TW201446956A - 用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器，其具有配備內部管道及外部管道的中央噴槍。內部管道及外部管道形成環形間隙導管。複數個外部噴槍佈置在中央噴槍周圍。漏斗狀混合裝置提供在位於內部管道之端部處的區域中之環形間隙導管的延伸部中。此漏斗狀混合裝置具有位於其壁中之開口，該等開口供燃燒介質流動經過。外部噴槍各自具有噴嘴，該噴嘴具有沿側向圓周區的開口，該等開口不對稱地佈置。

Description

用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器
本發明係關於一種用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器。
此種多燃料式多噴槍燃燒器系統主要在熱氣產生器中使用。此等熱氣產生器例如用於加熱例如鐵礦石冶煉設備中的煤研磨裝置中之熱過程氣體，或在煤氣化設備中之煤研磨裝置中使用。據此，熱過程氣體用來運送粉碎之煤粉且亦用於同時研磨-乾燥。
為了啟動此類研磨-乾燥裝置，有必要對熱氣產生器自身進行加熱，亦即對其進行預熱，並亦對整個研磨-乾燥裝置進行預熱，該研磨-乾燥裝置包含以下主要組件：研磨機、分類器、過濾器、研磨機風扇、熱氣產生器及對應過程氣體線路。在此類裝置之預熱期間，主要目標為將裝置組件之溫度升高至水露點以上，以使得裝置中不會出現水之凝結。另一方面，當研磨煤時，必須存在低氧條件以防爆炸。尤其藉由使用熱氣產生器之低氧煙道氣可達成此類惰性操作狀態。對於研磨迴路之此類啟動過程，熱氣產生器必須具有相比主操作的極低功率，以便確保裝置組件中不發生與溫度相關之損壞。大體而言，用於研磨迴路之操作的熱氣產生器需要1：8之控制比，且若亦考慮整個系統之預熱，則需要1：40之控制比。在考 慮了將被研磨粉碎及乾燥之材料的不同水分含量、在不同之外部溫度下以及研磨機之不同生產量條件下量測出1：8之控制比。
對於熱氣產生器中之燃燒，特定而言，在研磨-乾燥過程之 範疇中，氣體得以較佳使用，此出現在使用煤粉的下游過程中或在使用煤粉的下游過程中產生。例如，在煤氣化之情況中，產生合成氣。然而，由於當啟動系統時，初始操作狀態期間尚不可利用此等氣體，因此常常需要對熱氣產生器進行設計，以使得其可使用不同燃料操作。為了啟動整個裝置，諸如當通電時以及在初始運作持續期間，常常使用諸如天然氣之不同的氣體。只要已經產生充分的煤粉，則可開始煤氣化。只要此下游過程已啟動且產生合成氣，則需要使用低價合成氣來操作熱氣產生器。因此，有必要使熱氣產生器之燃燒器能夠使用燃料之每一者達成下游處理設備所需之100%功率。
例如，DE 196 27 203 C2揭示一種多噴槍燃燒器。進一步而言，自DE 42 08 951 C2，已知一種具有燃燒器的熱氣產生器之示範性結構。
為了能夠達成使用熱氣產生器所需之1：40的高控制範圍，該熱氣產生器常常具有如下燃燒器，該燃燒器擁有單獨啟動燃燒器。此啟動燃燒器用來預熱熱氣產生器。其亦用來預熱下游裝置組件，例如研磨迴路中之組件。熱氣產生器之實際燃燒器無法用於此目的，因為燃燒器即使在最低功率下仍常常放射出過多熱量。此將意味無法安全執行熱氣產生器之小心升溫以及下游過程。
然而，額外併入的啟動燃燒器需要大量資源。特定而言，應認為其僅用於啟動過程或在待機操作中使用。因此，在用於熱氣產生器之 燃燒器的情況中，需要能夠省略單獨啟動加熱器且能夠直接使用熱氣產生器之燃燒器執行熱氣產生器之加熱及上游過程。為此，需要先前所述之1：40的高控制範圍。
本發明之目標為創建一種用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器，該燃燒器可使用不同的燃燒器類型操作且具有高控制範圍，以使得可省略單獨額外啟動燃燒器。
根據本發明，此目標經由具有申請專利範圍第1項之特性的中央燃燒器達成。
其他有利實施例在申請專利範圍附屬項、說明書及圖式中指示。
根據申請專利範圍第1項，根據本發明之中央燃燒器中提供中央噴槍，該中央噴槍具有內部管道及外部管道。此等兩個管道彼此同軸地定向。內部管道及外部管道藉此佈置成在徑向上彼此隔開，以形成環形間隙導管。可經由此環形間隙導管運送燃燒介質。中央噴槍之外部管道自第一饋送腔室延伸至燃燒腔室。外部管道據此比內部管道更進一步延伸至燃燒腔室中。
複數個外部噴槍佈置在中央噴槍自身周圍，該等外部噴槍至少自第二饋送腔室同樣地延伸至燃燒腔室。
