瓷砖组之间具有间隙的穿孔火焰保持器制造技术

本发明专利技术公开了一种燃烧系统，所述燃烧系统包括输出燃料和氧化剂的燃料和氧化剂源(101)、第一穿孔火焰保持器(102)以及通过间隙(105)与所述第一穿孔火焰保持器分开的第二穿孔火焰保持器(102)。所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器维持所述燃料和氧化剂在所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器内的燃烧反应。

Perforated flame holder with gap between ceramic tiles

The invention discloses a combustion system including fuel and oxidant source (101), a first perforated flame holder (102), and a second perforated flame holder (102) that is separated from the first perforated flame holder through a gap (105). The first perforated flame holder and the second perforated flame holder maintain the combustion reaction of the fuel and the oxidizing agent in the first perforated flame holder and the second perforated flame holder.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】瓷砖组之间具有间隙的穿孔火焰保持器相关专利申请的交叉引用本申请要求2016年1月13日提交的名称为“PERFORATEDFLAMEHOLDERWITHGAPSBETWEENTILEGROUPS”的美国临时专利申请号62/278,350(代理人案卷号2651-298-02)的优先权权益；并且本申请要求2016年9月13日提交的名称为“PLUGANDPLAYBURNERWITHAPERFORATEDFLAMEHOLDER”的美国临时专利申请号62/394,110(代理人案卷号2651-320-02)的优先权权益；并且本申请要求2016年10月21日提交的名称为“PLUGANDPLAYENHANCEMENTS”的美国临时专利申请号62/411,374(代理人案卷号2651-321-02)的优先权权益；以上每个专利申请在不抵触本文的公开内容的程度上以引用方式并入。
技术实现思路
根据一个实施方案，一种燃烧系统包括被配置成输出燃料和氧化剂的燃料和氧化剂源。该燃烧系统还包括第一穿孔火焰保持器和第二穿孔火焰保持器。该第一穿孔火焰保持器被设置成接收燃料和氧化剂的第一部分，并且支持燃料和氧化剂在该穿孔火焰保持器内的第一燃烧反应。该第二穿孔火焰保持器被设置成接收燃料和氧化剂的第二部分，并且支持燃料和氧化剂的第二燃烧反应，该第一穿孔火焰保持器和该第二穿孔火焰保持器由间隙分开。在一个实施方案中，接收的燃料/空气混合物对向所述间隙。经过或通过该间隙的该燃料空气混合物的一部分在氮氧化物NOx或一氧化碳CO输出没有显著增加的情况下燃烧。根据一个实施方案，方法包括支撑在炉容积中彼此分开并且通过间隙分开的第一穿孔火焰保持器和第二穿孔火焰保持器。该方法包括将燃料和氧化剂从燃料和氧化剂源输出到第一穿孔火焰保持器和第二穿孔火焰保持器上。该方法还包括在第一穿孔火焰保持器内维持燃料和氧化剂的第一燃烧反应，并且在第二穿孔火焰保持器内保持燃料和氧化剂的第二燃烧反应。根据一个实施方案，燃烧系统包括火焰保持器组件，该火焰保持器组件定位在炉容积中。该火焰保持器组件包括多个穿孔火焰保持器，该多个穿孔火焰保持器被定位成接收来自燃料和氧化剂源的燃料和氧化剂流，并且在穿孔火焰保持器之内、之间、上游和下游保持燃料和氧化剂的燃烧反应。该火焰保持器组件包括陶瓷支撑结构，该陶瓷支撑结构操作地联接到炉容积内的穿孔火焰保持器并且被配置成对穿孔火焰保持器进行支撑。根据一个实施方案，方法包括将穿孔火焰保持器阵列支撑在一个或多个燃料喷嘴上方。该方法包括输出氧化剂和燃料流，该燃料流包含来自一个或多个燃料喷嘴的到穿孔火焰保持器上的燃料。该方法还包括在穿孔火焰保持器之间、上游、下游和之内支持燃料和氧化剂的燃烧反应。根据一个实施方案，模块化燃烧器包括可配置用于附接到炉壁的金属凸缘。该金属凸缘包括内表面和外表面，并且限定了在内表面与外表面之间穿过该凸缘的凸缘孔。多个支腿各自操作地联接到金属凸缘并且从金属凸缘向内延伸。每个支腿至少部分地由陶瓷材料形成。穿孔火焰保持器操作地联接到多个支腿中的每个支腿，使得所述支腿在距金属凸缘的一定距离处共同支撑该穿孔火焰保持器。该穿孔火焰保持器可包括输入表面和输出表面。该穿孔火焰保持器可由陶瓷材料形成。燃烧空气活门操作地联接到金属凸缘并且邻近该金属凸缘的外表面设置。燃烧空气活门被配置成控制穿过凸缘孔到穿孔火焰保持器的燃烧空气的流动。