化剂的气体混合物。
第一燃料入口114布置成以上述方式中的至少一种方式与平焰燃烧器主体110接合，并且还布置成与燃料源(未示出)流体连通，从而可以将燃料122(在图5中示出)从燃料源提供到第一燃料入口114和平焰燃烧器主体110中。与如上文所述的第一气体入口112类似，第一燃料入口114也是管状构件，并且可以由不锈钢制成，例如303、304或310级不锈钢。应理解，第一燃料入口114可采取足以将适当体积的燃料122提供到平焰燃烧器主体110中并且随后提供到第一燃料喷嘴118中的任何尺寸或形式，如下文所述。燃料122可以选自：甲烷、丙烷、丁烷、氢气、天然气、一氧化碳、前述物质的任何组合、或者能够在高温下自燃的任何其它气体燃料。
如图2所示，第一气体喷嘴116包括第一端124和第二端126。应理解，第一端124布置成以上述方式中的任何一种方式与平焰燃烧器主体110接合。例如，第一端124可以具有加工有螺纹的外周面，所述螺纹布置成与加工在平焰燃烧器主体110上的互补螺纹接合。这些螺纹可具有各种螺纹数(即，每英寸的螺纹数目)，并且可从具有制造成本较低的优点但是以精度为代价的低螺纹数变化到具有高精度但是还具有制造成本较高的缺点的高螺纹数。第一气体喷嘴116的第二端126布置成使得其终止或结束于从平焰燃烧器主体110沿着相对于平焰燃烧器主体110的第一方向DR1测量的第一距离D1处。此外，第一气体喷嘴116还包括通孔，该通孔布置成沿着第一气体喷嘴116的长度从第一端124延伸至第二端126。
此外，平焰燃烧器子组件102还包括第一燃料喷嘴118。第一燃料喷嘴118包括第一端128和第二端130。应理解，第一端128布置成以上述方式中的任何一种方式与平焰燃烧器主体110接合。另外，如图所示，第一燃料喷嘴118的第一端128布置成固定至第一燃料入口114，该第一燃料入口114布置成穿过在平焰燃烧器主体110内产生的腔体延伸。例如，第一端128可以具有加工有螺纹的外周面，所述螺纹布置成与加工在平焰燃烧器主体110或第一燃料入口114上的互补螺纹接合。这些螺纹可具有各种螺纹数(即，每英寸的螺纹数目)，并且可从具有制造成本较低的优点但是以精度为代价的低螺纹数变化到具有高精度但是还具有制造成本较高的缺点的高螺纹数。第一燃料喷嘴118的第二端130布置成使得其终止或结束于从平焰燃烧器主体110沿着相对于平焰燃烧器主体110的第一方向DR1测量的第二距离D2处，其中第二距离D2大于第一距离D1。还应理解，虽然在图中未示出，但是平焰燃烧器子组件102可以布置成使得第一气体喷嘴116和第一燃料喷嘴118终止于相对于平焰燃烧器主体110的相同距离处，例如，在第一方向DR1上，第一距离D1等于第二距离D2。另外，第一燃料喷嘴118还包括通孔，该通孔布置成沿着第一燃料喷嘴118的长度从第一端128延伸至第二端130，从而第一燃料喷嘴118至少部分地周向包围第一气体喷嘴116。
应参照图3-4B阅读以下说明。图3示出了平焰燃烧器子组件102的侧视图。图4A和4B分别示出了第一气体喷嘴116和第一燃料喷嘴118的前侧立面图和后侧立面图。如图3-4B所示，第一气体喷嘴116具有第一端124和第二端126，其中当固定在平焰燃烧器子组件102内时，第一端124靠近平焰燃烧器主体110布置。在第一气体喷嘴116的第一端124处，喷嘴孔口具有第一高度H1和第一宽度W1。在一个实例中，布置在第一气体喷嘴116的第一端124处的孔口是圆形的，并且具有在75-130毫米(大约3-5英寸)之间的第一高度H1，并且具有也在75-130毫米(大约3-5英寸)之间的第一宽度W1。应理解，第一气体喷嘴116的第一端124处的喷嘴孔口可以采取任何形状并具有任何尺寸，以向本文所述的燃烧过程提供适当体积的气体120(如图5所示)。在第一气体喷嘴116的第二端126处，喷嘴孔口具有第二高度H2和第二宽度W2，其中第二高度H2小于第一高度H1，第二宽度W2大于第一宽度W1。在一个实例中，第二高度H2是大约40-65毫米(大约1.5-2.5英寸)，第二宽度W2是大约15-175毫米(大约6-7英寸)。在气体120离开第一气体喷嘴116的第二端126时，上述的锥形喷嘴形状起到漏斗作用并调节气体120的气流形状(如图5所示)，使得气体120被在整个第二宽度W2上均匀地提供，并与燃料122混合以有助于燃烧，如下文所述。