漏斗狀混合裝置佈置在環形間隙導管之延伸部中，該延伸部位於內部管道與內部管道之端部的區域中之外部管道之間。此混合裝置具有位於內部管之端部的區域中之開口，該開口大致上對應於內部管道之直 徑。在環形間隙導管之延伸部中，混合裝置在其另一端具有另一開口，該另一開口大於內部管道之直徑但小於外部管道之直徑。供燃燒介質流動經過之開口提供在混合裝置之壁中。
噴嘴佈置在每一外部噴槍上，該噴嘴具有至少側向開口，該等側向開口佈置成沿噴嘴之側向圓周區不對稱地分佈。另外提供的是，外部噴槍及/或外部噴槍之噴嘴經形成來可在軸向上相對於中央噴槍旋轉，以便影響噴嘴之開口的位置。
在形成一種用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器過程中可看出本發明之基本思想，該中央燃燒器本身具有1：40的控制比。此意味此中央燃燒器可以使用本身具有中央燃燒器的多燃料式多噴槍燃燒器加熱熱氣產生器，且亦可以在全負載下與熱氣產生器、全部下游裝置組件一起操作。因此，可以構造熱氣產生器或對應地構造具有根據本發明之中央燃燒器的無啟動燃燒器之燃燒器。
隨後可將用於第二燃料之其他噴槍提供圍繞中央燃燒器。換言之，中央燃燒器經設計來使用燃料操作，且圍繞中央燃燒器之其他噴槍將使用第二燃料操作。
尤其藉由將中央噴槍與圍繞其之複數個外部噴槍結合來達成根據本發明之中央燃燒器的高控制比。此處，根據本發明，位於中央噴槍之外部管道中的內部管之端部處的漏斗狀混合裝置的設計亦起著至關重要的作用。
在中央燃燒器之操作期間，例如天然氣之燃料經由中央噴槍之內部管道以及經由外部噴槍饋送。位於內部管道與外部管道之間的環形 間隙導管用來饋送燃燒空氣。此燃燒空氣可為正常環境空氣，但亦可為貧O2氣體，以便保證用於下游研磨迴路之所需的氧上限。藉助於根據本發明之壁上具有開口的漏斗狀混合裝置，達成經由內部管道吹入之燃料與燃燒空氣之良好混合，以使得一方面產生穩定火焰，但另一方面亦達成燃料之安全及完全燃燒。中央噴槍之區域中的此內部火焰亦用來支持外部噴槍之火焰。
可在外部噴槍之噴嘴的構造中看出本發明之另一核心思想。此等噴嘴具有至少側向開口，該等開口沿噴嘴之側向圓周區不對稱地分佈。除此之外，外部噴槍或外部噴槍之對應噴嘴為可旋轉的，藉此改變噴嘴之位置。
此構造允許中央燃燒器在不同的多燃料式多噴槍燃燒器系統中使用，其中用於第二燃料的圍繞中央燃燒器之其他噴槍之設計可有所變化。藉助於外部噴槍上之噴嘴的位置，中央燃燒器可因此適用於經不同設計及/或定位的第二燃料噴槍。除此之外，藉由改變外部噴槍之噴嘴，產生的優點在於，根據本發明之具有中央燃燒器的多燃料式多噴槍燃燒器可經設置，以使得幾乎沒有任何振盪或根本沒有振盪存在於爐中、隔焰室中或對應燃燒腔室中。此對於多燃料式多噴槍燃燒器系統之安全操作為重要的，因為此等振盪可引起不穩定之系統狀態，在該不穩定之系統狀態中難以維持燃燒器或對應熱氣產生器之安全操作。
燃燒腔室中之振盪尤其取決於用於燃燒第二燃料之噴槍的類型，且亦取決於噴槍之數目及定位。對於根據本發明之中央燃燒器，經由外部噴槍之噴嘴的構型，中央燃燒器可相對簡單且具有很大靈活性地適 應於具有不同結構之第二燃料噴槍類型、不同數目之第二燃料噴槍以及此等噴槍之不同位置。
據此在操作中提供，以經由內部管道及外部噴槍饋送燃料至燃燒腔室。燃燒空氣較佳地經由環形間隙導管饋送。在本發明之範疇內，「燃燒空氣」一詞用於一種流體，該流體作為用於燃燒之氧載體使用。此可例如為環境空氣、貧O2氣體或例如由環境空氣及再循環低氧氣體組成的混合物。貧O2氣體尤其當加熱之過程氣體的氧含量被保持得盡可能低時使用。然而原則來說，其他流體尤其氣態形式之其他流體可亦用作氧載體。
諸如天然氣、合成氣或高爐氣體之燃燒氣體例如可描述成本發明之範疇內的燃料。
可視需要相關於中央噴槍佈置外部噴槍。然而，若外部噴槍佈置在距離中央噴槍之相等徑向距離處，尤其佈置成環狀，則此為有利的。據此可經由中央噴槍之火焰達成對外部噴槍之火焰的支持，以使得在中央燃燒器之操作期間促進高控制範圍。
若除漏斗狀混合裝置之外亦提供旋流構件，則可達成燃料與燃燒空氣之良好混合。此等旋流構件可例如提供在外部管道之內壁上及/或混合裝置之外壁上。旋流構件可據此形成作為旋流片。除此之外，可能藉助於位於外部管道之內壁上的旋流構件將混合裝置居中。若旋流構件固定至外部管道之內壁以及固定至混合裝置本身，則均為此種情況。在本發明之範疇內，旋流構件可亦視為湍流產生結構或旋流片。此等湍流產生結構之目標為添加湍流脈衝至吹入的氣體，以使得不同氣體更好地混合在一起，尤其燃燒氣體與燃燒空氣。
