CN117916524A - 具有低污染物排放的板式气体燃烧器 - Google Patents

Abstract

一种用于锅炉的板式气体燃烧器(1)，该板式气体燃烧器(1)包括彼此平行安置并一起限定燃烧器的本体(2)的多个板(3)，每个板(3)具有其表面上形成火焰的扩散器(10)。扩散器(10)包括安置在其对应的板上方的本体(20)，该扩散器的表面(11)是脊形的。

Description

具有低污染物排放的板式气体燃烧器

本发明涉及根据主要权利要求的前序部分的板式气体燃烧器。

已知的板式气体燃烧器包括彼此平行安置的多个板状元件，并且其中，通常将气体与空气(一次空气)混合；这种空气/气体混合物沿着存在于每个板状元件中的导管流动以到达所述板状元件的端部，在该端部处安置有扩散器，并且在该端部处这种混合物与二次空气结合以产生由普通点火构件激活的火焰。该扩散器包括沿着其整个表面存在的多个槽，并且气体/空气混合物从所述多个槽排出并与之对应地形成火焰。

通常，扩散器的这种表面是平坦的。

上述类型的这种气体燃烧器多年来用在燃气锅炉中；它们应当在氮氧化物(NOx)的排放方面符合越来越严格的法规，所述排放通过其在以mg/KWh为单位计的排放烟雾中的NOx浓度来确定。根据它们的排放，锅炉被分类为“NOx类”，其特征在于随着NOx排放(以mg/KWh为单位)减少数字增加。目前的法规要求最高的NOx等级，以控制由锅炉的操作产生的环境排放。

同样，对于一氧化碳或CO的排放，在最小功率水平下，这种气体的排放通过称为“火焰升离测试”的公知测试来评估，该测试指示“燃烧器抵抗火焰升离的强度”或其每当在加热能力达到低于燃烧器的最小操作功率的值时不熄灭的能力。

文献US2007/251467公开了一种包括预混合器、燃烧器组件和两个空气通道构件的燃烧设备。预混合器和燃烧器组件彼此接合成限定布置在两个空气通道构件之间的中间构件。

燃烧器组件主要包括主体和减压壁。主体通过折叠金属板而获得。因此，这种主体是一件式的。

主体具有在其上产生初级火焰的上部面。燃烧器的主体包括与上部面连通并且相对于这种面基本上折叠90°的两个侧壁。

燃烧器的上部面具有带有A形横截面的长形形状，并且包括规则地布置在其上的多个槽。

这种上部面限定了燃烧器的主体的气体扩散器，这种扩散器因此与这种主体成一体并且是该主体的一部分。

空气通道构件也包括通过折叠板而获得的本体。因此，每个空气通道构件是一件式的。这种构件的特征在于具有倾斜表面的脊形末端部分，并且包括用以允许空气通过的多个槽。

因此，文献US2007/251467没有提出被实现为燃烧器的主体的自主(但受约束)部分的扩散器，并且空气通道构件还包括与其对应的空气通道构件的其余部分成一体的末端部分。

EP1130315公开了一种具有并排放置的多个燃烧器元件的燃烧器。每个燃烧器元件包括末端燃烧器板，该末端燃烧器板是圆顶形的或扁平的。该文献的引言描述了这种板作为安置在燃烧器上的塞被约束至燃烧器的混合器本体。

欧洲文本没有描述燃烧器板可以定形状为类似于脊，也没有描述其在混合器本体上的位置可以调节。

本发明的目的是提供一种板式气体燃烧器，该板式气体燃烧器相对于根据现有技术的板式气体燃烧器得以改进，并且特别地，在其操作期间提供非常适中的NOx排放值。

另一目的是提供一种上述类型的气体燃烧器，该气体燃烧器在输出热功率相等的情况下与类似的燃烧器相比具有减少的CO排放、特别是在火焰升离测试期间获得的CO排放值，该CO排放值低于根据现有技术的燃烧器的CO排放值(测试条件相同)。

