CN1886587A - 燃料燃烧的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含至少一个流体通道的磁流体处理装置，所述流体通道或每一个流体通道具有至少两个位于外围磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中至少两个磁体位于所述流体通道或每一个流体通道的相对侧并且具有小于约90mm的间距。本发明还涉及包含至少一个流体通道的磁流体处理装置，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，其中所述至少一个磁体可拆卸地容纳在装置的主体部分中。

Description

燃料燃烧的改进
技术领域
本发明涉及在将燃料供应到燃烧装置的燃烧器之前用于燃料磁处理的装置，具体涉及但不限于用于燃料磁处理的装置和方法。
背景技术
燃烧前进行燃料磁处理以改进燃料燃烧效率是已知的。存在用于磁化化石燃料的许多简单装置和设备，其中磁体以不同角距例如90°固定在燃料管周围。
已经公开了在燃料管内容纳磁体的其它装置(例如EP 0976682-A2)。这种布置克服了磁体固定在燃料管外部的较简单装置的一些上述缺点。但是，由于缺乏对磁化燃料和所导致的燃烧效率增加的机理的理解，这种装置没有在所涉及的各方面最优化。
现有装置或者是直列式安装或者是利用燃料的复杂流路的复杂定制产品。直列式装置以相对低的成本为公众所知，但是，在广泛的燃烧系统中它们还没有表现出显著的燃料效率改进。其它装置已被证实为有效，但是与由燃料效率的增加所得到的成本节约相比，它们过于昂贵。
从化学观点而言，燃烧是燃料的快速高温燃烧，涉及碳氧化为一氧化碳或二氧化碳。已知一氧化碳释放的水平被广泛作为燃烧过程效率的指标，这是由于它是碳燃料不完全氧化的结果。
存在于燃料中的全部硫根据条件被氧化为二氧化物或三氧化物形式，而氮如果存在，则它保持未反应或者被转化为氮氧化物。大多数燃烧反应在气相中发生，除了固体燃料中固定碳的燃烧之外。
一个多世纪前，Dr.Van der Waals发现，当燃料在燃烧前流经磁场时燃烧得到改进，之后，磁化的优点为世人所知。
发明内容
根据本发明的第一方面，磁流体处理装置包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少两个位于外围的磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中至少两个磁体位于所述流体通道或每一个流体通道的相对侧并且具有低于约90mm的间距。
根据本发明的第二方面，提供包含至少一个流体通道的磁流体处理装置，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体；所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；流体供应管道的横截面积对流体通道或全部流体通道的总横截面积之比为1∶1.1-1∶2.8。
根据本发明的第三方面，磁流体处理装置包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中所述至少一个流体供应管道的宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比为1∶20-1∶40。
根据本发明的第四方面，磁流体处理装置包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中在所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分中的磁场强度为0.02T-1.0T。
对于任意上述方面，下面是优选的特征。
流体可以是燃料。流体可以包括具有流体特性的材料，例如粉煤、气体和油。
流体供应管道的横截面积对所述流体通道或全部流体通道的总横截面积之比可以是1∶1.2-1∶2.4，优选1∶1.6-1∶2.4并且更优选1∶1.8-1∶2.2。
当至少两个磁体提供在所述流体通道或每一个流体通道的相对侧时，间距可以是小于80mm，优选小于约75mm，更优选约等于60mm或更小。
所述至少一个流体供应管道的宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比可以约为1∶22-1∶30，优选约1∶24-1∶26，最优选约1∶24。
在所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分中的磁场强度可以为约0.025T-0.5T并且更优选0.1T-0.5T。