若內部管道以噴嘴結束，該噴嘴具有位於軸向及徑向兩者上的開口，則此為有利的。然而，亦可能僅在此等兩個方向之一者上提供開口。具有噴嘴之管道設計改良燃料與燃燒空氣之混合狀況，此轉而為其帶來改良且增大的控制範圍。
在中央燃燒器之整個工作範圍上較佳地固定中央噴槍之內部管道與外部噴槍之間的燃料供應比，尤其保持恆定。其可依賴外部噴槍之確切數目變化，且相對於自中央噴槍之內部管至外部管道的燃料供應，平均為約10%-20%：90%-80%。已證實此固定比有利於中央燃燒器之穩定操作。除此之外，可省略用於外部噴槍及中央噴槍之單獨控制部分，且僅可將一個控制部分用於此目的。
根據本發明之中央燃燒器可提供在多燃料式多噴槍燃燒器中，該多燃料式多噴槍燃燒器可隨後形成為不含啟動燃燒器。此意味除配備多燃料式多噴槍燃燒器之熱氣產生器尤其隔焰室及/或處理裝置的其他組件以外，單獨啟動燃燒器不必要，因為根據本發明之多噴槍燃燒器具有高達1：40之足夠高的控制範圍，以使得其可執行啟動燃燒器本身之功能。然而，在任何情形下均不得據此將中央燃燒器視為啟動加熱器本身，因為與啟動燃燒器對比，其可亦在如下操作狀態下操作，為例如研磨迴路之整個連接的處理裝置供應例如熱過程氣體之充分的能量。進一步而言，省略啟動燃燒器使其具有額外優勢，以使得不再需要用於啟動燃燒器之完整控制部分。
根據本發明之一種具有中央燃燒器的多燃料式多噴槍燃燒器可在熱氣產生器中作為燃燒器使用。除此之外，熱氣產生器具有燃燒器 隔焰室及用於將要加熱之過程氣體的饋送。
由於根據本發明之中央燃燒器的構造，中央燃燒器與不同結構之多燃料式多噴槍燃燒器的使用為可能的。例如，此種多燃料式多噴槍燃燒器可經形成，以使得中央燃燒器佈置在中央燃燒器管道中。換言之，此中央燃燒器管道連接至中央燃燒器之外部噴槍。
可在中央燃燒器管道之內壁上提供額外的旋流構件，在此種構造之情況中，燃燒空氣亦經由中央噴槍之外部管道與中央燃燒器管道之間的大型環形間隙導管饋送。中央燃燒器管道之內壁上的旋流構件確保燃燒空氣與燃料之良好混合，該燃料特別經由外部噴槍吹出。
不考慮用於多燃料式多噴槍燃燒器之第二燃料噴槍的確切實施例，此等燃料噴槍應較佳地佈置在中央燃燒器管道或中央燃燒器周圍。此可例如以與外部噴槍類似的環狀方式實現。
第二燃料噴槍可由例如嵌套佈置的兩個管道形成。根據此構型，第二燃料可經由嵌套佈置的管道之內側饋送，且可經由外部管道饋送燃燒空氣。旋流構件可亦提供在兩個管道的端部處。特定而言，位於第二燃料噴槍之外部管道與內部管道之間的環形間隙導管適合於用於此目的。旋流構件較佳地形成為旋流片，與本發明之範疇內描述的所有旋流構件類似。原則來說，亦可能使用複數個(例如三個)嵌套佈置的管道作為第二燃料噴槍。除了燃燒空氣及第二燃料之外，另一流體可供應作為額外燃料或用於燃燒。
然而，亦可能經由單個管道形成第二燃料噴槍。此可具有端部噴嘴。藉助於端部噴嘴，第二燃料之排出方向可受影響，以使得燃料與 燃燒空氣之混合在此獲額外改良。
原則來說，可視需要相關於中央燃燒器佈置第二燃料噴槍。 例如，較佳地以環狀方式將第二燃料噴槍佈置在距離中央噴槍的相同徑向距離處為可能的。尤其在第二燃料噴槍由單個管道組成的情況中，此種設計較佳。在此構型中達成均質火焰式樣。
進一步而言，燃燒器外部管道可經提供圍繞第二燃料噴槍。 該燃燒器外部管道向外終止多燃料式多噴槍燃燒器。依賴於第二燃料噴槍之設計，若未提供中央燃燒器管道，則燃燒空氣亦可經由燃燒器外部管道、中央燃燒器管道或中央噴槍之外部管道之間的中間空間饋送。此第二變體對於如下設計而言特別有利，第二燃料噴槍由具有端部噴嘴的個別管道形成。燃燒器外部管道在其面向燃燒腔室的一端處形成燃燒器出口。為此目的，其可具有亦影響火焰幾何形狀的形狀。例如，其可形成在端部區域，該端部區域稍微彎曲朝向燃燒器之中央軸線。
根據一實施例，可提供位於燃燒器外部管道之內壁上的其他旋流構件。此等旋流構件用於燃燒空氣與燃料之更好的混合，且因此促進改良的燃燒狀況。
原則來說，可視需要設計在本發明之範疇內描述的所有旋流構件。然而，較佳而言，旋流構件設計成運送流體的旋流片。此等旋流片特別經提供與氣體之流出方向呈一角度，以便提供旋流，亦即流出氣體流出時之偏轉。
根據一較佳實施例，提供葉輪。此可依賴於位於多燃料式多噴槍燃燒器之不同區域上的第二燃料噴槍的形成而提供。
若例如提供中央燃燒器管道，則葉輪可位於中央燃燒器管道之內壁與中央噴槍之外部管道之間的區域中。只要旋流構件提供在中央燃燒器管道的內壁上，則其可延伸。