此外，第一燃料喷嘴118具有第一端128和第二端130，其中当固定在平焰燃烧器子组件102内时，第一端128靠近平焰燃烧器主体110布置。在第一气体喷嘴116的第一端128处，所述喷嘴孔口具有第三高度H3和第三宽度W3。在一个实例中，布置在第一燃料喷嘴118的第一端128处的孔口是圆形的，并且具有在50-75毫米(大约2-3英寸)之间的第三高度H3，并且具有也在50-75毫米(大约2-3英寸)之间的第三宽度W3。应理解，第一燃料喷嘴118的第一端128处的喷嘴孔口可以采取任何形状并具有任何尺寸，以向本文所述的燃烧过程提供适当体积的燃料122(如图5所示)。在第一燃料喷嘴118的第二端130处，所述喷嘴孔口具有第四高度H4和第四宽度W4，其中第四高度H4小于第三高度H3，第四宽度W4大于第三宽度W3。在一个实例中，第四高度H4是大约10-40毫米(大约0.5-1.5英寸)，第四宽度W4是大约115-165毫米(大约4.5-6.5英寸)。在燃料122离开第一燃料喷嘴118的第二端130时，上述的锥形喷嘴形状起到漏斗作用并调节燃料122的气流形状(如图5所示)，使得燃料122被在整个第四宽度W4上均匀地提供，并与气体120混合以有助于燃烧，如下文所述。
如图5所示，在操作期间，允许气体120从气源(未示出)流至平焰燃烧器主体110的第一气体入口112。气体120被迫从平焰燃烧器主体110沿第一方向DR1流动，并在第一气体喷嘴116内流动。气体120从第一燃料喷嘴118周向向外流动，并从第一气体喷嘴116的第一端124流至第二端126。在气体120离开第一气体喷嘴116的第二侧126时，从第一气体喷嘴116的第一高度H1和第一宽度W1向第二高度H2和第二宽度W2的锥形过渡限定气体120的形状，以用于平焰燃烧器块体106内的燃烧。同时，允许燃料122从燃料源(未示出)流至平焰燃烧器主体110的第一燃料入口114。燃料122被迫从第一燃料入口114沿第一方向DR1流动，并在第一燃料喷嘴118内流动。燃料122在第一燃料喷嘴118内从第一端128流至第二端130。在气态燃料122离开第一燃料喷嘴118的第二端130时，从第一燃料喷嘴118的第三高度H3和第三宽度W3向第四高度H4和第四宽度W4的锥形过渡限定气态燃料122的形状，以用于平焰燃烧器块体106内的燃烧。第一气体喷嘴116和第一燃料喷嘴118的锥形过渡产生具有扁平形状的火焰的燃烧，即，基本上扁平且并横跨平焰燃烧器块体106中的通孔的宽度的火焰。扁平火焰形状使得整个燃烧器系统的燃料效率更高。
应参照图6-9B阅读以下说明。图6示出了分级喷射器子组件104的前透视图。图7是固定至分级喷射器块体108的分级喷射器子组件104的侧立面图。图8A和8B分别示出了固定至分级喷射器块体108的分级喷射器子组件104的后视图和俯视平面图。类似地，图9A和9B分别示出了分级喷射器子组件104的前视图和侧视图。分级喷射器子组件104包括分级喷射器主体132。分级喷射器主体是由不锈钢(例如303、304或310级不锈钢)制成的单个整体，并且可以具有多个孔口，这些孔口布置成接收在下文中论述的各种部件，这些部件与分级喷射器主体132接合。在一个实例中，在下文中论述的部件与分级喷射器主体132是一体的，或者可以通过摩擦配合固定至这些孔口。此外，这些孔口可以具有压制或模制的阴螺旋螺纹或阳螺旋螺纹，这些螺旋螺纹布置成接收与分级喷射器主体132接合的各种部件的互补阴螺纹或阳螺纹，如下文所述。