根据本发明的第五方面，磁流体处理装置包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，其中所述至少一个磁体可拆卸地容纳在装置的主体部分中。
主体部分优选是非铁的。主体部分可以由铁素体钢或电炉钢制成。
装置可以在流体通道内引入至少一个内磁体。所述至少一个内磁体可位于相对于流体通道密封的部分。所述至少一个内磁体可包封在主体部分的非磁性部分中。
提供可拆卸磁体是有利的，这是由于磁体可容易地被重新装配或置换，从而改变装置的特征。
装置可装配在现有的流体供应管道内。
装置可由非磁性材料例如钢、不锈钢、铜、铝、铜镍合金、塑料或碳纤维制成。
装置可引入内部可置换的磁性筒。
装置的长度可以是10cm-400cm。内部可拆卸磁性筒可具有5cm-350cm的长度。
内部可置换磁性筒可通过固定设备保持在装置内部合适的位置上，可拆卸磁性筒可以安置在该固定设备中。
内部可置换磁性筒可将流体通道分隔成子通道。
装置和/或其通道的流体流动面积对流体供应管道的燃料流动面积之比可以是1∶1.1-1∶25，优选约1∶2。
内部可拆卸磁性筒可包括相邻子通道之间的至少一个导流器。
内部置换磁性筒可以基本上与流体通道一样宽，例如更宽或更窄+/-10％。
内磁性筒可含有至少一个磁体。
内磁性筒可以形成管道，该管道由隔离和/或包含磁体的材料例如非磁性材料制成。
内磁性筒可具有由金属制成的隔离筒内磁体的隔离板，该金属可以是铁素体钢或电炉钢。
所述流体通道或每一个流体通道可具有位于装置外部的外部可拆卸磁性筒。
外部可拆卸磁性筒可位于外壳内。外壳可包含多个部件，这些部件可以以固定在一起的方式布置。
外壳可位于装置剩余部分的周围并且可利用固定设备固定在装置上。
外壳可以是可拆卸的，以允许外部可拆卸磁性筒安装或拆卸。
外壳可以是铁素体钢或电炉钢。
外部可置换磁性筒可以基本上与流体通道一样宽，优选+或-10％。
外磁性筒可含有至少一个磁体。
外磁性筒可以是管道，该管道由隔离和/或包含磁体的材料例如非磁性材料制成。
内磁性筒和外磁性筒内的磁体可以不同地布置，这取决于可流经所述筒磁场的燃料和流体通道的宽度对所述流体供应管道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比(停留长度比，dwell length ratio)。
适用于本发明任意方面的磁体包括例如烧结铁素体磁体、稀土磁体、钐钴磁体、烧结钕铁硼磁体、铝镍钴磁体和镍磁体。
外磁性筒和/或内磁性筒内部磁体的数量可以根据流体供应管道宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比(停留长度比)而变化。
内磁性筒和外磁性筒内部磁体极性的布置可以根据燃料类型和质量、燃料温度、燃料压力、磁化和燃烧之间的时间以及装置所需的停留长度比而变化。
优选以相对于燃料流基本呈直角的方向施加磁场。
装置的至少一端可以与锥形体连接，该锥形体可以将管道的尺寸减少到装置可配合的管件的尺寸。
装置的至少一端可与接入法兰(access flange)连接。
接入法兰可具有一定的尺寸，使得内部可拆卸磁性筒可以放置或从流体通道中去除。
流体通道的至少一端可具有与锥形体连接的第二接入法兰，该锥形体可以将流体通道的尺寸减少到装置可配合的管件的尺寸。
两个接入法兰可以相互连接以形成流体通道的延续部分。
法兰和/或螺纹可以与末端锥形体连接，这可以使得所述装置能够安装到所述装置可以配合的管件中。
根据本发明的另一方面，至少一个或多个装置可以装配到现有管件中以维持确保实现效率节约所需的停留长度比。
可以利用管道支管以使得一个或多个装置能够安装在装置组中。
本文中所描述的全部特征可以与任意上述方面以任意组合方式结合。
附图说明
为了更好地理解本发明以及说明本发明实施方案可以如何实施，下面将通过实施例参考示意性附图，其中：
图1a、1b和1c表示试验期间燃料流量和压力图；
图2a、2b和2c表示试验期间燃烧器尖端和燃烧器上游点处的燃料温度图；
图3a、3b和3c表示试验期间风箱温度图；
图4a、4b和4c表示试验期间燃烧器的总空气流量图；
图5a、5b和5c表示试验期间一次、二次和三次燃料比的图；
图6a、6b和6c表示试验期间燃烧室温度图；
图7a、7b和7c表示试验期间废气管道温度图；
图8a、8b和8c表示试验期间烟道氧排放水平图；
图9a、9b和9c表示试验期间二氧化碳排放水平图；
图10a、10b和10c表示试验期间一氧化碳排放水平图；