若未提供中央燃燒器管道，則葉輪可位於燃燒器外部管道之內壁與中央噴槍之外部管道之間的區域中。同樣在此情況中，若旋流構件提供在燃燒器外部管道之內壁上，則葉輪可自此等旋流構件延伸直至中央噴槍之外部管道的外壁。
獨立於葉輪之確切位置，根據一較佳實施例，葉輪特別延伸直至中央噴槍之外部管道藉以結束的區域。葉輪本身可以多孔板之方式設計，藉此額外地達成在中央噴槍之外部管道與中央燃燒器管道或燃燒器外部管道之間的環形間隙導管之間運送的燃燒空氣之湍流。
第二燃料噴槍可延伸經過葉輪，以使得其在燃燒腔室的方向上在葉輪之後結束。
根據一較佳實施例，葉輪經設計以使得其可在軸向上移位。此意味其可在燃燒腔室之方向上來回移位。對於此構型，可最小化或防止經由燃燒產生的振盪。
葉輪之位置亦用於影響燃燒空氣之湍流，且因此有助於所需之燃燒狀況。
將藉由參考示範性實施例及示意性圖式來更為詳細地解釋本發明，在該等圖式中： 圖1示出具有根據本發明之中央燃燒器的第一多燃料式多噴槍燃燒器的橫截面透視圖；圖2示出根據圖1之多燃料式多噴槍燃燒器的橫截面視圖；圖3示出具有根據本發明之中央燃燒器的第二多燃料式多噴槍燃燒器的截面透視圖；圖4示出根據圖3之多燃料式多噴槍燃燒器的橫截面視圖；圖5示出穿過外部噴槍之噴嘴的橫截面；以及圖6示出一圖來證明具有多燃料式多噴槍燃燒器的熱氣產生器之操作，該多燃料式多噴槍燃燒器具有根據本發明之中央燃燒器。
圖1及圖2在透視圖中以及在橫截面視圖中示出具有根據本發明之中央燃燒器1的多燃料式多噴槍燃燒器100的第一實施例，其部分切開。
中央燃燒器1由中央噴槍10、圍繞中央噴槍10之外部噴槍21以及向外終止中央燃燒器1的中央燃燒器管道101形成。
中央噴槍10具有內部管道11及外部管道12。此等管道以一方式相對於彼此同軸地佈置，以使得環形間隙導管13形成在內部管道11的外側與外部管道12的內側之間。外部管道12在燃燒腔室60之方向上比內部管道11延伸得更遠。在內部管道11之端部處提供混合裝置14。此混合裝置形成為漏斗狀。
混合裝置14之第一端提供在內部管道11之端部區域中，且具有大致上對應於內部管道11之直徑的直徑。在朝向混合裝置14之另一端 的方向上，混合裝置以一漏斗方式變寬。凹部，特定而言，孔提供在混合裝置14之壁中。
呈旋流片之形式的旋流構件15佈置在外部管道12的內側上。除了引起燃燒空氣之湍流的實際功能之外，該等旋流構件亦用於對混合裝置14進行居中，使其在中央噴槍10之內部管道11上方居中。例如，同樣呈旋流片之形式的旋流構件16亦可提供在混合裝置14之外側上。
內部管道11自身在混合裝置14之區域中以噴嘴17結束。此噴嘴17具有軸向開口及徑向開口兩者。此等開口較佳地具有此等尺寸，以使得較之在徑向上而言，流動經過內部管道11之介質的更大部分可在軸向上排出。
複數個外部噴槍21佈置成中央噴槍10之外部管道12周圍的環。噴槍彼此間等距。外部噴槍21亦分別佈置在距離多燃料式多噴槍燃燒器100之中央軸線的相同距離處，該中央軸線在內部管道11中延伸。
外部噴槍21分別以噴嘴22結束。該噴嘴22具有佈置在徑向上的複數個開口23。據此，開口不對稱地提供在噴嘴22之圓周區域上，如圖5中示意性地示出。
圖5示出穿過開口23之區域中的外部噴槍21之噴嘴22的橫截面。據此明確的是，此處示出之兩個開口23不對稱地提供在噴嘴22上。
噴嘴22及/或外部噴槍21可設計成可圍繞其軸線旋轉。據此可能視需要相關於多燃料式多噴槍燃燒器100之中央中間軸線來定向噴嘴22之開口23。對於此定向，中央燃燒器1可設置成不同的多燃料式多噴 槍燃燒器，如圖1及隨後在圖3中示出。據此亦可能最小化操作期間產生的振盪。
在根據圖1及圖2之實施例中，中央燃燒器1以中央燃燒器管道101結束。呈旋流片之形式的旋流構件102轉而提供在中央燃燒器管道101之內壁上。
具有中央噴槍10之中央燃燒器1的構造性設計以及漏斗狀混合裝置14及葉輪130帶來燃燒氣體之逐步燃燒以及流體流之內部再循環。此允許1：40之高控制比，因為內部再循環及分級燃燒促進極其穩定之火焰。
複數個第二燃料噴槍110佈置在中央燃燒器1周圍。此等第二燃料噴槍110各自具有內部管道111及圍繞內部管道111之外部管道112。內部管道111及外部管道112相對於彼此同軸地定向，以使得環形間隙導管113形成在其之間。延伸至環形間隙導管113中之旋流構件114提供在內部管道111之端部區域中。多燃料式多噴槍燃燒器100向外由燃燒器外部管道120終止。