燃料输送系统包括多个燃料喷嘴，并且被配置成朝向穿孔火焰保持器的输入表面输送气体燃料。穿孔火焰保持器被配置成保持由气体燃料和燃烧空气的混合物支持的燃烧反应。在一个实施方案中，多个支腿和穿孔火焰保持器被配置用于通过炉壁中的孔而插入。在一个实施方案中，孔可具有19英寸或更大的直径。附图说明图1是根据一个实施方案的燃烧系统的框图。图2是根据一个实施方案的包括穿孔火焰保持器的燃烧系统的图。图3是根据一个实施方案的穿孔火焰保持器的剖视图。图4是根据一个实施方案的用于操作包括穿孔火焰保持器的燃烧系统的过程的流程图。图5A是根据一个实施方案的包括由间隙分开的穿孔火焰保持器的燃烧系统的图。图5B是根据一个实施方案的图5A的穿孔火焰保持器的顶视图。图6是根据一个实施方案的包括由间隙分开的三个穿孔火焰保持器的燃烧系统的图。图7是根据一个实施方案的操作燃烧系统的方法的流程图。图8A是根据一个实施方案的包括由支撑结构支撑的穿孔火焰保持器的模块化燃烧器的图。图8B是根据各实施方案的图8A的模块化燃烧器的图，包括图8A的模块化燃烧器的多个视图。图9A是根据一个实施方案的燃烧系统的图示。图9B是根据一个实施方案的图9A的处于预热状态的燃烧系统的图示。图9C是根据一个实施方案的图9A的燃烧系统的图示。图9D是根据一个实施方案的图9A的燃烧系统的一部分的放大视图。图10A是根据一个实施方案的包括火焰保持器组件的燃烧系统的透视图。图10B是根据一个实施方案的图10A的火焰保持器组件的剖视图。图10C是根据一个实施方案的图10A的火焰保持器组件的上部部分的放大视图。图11A是根据一个实施方案的包括火焰保持器组件的燃烧系统的图。图11B是根据一个实施方案的图11A的火焰保持器组件的支腿的分解图。图12A是根据一个实施方案的包括被配置成保持燃烧反应的穿孔火焰保持器的燃烧器系统的简化图。图12B是根据一个实施方案的图12A的穿孔火焰保持器的一部分的侧面剖面图。图13是根据一个实施方案的操作燃烧系统的方法的流程图。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求书中所述的示例性实施方案并非旨在进行限制。在不脱离本文所述主题的实质或范围的前提下，可采用其他实施方案并且可作出其他改变。图1是根据一个实施方案的燃烧系统100的框图。燃烧系统100包括燃料和氧化剂源101、穿孔火焰保持器102和支撑结构103。穿孔火焰保持器102由间隙105分开。穿孔火焰保持器102和支撑结构103定位在炉容积106中。燃料和氧化剂源101被配置成将燃料和氧化剂输出到穿孔火焰保持器102上。根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102主要维持穿孔火焰保持器102内的燃料和氧化剂的燃烧反应。另选地或除此之外，穿孔火焰保持器102可维持穿孔火焰保持器102之内、之间、上游和下游的燃料和氧化剂的燃烧反应。根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102各自包括第一面、第二面以及在第一面与第二面之间延伸的多个穿孔。根据一个实施方案，穿孔火焰保持器102各自包括网状陶瓷砖。支撑结构103将穿孔火焰保持器102保持在相对于燃料和氧化剂源101且相对于彼此的选定位置处。具体地，支撑结构103支撑穿孔火焰保持器102、具有将穿孔火焰保持器102彼此分开的间隙105。根据一个实施方案，间隙105可有助于将穿孔火焰保持器102保持在选定的温度范围内。在一些情况下，穿孔火焰保持器102可能变得太热。这可能导致不期望的排放的输出的増加。根据一个实施方案，间隙105有助于冷却穿孔火焰保持器102。已发现，如果间隙105足够小，则燃料和氧化剂不会穿过间隙105。根据一个实施方案，间隙105为穿孔火焰保持器102的两个穿孔的宽度。这可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧系统，包括：燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂；第一穿孔火焰保持器，所述第一穿孔火焰保持器被定位成接收所述燃料和氧化剂的第一部分，并且支持所述燃料和氧化剂在所述穿孔火焰保持器内的第一燃烧反应；以及第二穿孔火焰保持器，所述第二穿孔火焰保持器被定位成接收所述燃料和氧化剂的第二部分，并且支持所述燃料和氧化剂的第二燃烧反应，所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器由间隙分开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.13 US 62/278,350;2016.09.13 US 62/394,110;1.一种燃烧系统，包括：燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂；第一穿孔火焰保持器，所述第一穿孔火焰保持器被定位成接收所述燃料和氧化剂的第一部分，并且支持所述燃料和氧化剂在所述穿孔火焰保持器内的第一燃烧反应；以及第二穿孔火焰保持器，所述第二穿孔火焰保持器被定位成接收所述燃料和氧化剂的第二部分，并且支持所述燃料和氧化剂的第二燃烧反应，所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器由间隙分开。