图11a和11b表示由于使用磁性增强装置(或以其它方式)而引起差异的一氧化碳对烟道氧的图，。
图12表示试验第2天的一氧化碳水平作为二次∶三次空气比的函数图；
图13a、13b和13c表示试验期间在U管出口处测量的SO2水平图；
图14a、14b和14c表示试验期间NOx水平图；
图15a和15b表示试验期间一氧化氮水平对烟道氧水平的图；
图16a和16b表示试验期间一氧化氮水平对二次∶三次空气比的图；
图17a、17b和17c表示试验期间温度的基本变化图；
图18a表示试验期间燃烧室温度数据与烟道氧含量的函数关系，由于含有磁体和虚拟装置(dummy unit)而产生差异；
图19a和19b表示试验期间二次∶三次空气流量比对烟道氧水平的图；
图20表示试验第2天期间热输入和热回收的图；
图21表示磁流体处理装置的第一实施方案的示意性截面侧视图；
图22表示磁流体处理装置截面图；
图23表示外磁性筒的截面侧视图；
图24表示内磁性筒的截面侧视图；
图25表示多个磁流体处理装置的平面图。
具体实施方式
在图21中，燃料处理装置6被设置来装配在现有燃料供应管7中并且包含两个外围盒部件8和9，多个外磁性筒10分别插入到所述盒部件8和9中。燃料处理装置6还包含内磁性筒11，该筒插入管道12的内部以形成具有特定磁场间隙的多个燃料流动通道13。该装置还可以配合新的管件，例如在新的工厂设备中。流体流动通道13的总横截面积对流体供应管道的横截面积之比大约为1∶1.5-1∶2.5。磁性筒10和11之间的距离为约10-60mm。流体供应管7的宽度对磁性筒10、11沿其延伸的部分流体通道13的长度之比为1∶30-1∶40。
在通向燃料燃烧点等(没有示出)的途中通过通道13流经燃料处理装置6的燃料受到内磁性筒11和外磁性筒10中磁体28、29、30(图23、24)的磁场影响。这导致更有效的燃烧过程，如下文所述。
燃料处理可以是化石燃料，例如油和气体或等价的燃料类型。
更详细而言，燃料处理装置6包括两个部件8和9(参见图22)，利用螺栓14在管道12周围将部件8和9固定在一起从而形成可拆卸盒部件。部件8和9还将外磁性筒10固定在合适的位置以使它们平行于管道12。内磁性筒11在上和下固定件15和16之间被固定在管道12内部的合适位置处，这使得内磁性筒能够在需要时滑进和滑出。
管道12可以由非铁素体钢或非电炉钢制成并且通常被称为非磁性管道，这种选择是由于它不会随时间推移而被磁化并且不会改变由外磁性筒10或内磁性筒11产生的磁场特性。也可以使用具有类似特性的材料。
回到图21，内磁性筒11具有通常被称为挡板的前沿和后沿导流器17，该导流器用于引导燃料流经燃料处理装置6进入通道13，并且确保燃料的顺畅流动。
管道12的一端装配有法兰18，该法兰具有与管道12内径相同的开口，从而允许内磁性筒11滑进和滑出燃料处理装置6。同样具有与管道12内径相同的开口的第二法兰19装配至管道20，该管道20可以是锥形，从而将管道12减小到燃料供应管7的尺寸。根据装配至燃料供应管7所要求的布置，管道20可以装配有第二法兰21或者刻螺纹(没有示出)。法兰18和19可以利用螺栓31装配在一起。
管道12的另一端装配管道22，该管道22可以是锥形，从而将管道12减小到燃料供应管7的尺寸。根据装配至燃料供应管7所要求的布置，管道22可以装配有法兰23或者刻螺纹(没有示出)。
法兰18、法兰19、管道20、法兰21、管道22和法兰23可以由非铁素体钢或非电炉钢制成(通常被称为非磁性)，这种选择是由于它不会随时间推移而被磁化并且不会消耗由外磁性筒10和内磁性筒11产生的沿现有供应管7向后的磁场。它也不会消耗对燃料的磁性效应。
燃料处理装置6的停留长度24将由供应管7的流动面积、磁场间隙以及磁化和燃烧之间的时间来确定，并且还可以考虑燃料流量、燃料压力和燃料类型。
通道13的流动面积和宽度将由供应管7流动面积、磁场间隙以及磁化和燃烧之间的时间来确定，并且还可以考虑燃料流量、燃料压力和燃料类型。
图22示出燃料处理装置6的横截面。外磁性筒10由其中插入多个磁体28、29、30(图23)的管道组成。管道32可以由通常被称为非磁性的非铁素体钢或非电炉钢制成。
内磁性筒11包含上和下外围盒部件25和26以及隔离板27。上和下外围盒部件与隔离板27配合以形成两个其中插入多个磁体28、29、30(图24)的管道。上和下盒部件25和26可以由通常被称为非磁性的非铁素体钢或非电炉钢制成。隔离板27可以由通常被称为磁性的铁素体钢或电炉钢制成。