進一步而言，葉輪130提供在中央燃燒器管道101與中央噴槍110之外部管道112之間。該葉輪130形成為類似於多孔板。外部噴槍21延伸經過葉輪130。進一步而言，可在軸向上改變葉輪130之位置。藉助於此改變，中央燃燒器1可適合於不同多燃料式多噴槍燃燒器，因為據此可將燃燒腔室60中產生的振盪最小化。此經由葉輪130之軸向定位實現。除此之外，葉輪130將經由形成在外部管道12與中央燃燒器管道101之間的環形間隙導管106運送之燃燒空氣均質化。
下文詳細解釋多燃料式多噴槍燃燒器100之連接及操作。
中央噴槍10之內部管道11及外部噴槍21較佳地連接至用於例如天然氣供應的第一燃燒氣體之饋送。第二燃料噴槍110之內部管道111可連接至用於例如合成氣之第二燃燒氣體的饋送。環形間隙導管113及形成在中央噴槍10之外部管道12與中央燃燒器管道101之間的環形間隙導管106連接至燃燒空氣供應。大體而言，特定而言呈氣體形式之氧載體可視為本發明之範疇內的燃燒空氣。
原則來說，此處供應之燃燒空氣可為貧O2氣體，以便滿足下游研磨裝置中之降低氧含量的要求。
在此處示出的實施例中，至內部管道11的饋送直接實現，至環形間隙導管13之饋送經由饋送腔室61實現。至外部噴槍21之饋送經由饋送腔室62實現。燃燒空氣經由饋送腔室63運送至環形間隙導管106中。第二燃燒氣體至第二燃料噴槍110之內部管道111的饋送經由饋送腔室161實現，且至環形間隙導管113之燃燒空氣的饋送經由饋送腔室162實現。
據此以固定比率提供至中央噴槍10之內部管道11以及至外部噴槍121的第一燃燒氣體之饋送，較佳在15%：85%之範圍內。類似地，經由饋送腔室61及63之燃燒空氣的饋送設置為固定比率。
點火裝置30用來啟動多燃料式多噴槍燃燒器100。該點火裝置30僅提供用於實際上極短之點火過程。中央燃燒器1使用該點火裝置點燃。首先，中央燃燒器1在極低壓級操作，其中燃料流動經過中央噴槍12之內部管道11以及經過外部噴槍21。天然氣可例如作為燃料使用。如所闡述，此使用極低之功率實現，以便對其中提供有燃燒器之熱氣產生器進 行加熱以及對下游單元進行加熱。在此過程中，在燃燒腔室60周圍延伸的熱氣產生器之燃燒器隔焰室亦獲加熱。只要其中使用燃燒器100之下游單元及熱氣產生器自身已充分加熱，則可發生至生產操作的轉換。此轉換僅經由對中央燃燒器1進行通電來實現。此意味其具有更多燃料及更多燃燒空氣。
若燃燒器100例如作為用於合成氣生產的煤研磨裝置之熱氣產生器使用，則其花費一段時間直至整個合成氣生產期間亦可利用充分的合成氣來操作燃燒器。只要此便宜的合成氣有充分的量可利用，則燃燒器可切換至合成操作。在此情況中，合成氣經由第二燃料噴槍110之內部管道111引入。同時，燃燒空氣經由環形間隙導管113饋送。若經由合成氣燃燒達到穩定之燃燒狀態，則現可將中央燃燒器1斷電，且在理想情況下可完全關閉。此節省例如其操作所需要的天然氣，此天然氣具有較高品質且因此更為昂貴。同樣可能增加合成氣之燃燒，且同時減少天然氣之燃燒。
圖3及圖4示出具有根據本發明之中央燃燒器1的多燃料式多噴槍燃燒器200的不同變體。下文提供之詳細內容僅關於根據圖1及圖2之實施例的不同構型。相同的組件藉由相同的參考數字識別。
多燃料式多噴槍燃燒器200及多燃料式多噴槍燃燒器100之間的主要區別在於使用了不同類型之第二燃料噴槍210。此等燃燒器由個別管道211組成且具有端部噴嘴212。
與燃燒器100之另一區別在於燃燒器200不具有中央燃燒器管道101。
為此，呈導板之形式的旋流構件221提供在燃燒器外部管道 220上。進一步而言，環形間隙導管213形成在燃燒器外部管道220與中央噴槍11之外部管道12之間。
根據燃燒器20之此實施例，葉輪230提供在中央噴槍10之外部管道12與燃燒器外部管道220之間的區域中。與燃燒器100之情況類似，外部噴槍21以與第二燃料噴槍210相同的方式延伸經過葉輪230。此葉輪230可亦在軸向上移位，以便最小化燃燒腔室60中可能產生的振盪。與葉輪130類似，葉輪230亦將經由形成在外部管道12與燃燒器管道220之間的環形間隙導管213運送之燃燒空氣均質化。
為個別噴槍與環形間隙導管供應諸如天然氣或合成氣以及燃燒空氣之燃料在下文中解釋。
供應燃料至中央噴槍10之內部管道11直接實現。供應燃燒空氣至環形間隙導管13中經由饋送65實現。為外部噴槍21供應燃料亦經由饋送腔室62實現。
藉助於饋送腔室261，第二燃料噴槍210供應有例如合成氣之第二燃料。燃燒空氣經由饋送腔室262饋送至環形間隙導管213中。