另一个目的是提供一种上述类型的气体燃烧器，该气体燃烧器的实现不需要对已经用于根据现有技术的板式气体燃烧器的生产操作进行任何特别的修改。

对于本领域技术人员来说将明显的是，这些和其他目的通过根据所附权利要求的板式气体燃烧器来实现。

为了更好地理解本发明，在此仅出于示例性而非限制性的目的附有以下附图，在附图中：

图1是根据本发明的燃烧器的实施方式的俯视立体图；

图2是图1中示出的燃烧器的板状元件的侧视图；

图3是根据图2中的线3-3的横截面图；

图4是由图3中的A标识的部分的放大图；

图5是根据图1中的线5-5的横截面图；

图6A至图6E示出了图1的燃烧器的一部分的多个实施方式的俯视图；以及

图7示出了具有从根据本发明获得的“脊形”燃烧器和根据现有技术的燃烧器(“扁平燃烧器”)得到的定量结果的表。

参照所提及的附图，板式气体燃烧器总体上由1标识并且包括由多个板状元件的结合限定或由板3简单限定的本体2，板3包括箱形本体4并且布置成使得板3的中间纵向平面P彼此平行(参见图1和图5，其中，仅示出了一些平面P)。

以已知的方式，板3的每个箱形本体4包括管状管道6，该管状管道6被折叠和定形状成使得获得转动90°的基本上U形的形状；因此，管状管道6包括基本上彼此平行的两个臂7和8。更具体地，第一臂7包括开口或端部7A，来自普通气体给送器(未示出)的气体进入该开口或端部7A。靠近这种开口7A存在已知的文丘里管，该文丘里管在管道6内从外部抽吸空气。第二臂8连接至板3的火焰扩散器10，燃烧器的火焰从该火焰扩散器10产生；这种扩散器10包括具有多个槽12的表面11，存在于管道6中的气体和空气排出所述多个槽12，以便允许产生与表面11相对应且在表面11上方的火焰，这是由于该空气-气体混合物通过存在于板3的扩散器上方的普通点火器被点燃。

板3通过支承镫形件13和14彼此约束。

与每个板3相关联的扩散器10的表面11是脊形的；这种表面包括各自相对于彼此倾斜并且汇聚至存在于表面11中的共用线性区域或线18的两个侧面16和17。因此，表面11不是平坦的，而是其具有三角形或基本上三角形的横截面：事实上，侧面16和17可以是直线的，如图4中示出的，但是侧面16和17也可以是曲线的，例如使它们的凹面从板的本体4面向外，但是在任何情况下，侧面16和17彼此连接，使得形成脊。

扩散器的表面11的开口12在侧面16和17中被切割：在图1的实施方式中，这种槽12是直线的(与表面11的线或脊18正交)并且彼此等距地间隔开。然而，以其本身已知的方式，开口12甚至可以具有彼此不同的长度，或者布置成在表面11上纵向重复的组：图6A至图6E示出了具有带各种形状和布置的开口12的表面11的俯视图。

注意的是，扩散器10由安置在元件22和23的端部21上方的本体20限定，元件22和23一个放置在另一个一边并(以已知的方式)相互固定在一起，其通过局部变形的方式限定板3的本体4和管道6的两个臂7和8。这样的本体20以其本身已知的方式(例如，通过焊接或压接、即通过施加至板的端部21和本体20两者的“挤压”的方式)固定至元件22和23。优选地，扩散器沿着每个单个板3的整个长度在应用于两个相应的元件22和23中的轨道(未示出)上移动。

本体20在横截面(参见图4)中包括彼此相对并间隔开的两个臂25和26，所述两个臂25和26在其自由端部25A和26A处折叠。这样的臂不间断地连续并终止于侧面16和17，侧面16和17限定表面11上的脊并汇聚在共用线(或区域或脊)18中。

侧面16和17在彼此之间形成角度α，该角度α具有范围从45°至130°、有利地从50°至125°、并且优选地从54°至117°的值。

相对于每个对应的板3是自主的、即不是这种板的整体部分的本体20可以放置在元件22和23上并固定至元件22和23，使得线(或脊)18可以根据所使用的气体在距这种元件(被本体20覆盖)的端部2mm至5mm的范围内的距离(高度)处被切割。存在调节这样的距离的可能性，这允许对扩散器10上的火焰的产生进行优化，同时在火焰升离测试期间和在锅炉中的燃烧器的正常操作期间均包含NOx的排放和CO的产生。事实上，从由该申请人进行的测试中令人惊讶地发现，通过使用上述解决方案，在表面11上产生的火焰的长度比在平坦表面上产生的火焰的长度短，这允许停止靠近表面11的气体燃烧，由此防止火焰远离这种表面冷却并使烟雾和CO的形成最小化。