燃料处理装置6的第二实施方案在图25中示出。以类似的方式构建燃料处理装置6，只是可以将一个以上燃料处理装置6装配在被称为矩阵(matrix)的组中。图25表示矩阵中的两个燃料处理装置6。管道33从一个具有与燃料供应管7相同直径的管道分支为直径与燃料处理装置6管道直径相同的两个管道。管道33的单一端与法兰35配合，法兰35反过来可以栓接37到燃料供应管7的法兰34。双端的每一个均具有与管道33配合的法兰36，法兰36反过来可以栓接37到燃料处理装置6。
管道33、法兰35和法兰36可以由通常称为非磁性的非铁素体钢或非电炉钢制成。
图25表示双矩阵的燃料处理装置6，但是许多装置可安装在3、4、5、6等个分支或矩阵中。燃料处理装置6的数量将取决于燃料供应管7的燃料流动面积、磁场间隙、停留长度、燃料类型和质量、磁化和燃烧之间的时间。
与早期装置相比，具有不同因子的许多磁流体处理装置的大量试验使得能够构建提供特别有利的燃料效率的装置。
由于磁场仅仅延伸穿过燃料管的一部分，因此先前的装置导致不均匀的磁化。对于磁体以90°角距固定在燃料管周围的磁流体处理装置，已经发现了直径大于5cm的管的不利之处。这是由于磁场衰减导致磁场穿过较小部分的燃料。磁体还可以以不同的角距固定在管的周围。
已经发现在控制所获得的燃料效率水平中起重要作用的因子包括磁场强度、磁场间隙、磁体的极性配置和排列、停留时间(燃料经受磁场作用的时间)、磁化和燃烧之间的时间、燃料压力和所述装置中燃料通道的总体形状。特别地，已经发现燃料所流过的磁场的均匀性是尤其相关的。
为了测定磁流体处理装置的效果，在英国诺丁汉郡Ratcliffe的PowergenCombustion Test设备上进行了一系列的试验。
采用水平喷射到燃烧室中并在单燃烧器上燃烧的重燃料油(Heavy Fuel Oil)，利用磁流体处理装置在1MWth试验设备上进行试验。
对于这种性质的全部燃烧试验来说，燃烧器的质量、它的安装和装配具有非常高质量，同时燃烧效率远远超过典型的工业应用，在这些工业应用中磁流体处理装置将发挥其最大实用性。建立使燃烧器有效减载运行的方案，从而提供更具代表性的燃烧条件。
确定燃烧器特征之后，进行各种试验以首先确定燃烧器基准性能，之后继续研究磁流体处理装置对全部性能的影响，如下文所述。
Powergen′s Ratcliffe研究站的1MWth燃烧试验设备，被设计用来再现用于发电工业中的大型水管锅炉中发现的火焰条件、炉内停留时间和温度特征。
试验装备提供有允许采样和测量的各种进口。提供全自动数据记录设备。
试验装备配合并装备燃烧重燃料油的水平单Y喷嘴双流体雾化燃烧器。
系统允许完全独立地控制一次、二次和三次气流进入燃烧室。在标准的结构中，燃烧空气被预热并且三次∶二次空气分流为3.5∶1。
初始试验结果表明该结构非常有效并具有极低的CO水平。与典型的工业燃烧器相比，在观察到CO值增加时的绝对值和过量氧均极低。
为了尝试提供典型工业锅炉的更加现实的代表，使燃烧器失调以增加总体CO浓度和提高CO极限点(breakpoint)。利用环境温度(不预热)的燃烧空气实现这些效果。
这些变化对总体燃烧性能具有影响。主要影响是对CO极限点的影响，从约0.2％氧移动到约0.6％。在超过约1％的氧浓度下，这些变化没有影响。
燃烧器装配和建立有效的基准条件的全部问题一直困扰着磁流体处理装置的试验。人们已经认识到，当燃烧增强装置应用于典型的工业应用时，很有可能产生最大的利益。
正确安装、装配、运行和维护的新燃烧器将产生极高的效率和低的CO排放。典型的工业燃烧器的特征在于相对差的装配和维护以及相应较高的排放速率。
虽然使燃烧器失调以产生较高的CO率和降低CO极限点，但是与典型的工业燃烧器相比结果仍极好，在典型的工业燃烧器中，典型的烟道氧水平为约3-8％(干)且CO水平为20-50ppm。
通过使燃料流经烟道氧浓度为0.3、0.6和0.9％的虚拟装置，从而获得减载运行燃烧器的基准测量值。
测量值包括热通量、在废气管道下游处的温度、CO水平、CO极限点和颗粒负载。
图1a、1b和1c表示试验期间的燃料流量和压力。可以看出，除初始起动过程之外，流量和压力均极为稳定。因此可以推断出，任意后续变化均与这些参数中的任何一个都无关。
图2a、2b和2c表示试验期间燃烧器顶端和燃烧器供应管线上游处的燃料温度。
出现一些非常细小的变化(约1℃)，但是这些就系统的总体热平衡或性能的影响而言是无关紧要的。
图3a、3b和3c表示风箱温度。至于燃料温度，存在一些变化但是不足以显著影响系统的总体热平衡或性能。
图4a、4b和4c表示流入燃烧器的总空气流量(一次、二次和三次)，并且一旦系统启动并稳定时，可以看出空气流量非常稳定，除了为获得不同的过量氧水平所需要的总空气流量变化之外。