分级喷射器主体132还包括第二气体入口134、分级喷射器喷嘴136、凸缘138和至少一个半联接器140。第二气体入口134布置成从气源(未示出)接收气体120。第二气体入口134布置成以上述方式中的至少一种方式与分级喷射器主体132接合，并且还布置成与气源(未示出)流体连通，从而气体120(在图5中示出)可以从气源提供到第二气体入口134和分级喷射器主体132中。第二气体入口134是管状构件，并且可以由不锈钢制成，例如303、304或310级不锈钢。应理解，第二气体入口134可以采取足以将适当体积的气体120提供到分级喷射器主体132中并随后提供到分级喷射器喷嘴136中的任何尺寸或形式，如下文所述。分级喷射器喷嘴136布置在分级喷射器主体132的一端，并且布置成与分级喷射器主体108的凹部150(在下文中论述)滑动接合，使得在分级喷射器主体132内提供的气体120能够从分级喷射器主体132流入分级喷射器主体108的多个气体通道154A-154C(在下文中论述)。此外，为了将分级喷射器喷嘴136齐平地安置在凹部150内，分级喷射器主体132还包括凸缘138，该凸缘138沿周向布置在分级喷射器喷嘴136的至少一部分的周围，并且布置成在块体和燃烧器组件100的操作期间与分级喷射器块体108的第一侧142(在下文中论述)接触。凸缘138可以包括布置成接收紧固件或螺栓的通孔或孔口，从而可以使用螺栓将凸缘138以及随后的分级喷射器主体132固定至分级喷射器块体108。应理解，可以使用其它紧固件，包括但不限于螺栓、螺钉或扣环，例如在上述的图1-2中示出的扣环C。此外，分级喷射器主体132还可包括布置在分级喷射器主体132的至少一部分上或穿过其中的半联接器140。应理解，半联接器140可布置成连接至外部装置，例如但不限于压力计、流量计等。
如上文所述，分级喷射器子组件104的分级喷射器主体132布置成可移除地固定至分级喷射器块体108。图10-12B分别示出了分级喷射器块体108的透视图、前视图、后视图、俯视图和侧视图，如图10-12B所示，分级喷射器主体108具有第一侧142、第二侧144、顶面146和底面148。在第一侧142附近，分级喷射器块体108包括凹部150和紧固件凹部152。虽然凹部150被示为矩形凹陷，但是应理解，凹部150可以是与分级喷射器喷嘴136的形状互补的任何尺寸或采取任何形状，使得分级喷射器喷嘴136的至少一部分延伸到凹部150中。此外，如上文所述，分级喷射器主体108还可包括一个或更多个紧固件凹部152，所述紧固件凹部152布置成接收穿过分级喷射器子组件104的凸缘138中的通孔的紧固件，例如螺栓或螺钉。
分级喷射器块体108还包括多个气体通道154A-154C(统称为“多个气体通道”或“多个气体通道154”)，这些气体通道布置在分级喷射器块体108内并穿过分级喷射器块体108，并且布置成从分级喷射器块体108的第一侧142横跨到分级喷射器块体108的第二侧144。此外，分级喷射器块体108还包括多个孔口156A-156F(统称为“多个孔口”或“多个孔口156”)。如图11A和11B所示，多个气体通道154中的每一个气体通道包括两个孔口，其中一个孔口靠近第一侧142，另一个孔口靠近第二侧144。因此，第一侧142包括所述多个孔口156中的三个孔口156A-156C，第二侧144包括三个孔口156D-156F，即，每个通道有两个孔口。在一个实例中，气体通道154A始于具有孔口156A的第一侧142附近，并终止于具有孔口156F的第二侧144附近。类似地，气体通道154B始于具有孔口156B的第一侧142附近，并终止于具有孔口156E的第二侧144附近。最后，气体通道154C始于具有孔口156C的第一侧142附近，并终止于具有孔口156D的第二侧144附近。