已经用实现有具有平坦形状的排放表面的扩散器的燃烧器和根据本发明实现的燃烧器进行了测试。这些测试通过使用不同类型的燃烧器进行，所述燃烧器在扩散器的表面中具有槽的不同构型和分布(扩散器在下表中由“头部”栏中的数值表示)。

这些测试的结果总结如下

所述表说明了扩散器的表面上的脊的存在(不存在)、喷嘴的直径、NOx排放、使用甲烷气体(G20)时的CO排放、以及在通过使用已知气体G23进行的“火焰升离”测试期间的CO排放。

如表中示出的，本发明的使用在测试步骤中和在给送甲烷气体(总是在最小加热容量Qmin下)的步骤中均导致CO排放的显著的百分比减少(从稍小于10％高至20％和更多)。尽管CO这样显著减少(这通常意味着NOx的显著的百分比增加)，但是NOx排放率仅增加且仅增加几个百分比单位。

这导致在尊重环境方面的明显优势，但是也导致在燃烧器可以被分类的“监管”等级(高)方面的优势。

另一方面，图7的表涉及其中还考虑了燃烧器中所注入的一次空气与气体的比率(由“λ”表示)的测试，以及CO2产生百分比与排放烟雾总量的比率。考虑用于λ的两个值、即1.1和1.3，并且针对所述两个值对CO和NOx的排放进行评估，燃烧器的扩散器的表面温度以及一次空气/气体混合物和二次空气的表面温度相等。

如图7的表中示出的，在给送有甲烷气体的燃烧器的相同使用条件下，尽管CO极大地减少，但NOx的值保持基本恒定(与技术人员可能预期的相反)。

因此，由于燃烧器的每个板的火焰扩散器的表面的改变的几何形状，本发明使得污染气体的显著总体减少成为可能。

已经描述了本发明的具体实施方式。然而，本领域技术人员可以在保持在如所附权利要求中阐述的本发明的保护范围内的同时实现燃烧器的其他构型。

Claims (5)

1.一种用于锅炉的板式气体燃烧器(1)，所述板式气体燃烧器(1)包括多个板(3)，所述多个板(3)彼此平行安置并一起限定所述燃烧器的本体(2)，每个板(3)包括内管道(6)，所述内管道(6)具有从气体给送器接收气体的第一部分(7)和连接至所述板的扩散器(10)的第二部分(8)，在所述扩散器(10)的表面(11)上产生火焰，其特征在于，所述板的所述扩散器(10)的所述表面(11)是脊形的并且包括汇聚至共用线(18)并在所述共用线(18)中连结在一起的两个侧面(16、17)，所述扩散器(10)由放置在板元件(22、23)的端部上的本体(20)限定，所述板元件(22、23)并排安置并彼此固定，从而限定所述板的本体(4)和所述板的所述内管道(6)，所述扩散器的所述本体(20)固定至所述板元件(22、23)并且包括所述扩散器的所述表面(11)的汇聚侧面(16、17)，所述扩散器的所述本体(20)固定至所述板元件(22、23)，使得连接所述侧面(16、17)的所述线(18)距所述板元件(22、23)的所述端部处于范围从2mm至5mm的距离处。

2.根据权利要求1所述的板式气体燃烧器，其特征在于，设置有所述汇聚侧面(16、17)的所述本体(20)包括相对的且间隔开的臂(25、26)，所述臂(25、26)终止于所述侧面(16、17)并且直接固定至所述板元件(22、23)。

3.根据权利要求1所述的板式气体燃烧器，其特征在于，所述扩散器(10)的所述表面(11)的所述侧面(16、17)是直线的。

4.根据权利要求2所述的板式气体燃烧器，其特征在于，汇聚至所述共用线(18)的所述侧面(16、17)形成范围从45°至130°、有利地从50°至125°、并且优选地从54°至117°的角度(α)。

5.根据权利要求1所述的板式气体燃烧器，其特征在于，所述扩散器(10)的所述表面(11)的所述侧面(16、17)是曲线的，并且汇聚至所述共用线并在所述共用线中连结，使得所述表面是脊形的。