图5a示出具有约3∶1的一次∶二次空气比的燃烧器的初始启动。作为试验方案的一部分，其随后被减少到约1∶1。
众所周知，图6a、6b和6c中示出的燃烧室温度难于精确测量，这很大程度上是由于测量装置的精确定位和校准的问题。
从图中可以看出，信号存在一些干扰(相对于平均值约+/-20℃)，但这是预料之中的并且反映与火焰相关的常规干扰和变化。
将多个热电偶置于废气管道长度的下游并用于测量废气的温度。从具有上述特征的废气管道中去除热，以反映典型电站锅炉的特性。
图7a、b和c表示试验期间的温度曲线。可以看出，出口温度降低到约740℃，这仅代表从典型锅炉废气中回收的总热量的一小部分。但是，传热面积被固定并且在各种运行条件下燃烧室出口和所述装置出口之间温度降的任意差异可以认为是代表总体传热效率的变化。
图8a-8c表示烟道氧气。这些图中出现某种程度的“干扰”，这是意料之中的，但是总体控制是良好的。大体上，可以看出对应于0.3、0.6和0.9％的烟道氧水平的变化运行方式(varying operating regimes)。
重要的是强调这些烟道氧水平明显小于那些常在典型工业锅炉厂遇到的水平。
图9a-9c表示试验期间相应的二氧化碳水平。
图9b包括用于比较目的的烟道氧水平，可以看出，如先前所预料，当烟道氧按照稀释因子的变化而减少时，CO2浓度增加。
图10a、10b和10c示出CO相对于烟道氧作图的全部结果。如先前所预料，对于过量约1％的氧水平，约30ppm的CO水平可以忽略。
由于烟道氧水平减少到0.3-0.6％，所以CO水平如预期那样增加。当在低烟道氧水平下运行时，很明显，结果分布得非常宽。
图11a和b表示由于使用磁性增强装置(或以其它方式)导致出现差异的一氧化碳对烟道氧气的图。
从图11a可以看出，当使用磁性装置时CO水平没有明显或显著变化。当转换回到虚拟装置时，图11b(第二天和第三天的结果)明显表现出所测量的CO水平显著减少，这是违反直觉的，除非在间歇期中存在一些其它影响。
潜在的影响包括导致进料管件激活的延迟期或第二∶第三空气比的改变。
图12表示第2天(仅在这天可获得这种数据)的一氧化碳水平与二次∶三次空气比的函数关系。可以看出，当磁体工作时，虽然最小读数保持不变，但是有证据表明CO读数的范围增加。应该注意的是，与典型的工业应用相比，在具有和不具有磁体运行的情况下绝对水平均保持极低。还应该注意的是，由于第二∶第三空气比减少，CO水平通常增加。
图13a、13b和13c示出对在U管出口处测量的SO2水平作图。SO2水平有效地由进料燃料油的硫含量决定。SO2水平在第二天急剧增加可归因于样品2和3之间燃料油组成的变化，这可以从下面的燃料分析表中证实。
  分析物   1   2   3   4
  灰分含量   0.03   0.05   0.08   0.06
  沥青质   7.42   7.44   8.92   8.78
  碳   87.45   87.47   87.08   86.98
  总CV   42,547   42,610   42,530   42,577
  氢   10.44   10.45   10.39   10.39
  氮   0.63   0.56   0.59   0.62
  硫   0.82   0.89   1.12   1.26
  40℃下粘度   667.72   679.70   719.72   736.96
表1-燃料分析
NOx排放源于许多复杂的形成机制，因此NOx水平受多种因素的影响。
图14a、14b和14c绘出试验期间NOx水平的图。图14a表示在试运转和启动操作期间NOx水平的显著变化，但是当运行建立时NOx水平在某种程度上稳定。
图14b(第2天)表示NOx水平的一般上升趋势，而图14c(第3天)表现出惊人的稳定运行，直到停机。
特别关注第1和2天，这是由于它们包括在相对于过量空气和二次∶三次空气比的许多不同运行条件下运行。
为了辨别影响NOx形成的不同因素，将结果重新对烟道氧水平和二次∶三次空气流作图。
图15a和15b表示NO水平对烟道氧气水平作图，从这些图中可看出，磁性装置对NO水平没有显著影响。
同样，图16a和16b没有表现出由于二次∶三次空气比的变化而引起NO水平的显著变化，虽然有一些证据表明NO水平的较小变化。
在通过实验装备的点处可获得大量的温度测量值。利用Cyclops单色红外高温计并结合大量陶瓷铠装的热电偶来测量气体温度，这些热电偶充分深入到气流中以获取气体温度的可靠读数。
对三天的实验工作的温度数据作图，在图17a、17b和17c中示出，其表示试验期间温度的基本变化。