在一个实例中，如图11A-11B和12B所示，所述多个气体通道154中的每一个气体通道以向下的斜度或角度布置，使得每个气体通道沿着平焰燃烧器块体106的方向从第一侧142向第二侧144倾斜。换句话说，布置在第一侧142附近的每个气体通道的孔口(例如孔口156A-156C)布置在与分级喷射器块体108的底面148相距第一孔口距离AD1处(或布置在与平焰燃烧器块体106相距第一孔口距离AD1处，因为底面148和平焰燃烧器块体布置成在操作期间彼此接触)。另外，布置在第二侧144附近的每个气体通道的孔口(例如孔口156D-156F)布置在与分级喷射器块体108的底面148(或与平焰燃烧器块体106)相距第二孔口距离AD2处，其中第二孔口距离AD2小于第一孔口距离AD1。第一组孔口和第二组孔口的孔口距离的差异导致气体通道具有向下的斜度，即，沿着平焰燃烧器块体106的方向从第一侧142向第二侧144倾斜。
在另一个实例中，所述多个气体通道154中的每一个气体通道相对于彼此以不同的径向角度布置，即，布置成彼此不平行。如图12A所示，气体通道154B布置成基本上平行于从分级喷射器块体108的第一侧142到第二侧144布置的假想中心轴线A。此外，如图12A所示，相对于假想中心轴线A，气体通道154A以第一径向角度RA1布置，气体通道154C以第二径向角度RA2布置。在一个实例中，相对于中心轴线A，第一径向角度RA1和第二径向角度RA2选自1-20度的范围，或者，更具体地说是选自5-8度的范围，或者，进一步更具体地说是6.47度。在一个实例中，第一径向角度RA1和第二径向角度RA2被选择为使得随着气体通道154A和154C从第一侧142向第二侧144行进，这些气体通道相对于中心轴线A以适当的径向角度向外扩张，从而离开每个气体通道的气体120被在与由平焰燃烧器子组件102产生的平焰的宽度(例如平焰喷嘴116的第二宽度W2)基本上匹配的位置提供，如上文所述。在由平焰燃烧器子组件102进行初始燃烧之后，这种额外的分级气体120的可用性提高了整个块体和燃烧器系统100的效率。此外，独立地调节二次气流(即，流过分级喷射器子组件104并进入分级喷射器主体108的气流120)的能力允许对由平焰燃烧器子组件102产生的平焰进行增强的火焰控制。在一个实例中，可以调节流过分级喷射器子组件104的气体120的比例和流速，以增大或减小由系统产生的火焰的长度，和/或增大或减小在平焰燃烧器块体106的通孔内产生的火焰的宽度。
如上文所述，应理解，所述块体和燃烧器系统100可以按分级或不分级的布置形式工作。在不分级的布置形式中，块体和燃烧器系统100仅包括固定至平焰燃烧器块体106的平焰燃烧器子组件102。在这种不分级的布置形式中，气体120与燃料122的比例是2:1，并导致整个系统的第一效率。在分级的布置形式中，所述系统包括固定至平焰燃烧器块体106的平焰燃烧器子组件102以及固定至分级喷射器块体108的分级喷射器子组件104。重要的是，在分级布置形式中，可以调节和/或分离气体120与燃料122的比例，以提高由平焰燃烧器子组件104产生的燃烧的燃烧器效率。在一个实例中，在平焰燃烧器子组件中燃烧的气体120与燃料122的比例是1:1，而气体120的其余部分由分级喷射器子组件104提供。通过利用如上文所述的多个气体通道154提供额外的分级气体，能够以更高的精度控制由所述系统产生的火焰的总体效率和控制。