燃燒器200之操作模式與燃燒器100類似。此意味為了對燃燒器200或配備燃燒器200之熱氣產生器加熱，首先在低壓級啟動中央燃燒器1。只要燃燒器200自身以及配備燃燒器之熱氣產生器充分溫暖，則使用低功率對下游處理設備進一步加熱。只要其被充分加熱，則可開始生產操作。為此，將中央燃燒器1通電並使用充分的功率進行操作。
只要有例如合成氣之充分的第二燃料可利用，則為第二燃料噴槍210供應第二燃料。若第二燃料之供應得到確保且燃燒處於穩定狀態， 則可調節第一燃料之供應且可基本上關閉中央燃燒器1。
兩個燃燒器變體100與200之間的區別在下文中詳細解釋並隨後澄清對應優點。
在燃燒器100之情況中，為了在第二燃料操作中達成更高功率，充分提供更多第二燃料噴槍。此藉由每一第二燃料噴槍實現，該第二燃料噴槍根據其構造攜帶其自身的燃燒空氣。換言之，每一第二燃料噴槍具有固定功率。當然，燃燒器之總直徑隨後亦增加。
與燃燒器200對比，燃燒器100可使用低壓力操作。由於經不同設計之第二燃料噴槍，燃燒器系統200之重量明顯低於燃燒器100。
參看圖6，再次藉助於概述的方式，下文解釋至具有根據本發明之中央燃燒器1的多燃料式多噴槍燃燒器系統400的不同饋送。
在燃燒器400之燃燒腔室60中，示意性地示出燃燒器隔焰室442內的多孔套管單元441。因此，與燃燒器400一起產生熱氣產生器401，該熱氣產生器為研磨裝置供應例如熱過程氣體。
中央噴槍10之內部管道11以與中央燃燒器1之外部噴槍21相同的方式連接至用於諸如天然氣之第一燃燒氣體的饋送。至外部噴槍21之饋送據此經由饋送腔室421實現。以與下文所述之饋送腔室相同的方式，此饋送腔室用來均衡流體之流入並確保至連接之管道或噴槍的最規律之流入。
如圖中所示，內部管道11及外部噴槍21兩者具有相同氣體供應源。僅提供一個分支，該分支以預定之比率分配氣體至內部管道11及外部噴槍21中。藉助於饋送腔室422，諸如合成氣之第二不同燃燒氣體可 饋送至第二燃料噴槍410。
為了特別給中央噴槍供應燃燒空氣，使用饋送腔室423。
剩餘燃燒空氣經由饋送腔室424饋送至燃燒器400。除此之外，據此提供至燃燒腔室424之再循環氣體供應。此用於降低燃燒空氣之氧含量，以便產生的加熱過程氣體具有盡可能低的氧含量。
除此之外，經由多孔護套單元441，將被加熱之其他過程氣體可饋送至熱氣產生器401。隨後，全部加熱過程氣體例如饋送至具有一輥磨機之研磨過程。
可能使用根據本發明之中央燃燒器來構造無啟動燃燒器之多燃料式多噴槍燃燒器系統，藉此該等系統可各自經不同構造，據此無需改變中央燃燒器。

Claims (15)

  1. 一種用於多燃料式多噴槍燃燒器系統的中央燃燒器(1)，其具有一中央噴槍(10)，該中央噴槍具有一內部管道(11)及一外部管道(12)，該等管道相對於彼此同軸地提供，其中該內部管道(11)及該外部管道(12)在徑向上佈置成彼此隔開，以形成一環形間隙導管(13)，且燃燒介質可經由該環形間隙導管(13)運送，其中該中央噴槍(10)之該外部管道(12)自一第一饋送腔室(61)延伸至一燃燒腔室(60)，其中複數個外部噴槍(21)佈置在該中央噴槍(10)周圍，該等外部噴槍(21)自至少一第二饋送腔室(62)延伸至該燃燒腔室(60)，其中該外部管道(12)比該內部管道(11)更進一步延伸至該燃燒腔室(60)中，其中一漏斗狀混合裝置(14)提供在位於該內部管道(11)之端部處的區域中的該環形間隙導管(13)之延伸部中，該混合裝置(14)具有位於該內部管道(11)之端部處的區域中的一開口，該開口大致上對應於該內部管道(11)之直徑，其中該混合裝置(14)在位於該環形間隙導管之延伸部中的其端部處具有一開口，該開口大於該內部管道(11)之直徑且小於該外部管道(12)之直徑，其中供燃燒介質流動經過之開口提供在該混合裝置(14)之壁中，其中一噴嘴(22)提供在每一外部噴槍(21)上，該噴嘴(22)具有至少側向開口，該等側向開口佈置成沿該噴嘴之側向圓周區不對稱地分佈， 以及其中該等外部噴槍(21)及/或該等外部噴槍(21)之該等噴嘴(22)形成為可在軸向上旋轉，以便影響該等噴嘴(22)之該等開口的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之中央燃燒器，其特徵在於該等外部噴槍(21)佈置在距離該中央噴槍(10)之一相等徑向距離處，特定而言以一環狀方式佈置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之中央燃燒器，其特徵在於旋流構件(15、16)提供在該外部管道(12)之內壁上及/或該混合裝置(14)之外壁上。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中一項之中央燃燒器，其特徵在於該內部管道(11)以一噴嘴(17)終止，該噴嘴具有位於軸向及/或徑向上之開口。