图18a和18b表示将燃烧室温度数据重新对烟道氧含量作图，由于含有磁体和虚拟装置导致产生差异。
对于第1天(图18a)，对比数据涉及0.6％的烟道氧含量，通过观察看出，具有磁体的火焰温度高于具有虚拟装置的火焰温度。
这种结论通过结果的统计分析得出，结果显示，在99％的信心水平下(即结论无效的几率为1％)，具有磁体的系统的平均火焰温度大于(在此情况下，约15℃)采用虚拟装置运行的系统的平均火焰温度(参见表1)。
在确定了燃料流经不含有磁体的虚拟壳体的系统的基准性能之后，对磁流体处理装置“活性”调节单元装置(装置1和装置2)进行试验。
试验持续时间在表1中给出。
  虚拟物/℃   磁体(装置1)/℃
  平均值   1186.5   1201.8
  标准偏差   10.7   19
  数据点数目   1406   1093
表2-虚拟物和装置1的燃烧室温度对比(第1天)
对平均值(磁体)-平均值(虚拟物)＝0(即总体相同)的零假设进行两个总体推断测试，结果表明，在99％的信心水平下，母本平均值的差实际上为15.25-15.35。由于零假设值(0)位于该范围之外，因此可以推断出，在99％的信心水平下，两个母本的平均值是不同的。因此，这证明通过应用磁燃料处理装置，火焰温度增加。
第2天的对应数据似乎表现出相反的效果，即在具有虚拟物的运行情况下的火焰温度等于或可能稍高于在具有磁性装置的情况下运行的火焰温度，如表2所示。
  虚拟物  磁体(装置2)
  平均值   1193.0  1190.7
  标准偏差   8.1  15.5
  数据点数目   764  416
表3-虚拟物和磁体(装置1)的燃烧室温度对比(第2天)
进一步分析表明，由于为了从系统中实现全部潜在的结果而使烟道氧水平和二次∶三次空气水平变化，导致不可能在磁体/非磁体条件之间进行有意义的对比，这是由于缺乏磁体条件的一致运行数据。烟道氧水平和二次∶三次空气流的变化在图20中示出。
对于诸如具有固定传热面积的试验设备，为了对比，整体热效率的粗测量可以定义如下：
效率＝回收热/输入热
其中输入热可以定义为燃料流乘于燃料的热量值。
该定义排除了输入气流和温度的影响，但是，在这种情况下，已经表明，进口空气温度的变化可忽略，并且与基于恒定燃料流量和烟道氧水平的效率相当，这些影响可以忽略。
为了这种对比，回收热定义如下：
热回收＝废气质量流量×废气平均比热容×温度差(燃烧室与烟道)。
通过定义，在没有任何空气泄漏时，总废气流量为燃料质量流量和总空气流量之和(二者均直接测量)。
虽然废气的比热容随温度变化，但是由于烟道排放温度中的差值相比于绝对值较小，因此允许使用废气比热容的固定平均值用于对比。
废气温度差定义为燃烧室温度和平均出口温度之间的差值。
而上述计算不代表试验装置的热效率的绝对测定，它提供了在不同条件下性能对比的充分基础，假设已经很小心地通过系统确保别处运行条件的相似性(有些条件一般在工业锅炉厂没有)。
如下为了比较已经选择了两个时间段反映装置1(第1天)和装置2(第2天)。
  虚拟物   装置1
  平均烟道氧(干％)   0.6   0.6
  数据点数目   293   1200
  平均效率   17.8   18.1
表4-磁流体处理装置的效率，第1天-装置1。
很明显，从应用装置1的结果中可以看出效率的小幅增加。
对平均效率(装置1)-平均效率(虚拟物)＝0(即母本相同)的零假设进行两个母本推断测试，结果表明，在99％的置信水平下，总体平均值的差实际上为0.10-0.497。由于零假设值(0)位于该范围之外，因此可以推断出，在99％的信心水平下，两个母本的平均值是不同的。
因此，这证明磁流体处理装置的应用对效率具有有利的影响。
  虚拟物   装置2
 时间跨度   22:15-午夜   21:25-21:55
 平均烟道氧(干％)(图19b)   0.6   0.6
 平均二次∶三次气流比   1   1
 数据点数目   416   120
 平均效率   15.4   15.31
 标准偏差   0.289   0.279
表5-磁流体处理装置的效率，第2天-装置2。
这些结果似乎表明，装置2的应用引起效率非常轻微的下降，该结论被确认为99％(刚好)的信心水平是真实的。但是由于此时系统中正在经历其它的变化，因此装置2条件可利用相对少的稳态数据。很明显，总体效率明显低于第1天的效率。
图20分析表明，在收集这些结果后期，总输入热保持几乎恒定，同时在此期间回收热显著变化。参考图5b，结果表明，这与调整外部/内部空气比(二次∶三次空气比)期间完全一致。
已知企图测量总燃烧效率和(相对)小规模变化的困难是众所周知的，这是由于许多不同因素会影响结果。