此外，在分级布置形式中，在块体和燃烧器组件100的操作期间，分级喷射器块体108被布置成位于平焰燃烧器块体106的顶部(例如与顶面TS接触)。还应理解，在块体和燃烧器组件100的操作期间，分级喷射器块体108可以布置成固定在平焰燃烧器块体106之下(例如与底面BS接触)。此外，如图13A或13B所示，应理解，在任何一种配置中(即，分级喷射器块体108布置在平焰燃烧器块体106之上或之下)，在平焰燃烧器块体106与分级喷射器块体108之间可以布置有支架158或其它机构，以将这些块体彼此固定，并防止它们在操作期间相对于彼此移动。虽然在图中未示出，但是应理解，其它配置也是可能的，例如，分级喷射器块体108布置成固定至平焰燃烧器块体106的侧面等。
上述的块体和燃烧器系统(例如块体和燃烧器组件100)具有多个显著的优点。首先，平焰燃烧器子组件102在上述燃烧过程中产生平焰，这提高了燃烧器的整体效率。第二，上述的块体和燃烧器组件允许精确控制流过分级喷射器子组件104和分级喷射器块体108的分级气体，从而允许增强对于在平焰燃烧器子组件102中产生的平焰的控制。第三，块体和燃烧器组件100在其应用中很灵活。例如，所述系统可以与针对分级燃烧设计的平焰燃烧器子组件(即，需要在燃烧过程中在与初始点火不同的点提供额外的分级气体的燃烧器子组件)结合工作，或者，所述系统可以与针对不分级燃烧设计的平焰燃烧器子组件(即，不需要额外的分级气体的燃烧器子组件)结合工作。此外，由于用于平焰燃烧器块体106和分级喷射器块体108的材料通常是易碎的，并且在重复燃烧操作期间容易破裂，因此上述的块体和燃烧器组件100允许独立地更换和/或维修块体的每个部分，即，平焰燃烧器块体1086或分级喷射器块体108。此外，具有如上所述的可分离的两个块体能防止在一个块体中开始的裂纹传播到另一个块体。最后，平焰燃烧器子组件102的第一气体喷嘴116和第一燃料喷嘴118布置成分别从子组件的主体延伸第一距离D1和从子组件的主体延伸第二距离D2，其中第一距离D1小于或等于第二距离D2。这种喷嘴布置形式能防止来自第一气体喷嘴116的气体120在离开平焰燃烧器子组件之前与来自第一燃料喷嘴118的燃料122混合。气体120和燃料122的外部混合有助于防止回火并降低子组件的工作温度。
虽然在本文中说明并示出了多个实施例，但是本领域普通技术人员能够轻松地设想出用于执行在本文中所述的功能和/或获得在本文中所述的效果和/或一个或多个优点的多种其它装置和/或结构，这种变化和/或修改中的每一种都应视为在本文中所述的实施例的范围之内。更广泛地说，本领域技术人员应理解，在本文中所述的所有参数、尺寸、材料和构造都是示例性的，实际的参数、尺寸、材料和/或构造取决于本文的教导内容的具体应用。本领域技术人员应认识到或能够确定，仅通过常规试验就能获得在本文中所述的特定创新性实施例的许多等同形式。因此，应理解，上述的实施例仅是示例性的，并且，在所附权利要求和其等同内容的范围内，能够实现与本文中具体说明和要求保护的实施例不同的创新性实施例。本公开的创新性实施例涉及在本文中所述的每个具体特征、系统、物体、材料和/或方法。另外，可对两个或更多此类特征、系统、物体、材料和/或方法进行任何组合，只要这种特征、系统、物体、材料和/或方法彼此不矛盾，但是任何此类组合都包含在本公开的发明范围之内。
Claims (15)
1.一种块体和燃烧器组件，包括：
平焰燃烧器子组件，其包括：
与气源流体连通的平焰燃烧器主体，该平焰燃烧器主体包括：
与气源和气体喷嘴流体连通的气体入口；以及
与燃料喷嘴流体连通的燃料入口，其中所述气体喷嘴布置成至少部分包围所述燃料喷嘴；
布置成接收燃料喷嘴的至少一部分和气体喷嘴的至少一部分的平焰燃烧器块体；
与气源流体连通的分级喷射器子组件；以及
连接至平焰燃烧器块体并布置成接收分级喷射器子组件的至少一部分的分级喷射器块体；
其中所述平焰燃烧器块体和所述分级喷射器块体是可分离的。
2.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，其中所述分级喷射器块体连接至所述平焰燃烧器块体的顶部侧或底部侧。