  5. 一種多燃料式多噴槍燃燒器(100、200)，其特徵在於其經形成為不含一啟動燃燒器，以及具有如申請專利範圍第1至4項中一項之一中央燃燒器(1)。
  6. 如申請專利範圍第5項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於該中央燃燒器(1)佈置在一中央燃燒器管道(101)中。
  7. 如申請專利範圍第5或6項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於旋流構件(102)提供在該中央燃燒器管道(101)之內壁上。
  8. 如申請專利範圍第5至7項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於第二燃料噴槍(110)佈置在該中央燃燒器管道(101)周圍且該等第二燃料噴槍(110)由嵌套佈置的兩個管道(111、112)形成。
  9. 如申請專利範圍第5至8項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於第二燃料噴槍(210)提供在該中央燃燒器(1)周圍而佈置於距離該中央噴槍(10)之一相等徑向距離處，特定而言以一環狀方式佈置。
  10. 如申請專利範圍第5至7或9項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於該等第二燃料噴槍(210)藉由一單個管道(211)形成，且具有一端部噴嘴(212)。
  11. 如申請專利範圍第5至10項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於一燃燒器外部管道(120、220)提供為圍繞該等第二燃料噴槍(110、210)。
  12. 如申請專利範圍第11項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於旋流構件(221)提供在該燃燒器外部管道(210)之內壁上。
  13. 如申請專利範圍第5至12項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於提供一葉輪(130)，其形成在該中央燃燒器管道(101)之內壁與該中央噴槍(10)之該外部管道(12)之間的區域中。
  14. 如申請專利範圍第5至12項中一項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於提供一葉輪(230)，其形成在該燃燒器外部管道(220)之內壁與該中央噴槍(10)之該外部管道(12)之間的區域中。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之多燃料式多噴槍燃燒器，其特徵在於該葉輪(130、230)經形成可在軸向上移位。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104329665A (zh) * 2014-11-12 2015-02-04 宁夏嘉翔自控技术有限公司 一种金属镁还原炉的煤粉燃烧器
GB2534124B (en) * 2014-12-19 2017-04-19 Ceres Ip Co Ltd A swirl burner assembly and method
CN106644489B (zh) * 2016-09-30 2019-06-18 西安航天动力试验技术研究所 非对称结构推进剂均衡供应装置及设计方法
JP6551375B2 (ja) * 2016-12-07 2019-07-31 トヨタ自動車株式会社 水素ガスバーナ構造およびこれを備えた水素ガスバーナ装置
US10982846B2 (en) * 2017-06-14 2021-04-20 Webster Combustion Technology Llc Vortex recirculating combustion burner head