实施燃料试验的试验装备代表特殊范围的设备，利用该设备可以获得和量化影响燃烧效率的不同参数。
至于所有的实验室试验，燃烧器的条件和装配以及建立类似于本领域中常用的运行条件的问题仍有待于解决。在这种情况下，尽管为了试验目的使燃烧器性能降级，但是它的量级仍比在典型工业服务中任何油燃烧器可能达到的要好。因此，试验装备性能任意改进的范围受到的限制远远超过工业服务中的典型燃烧器。
总体上，除有意引入的变化之外，试验装备的性能是非常一致的。
统计学证据明显证实，在其它方面固定的条件下，使燃料流经装置1引起了总体燃烧效率的统计学意义上的明显增加。
没有明显的证据表明由于使用装置1或装置2而引起CO水平的变化，CO水平的变化与运行条件的任意其它变化无关，虽然必须再一次强调，所观测的CO水平远远低于在典型工业锅炉厂所观测的任意CO水平。
基于这些结果，因此可以具有99％确信度地说，磁性装置1和2改进了0.3个百分点的燃烧效率(整体约1.7％)，如表4所示。
因此磁流体处理装置相比于现有可用于燃料磁处理的装置具有一些优势。磁流体处理装置是在一系列装置中增强燃烧的简单、经济、直列式装置。
在试验中所证实的增加的效率提供了成本节约，这是由于与使用其它磁流体处理装置或不使用这类装置相比，可以用更少的燃料获得相同的热量。由于具有更加改进的效率，磁流体处理装置提供了更清洁的燃烧，从而降低燃烧装置的维护费用。
减少燃料的使用以及更清洁的燃烧具有从燃烧过程中减少有害污染物例如二氧化碳排放的效果。
磁流体处理装置还具有容易安装的优点。这种装置包含在特定设计的壳体中，该壳体允许插入现有燃料管中和从该管中拆卸。
因此磁流体处理装置与现有可用于燃料磁处理的装置相比具有一些优势。磁流体处理装置是一系列装置中增强燃烧的简单、经济、直列式装置。
在试验中所证实的增加的效率提供了成本节约，这是由于与使用其它磁流体处理装置或不使用这类装置相比可以用更少的燃料获得相同的热量。磁流体处理装置能够实现大于5％的燃料成本节约，这应该超出与安装和维护有关的费用。
由于具有更加改进的效率，磁流体处理装置提供了更清洁的燃烧，从而降低燃烧装置的维护费用。这会导致燃烧装置更少的停工期并因此提高效率。
减少燃料的使用以及更清洁的燃烧具有从燃烧过程中减少有害污染物例如二氧化碳排放的效果。
磁流体处理装置还具有容易安装的优点。这种装置包含在特定设计的壳体中，该壳体允许插入现有燃料管或新装置中和拆卸。磁流体处理装置提供了改进的燃烧性，从而产生了成本节约和燃烧装置的更大效率的效益。
在其它实施方案中，图21中所示实施方案的流体供应管7和流体通道10、11的相对尺寸可以根据上文所描述的本发明来改变，以产生具有上述效益的装置。
请读者注意所有的文章和文献，这些文章和文献与本申请的说明书同时或在本申请的说明书之前提交，并且这些文章和文献与本说明书一起公开审查，所有的这些文章和文献的内容均通过引用并入本文。
本说明书中公开的所有特征(包括全部所附的权利要求、摘要和附图)和/或公开的任意方法或过程的全部步骤可以以任意的方式组合，除其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合之外。
本说明书中公开的每一个特征(包括全部所附的权利要求、摘要和附图)可以由用于相同、等同或类似目的的可选特征来替代，除非另有说明。因此，除非另有说明，所公开的每一个特征仅是一系列等同或类似特征的一个实例。本发明并不受限于上述实施方案的细节。本发明延伸至本说明书(包括全部所附的权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任意新特征或任意新组合，或者延伸至公开的任意方法或过程的步骤的任意新步骤或任意新组合。

Claims (24)

1.一种磁流体处理装置，包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少两个位于外围的磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中所述至少两个磁体位于所述流体通道或每一个流体通道的相对侧并且具有少于约90mm的间距。
2.一种磁流体处理装置，包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体；所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；流体供应管道的横截面积对所述流体通道或全部流体通道的总横截面积之比为约1∶1.1-约1∶2.8。