3.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，还包括布置成将分级喷射器块体固定至平焰燃烧器块体的支架。
4.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，其中所述气体喷嘴布置成从第一宽度和第一高度逐渐缩小至第二宽度和第二高度，其中所述第一宽度小于所述第二宽度，所述第一高度大于所述第二高度。
5.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，其中所述燃料喷嘴布置成从第三宽度和第三高度逐渐缩小至第四宽度和第四高度，其中所述第三宽度小于所述第四宽度，所述第三高度大于所述第四高度。
6.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，其中所述气体喷嘴布置成沿着第一方向从平焰燃烧器主体伸出第一距离，所述燃料喷嘴布置成沿着第一方向从平焰燃烧器主体伸出第二距离，其中所述第一距离等于所述第二距离，或者其中所述第一距离小于所述第二距离。
7.如权利要求1所述的块体和燃烧器组件，其中所述分级喷射器块体包括多个气体通道，其中所述多个气体通道中的每一个从分级喷射器块体的第一侧延伸到分级喷射器块体的第二侧，并且其中所述多个气体通道中的第一气体通道布置成不平行于所述多个气体通道中的第二气体通道。
8.如权利要求7所述的块体和燃烧器组件，其中所述多个气体通道中的第一气体通道包括靠近分级喷射器块体的第一侧的第一孔口和靠近分级喷射器块体的第二侧的第二孔口，并且其中所述第一孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第一孔口距离处，所述第二孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第二孔口距离处，并且其中所述第一孔口距离大于所述第二孔口距离。
9.一种分级喷射器块体，包括：
第一侧、第二侧、布置在第一侧与第二侧之间的底面、以及布置在第一侧与第二侧之间的第一气体通道，其中所述第一侧布置成接收分级喷射器子组件的至少一部分，并且包括与第一气体通道流体连通的第一孔口，所述第二侧包括与第一气体通道流体连通的第二孔口，所述第一孔口布置在与接触分级喷射器块体的底面的平焰燃烧器块体相距第一孔口距离处，所述第二孔口布置在与平焰燃烧器块体相距第二孔口距离处，其中所述第一孔口距离大于所述第二孔口距离。
10.如权利要求9所述的分级喷射器块体，还包括凹部，其中所述凹部包括第一孔口。
11.如权利要求9所述的分级喷射器块体，还包括布置在分级喷射器块体的第一侧与分级喷射器块体的第二侧之间的第二气体通道，并且其中所述分级喷射器块体的第一侧包括与第二气体通道流体连通并布置在与平焰燃烧器块体相距第三孔口距离处的第三孔口，所述第二侧包括与第二气体通道流体连通并布置在与平焰燃烧器块体相距第四孔口距离处的第四孔口，其中所述第三孔口距离小于所述第四孔口距离。
12.如权利要求9所述的分级喷射器块体，还包括布置在第一侧与第二侧之间的第二气体通道，并且其中所述第一气体通道布置成不平行于所述第二气体通道。
13.如权利要求12所述的分级喷射器块体，还包括布置在分级喷射器块体的第一侧与分级喷射器块体的第二侧之间的第三气体通道，并且其中所述第三气体通道布置成不平行于所述第一气体通道和所述第二气体通道。
14.如权利要求9所述的分级喷射器块体，其中所述第一气体通道布置成从固定至分级喷射器块体的分级喷射器子组件的气体喷嘴接收气体。
15.如权利要求9所述的分级喷射器块体，其中所述分级喷射器块体布置成接触所述平焰燃烧器块体的顶部侧或底部侧。
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