US11555612B2 (en) * 2017-11-29 2023-01-17 Babcock Power Services, Inc. Dual fuel direct ignition burners
CN111795386B (zh) * 2020-06-11 2024-06-04 哈尔滨博奥环境技术有限公司 一种带有酸性气和燃料气喷枪的复合燃烧系统
CN112128753B (zh) * 2020-09-27 2023-08-29 四川泷涛环境工程有限公司 低热值煤气燃烧器

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2918117A (en) * 1956-10-04 1959-12-22 Petro Chem Process Company Inc Heavy fuel burner with combustion gas recirculating means
US2935128A (en) * 1957-06-06 1960-05-03 Nat Airoil Burner Company Inc High pressure gas burners
US3115851A (en) * 1960-05-11 1963-12-31 Foster Wheeler Corp Multi-fuel burner
US3245457A (en) 1962-11-07 1966-04-12 Hunter Method of igniting liquid fuel
GB1227343A (zh) * 1967-04-11 1971-04-07
CH622081A5 (zh) * 1977-06-17 1981-03-13 Sulzer Ag
DE4208951C2 (de) * 1992-03-19 1996-01-18 Loesche Gmbh Heißgaserzeuger
US5195884A (en) 1992-03-27 1993-03-23 John Zink Company, A Division Of Koch Engineering Company, Inc. Low NOx formation burner apparatus and methods
DE19627203C2 (de) 1996-07-05 2000-11-09 Loesche Gmbh Brenner
CN1224490A (zh) * 1996-07-05 1999-07-28 勒舍有限公司 燃烧器
DE19752335A1 (de) * 1997-11-26 1999-05-27 Ruhrgas Ag Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen von Brennstoff
US20030108834A1 (en) * 2001-12-07 2003-06-12 Pelton John Franklin Gas lance system for molten metal furnace
US20050252430A1 (en) * 2002-12-30 2005-11-17 Satchell Donald P Jr Burner-lance and combustion method for heating surfaces susceptible to oxidation or reduction
US8794960B2 (en) * 2004-02-25 2014-08-05 John Zink Company, Llc Low NOx burner
US7810441B2 (en) * 2006-07-21 2010-10-12 Astec, Inc. Coal burner assembly
EP1995516B1 (de) * 2007-05-23 2010-06-02 WS-Wärmeprozesstechnik GmbH Rekuperatorbrenner mit abgeflachten Wärmetauscherrohren
CN103140713A (zh) * 2010-09-16 2013-06-05 勒舍有限公司 具有扩展的控制范围的固体燃料焙烧热气发生器
CN102721059B (zh) * 2012-06-26 2014-09-03 上海华之邦科技股份有限公司 低热值燃气燃烧器及燃烧方法

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