3.一种磁流体处理装置，包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，所述装置适合与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中所述至少一个流体供应管道的宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比为约1∶20-约1∶40。
4.一种磁流体处理装置，包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，所述装置适应于与流体供应管道配合，使得在使用中流经流体通道的流体经受磁场作用；其中所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分中的磁场强度为约0.02T-约1.0T。
5.如权利要求1中所要求的磁流体处理装置，其中所述至少两个磁体具有小于约60mm的间距。
6.如权利要求2中所要求的磁流体处理装置，其中所述流体供应管道的横截面积对所述流体通道或全部流体通道的总横截面积之比为约1∶1.2-约1∶2.4。
7.如权利要求3中所要求的磁流体处理装置，其中所述至少一个流体供应管道的宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比为约1∶20-约1∶30。
8.如权利要求4中所要求的磁流体处理装置，其中所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分中的磁场强度为约0.025T-约0.5T。
9.如前述任意权利要求中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述流体是燃料。
10.一种磁流体处理装置，包含至少一个流体通道，所述流体通道或每一个流体通道具有至少一个位于外围的磁体，其中所述至少一个磁体可拆卸地容纳在装置的主体部分中。
11.如权利要求10中所要求的磁流体处理装置，其中所述主体部分是非铁的。
12.如权利要求10或11中所要求的磁流体处理装置，还包含位于流体通道内的至少一个内磁体。
13.如权利要求10-12中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述装置装配在现有流体供应管道中。
14.如权利要求10-13中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述装置包含一个或多个内部可置换的磁性筒。
15.如权利要求14中所要求的磁流体处理装置，其中所述内部可置换的磁性筒通过固定装置保持在所述装置内的适当位置上，所述可拆卸磁体筒将安置在所述固定装置中。
16.如权利要求14或15中所要求的磁流体处理装置，其中所述内部可置换磁性筒或每一个内部可置换磁性筒将流体通道分隔成子通道。
17.如权利要求10-16中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述装置和/或其通道的流体流动面积对所述装置所连接的流体供应管道的流体流动面积之比为约1∶1.2-约1∶2.5。
18.如权利要求10-17中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述流体通道或每一个流体通道具有位于所述装置外表面上的一个或多个外部可拆卸磁性筒。
19.如权利要求18中所要求的磁流体处理装置，其中所述外部可拆卸磁性筒或每一个外部可拆卸磁性筒位于外壳内。
20.如权利要求19中所要求的磁流体处理装置，其中所述外壳通过固定装置而位于所述装置的周围。
21.如权利要求18-20中任一项所要求的磁流体处理装置，其中所述外壳可拆卸，以允许安装和拆卸所述外部可拆卸磁性筒。
22.如权利要求10-21中任一项所要求的磁流体处理装置，其中内磁性筒和/或外磁性筒内的磁体的布置不同，这取决于流经所述筒的磁场的燃料以及所述装置所连接的流体供应管道的宽度对所述至少一个流体通道的所述至少一个磁体沿其延伸的部分的长度之比。
23.如权利要求10-22中任一项所要求的磁流体处理装置，其中内磁性筒和/或外磁性筒内部磁体极性的排列根据燃料类型和质量、燃料温度、燃料压力、磁化和燃烧之间的时间和/或装置所需的停留长度比而变化。
24.如前述权利要求中任一项所要求的磁流体处理装置，其中以相对于流体流动基本呈直角的方向施加磁场。
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