2.根据权利要求1所述的燃烧系统，包括支撑结构，所述支撑结构将所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器支撑在所述炉容积中。3.根据权利要求2所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括多个管段，所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器被定位在所述多个管段上。4.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述管段是碳化硅管段。5.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述管段各自包括被配置成使流体穿过其中的内部通道。6.根据权利要求5所述的燃烧系统，其中所述流体是被配置成冷却所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器的冷却流体。7.根据权利要求5所述的燃烧系统，其中所述流体是工作流体。8.根据权利要求3所述的燃烧系统，其中所述管段形成单根连续管。9.根据权利要求2所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括陶瓷结构，所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器搁置在所述陶瓷结构上。10.根据权利要求2所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括：第一支撑结构部分，所述第一支撑结构部分支撑所述第一穿孔火焰保持器；以及第二支撑结构部分，所述第二支撑结构部分支撑所述第二穿孔火焰保持器。11.根据权利要求10所述的燃烧系统，其中所述第一支撑结构部分和所述第二支撑结构部分彼此构成一体。12.根据权利要求11所述的燃烧系统，其中所述第一支撑结构部分和所述第二支撑结构部分彼此未构成一体。13.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述第二穿孔火焰保持器包括以组的方式接合在一起的多个第一穿孔火焰保持器瓷砖。14.根据权利要求13所述的燃烧系统，其中所述第二穿孔火焰保持器包括以组的方式接合在一起的多个第二穿孔火焰保持器瓷砖。15.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述间隙小于两英寸。16.根据权利要求15所述的燃烧系统，其中所述第一穿孔火焰保持器包括：第一面；第二面；以及多个穿孔，所述多个穿孔在所述第一面与所述第二面之间延伸，每个穿孔具有宽度，所述间隙小于或等于所述宽度的两倍。17.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述间隙的宽度被选择为使得燃料和氧化剂不会完全穿过所述间隙。18.根据权利要求1所述的燃烧系统，包括第三穿孔火焰保持器，所述第三穿孔火焰保持器被设置成接收所述燃料和氧化剂并且支持所述燃料和氧化剂的第三燃烧反应，所述第三穿孔火焰保持器通过第二间隙与所述第一穿孔火焰保持器分开。19.根据权利要求1所述的燃烧系统，其中所述燃料和氧化剂源包括：第一燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴被配置成将燃料和氧化剂输出到所述第一穿孔火焰保持器上；以及第二燃料喷嘴，所述第二燃料喷嘴被配置成将燃料和氧化剂输出到所述第二穿孔火焰保持器上。20.一种方法，包括：将第一穿孔火焰保持器和第二穿孔火焰保持器支撑在炉容积中并且通过间隙将其分开；将燃料和氧化剂从燃料和氧化剂源输出到所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器上；维持所述第一穿孔火焰保持器内的所述燃料和氧化剂的第一燃烧反应；以及维持所述第二穿孔火焰保持器内的所述燃料和氧化剂的第二燃烧反应。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一穿孔火焰保持器包括多个第一穿孔火焰保持器瓷砖，所述多个第一穿孔火焰保持器瓷砖在第一组穿孔火焰保持器瓷砖中接合在一起。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一穿孔火焰保持器瓷砖中的每个包括：第一表面，所述第一表面靠近所述燃料和氧化剂源设置；第二表面，所述第二表面远离所述燃料和氧化剂源设置；以及多个第一穿孔，所述多个第一穿孔在所述第一表面与所述第二表面之间延伸。23.根据权利要求22所述的方法，其中维持所述第一燃烧反应包括维持所述第一穿孔内的所述第一燃烧反应。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第二穿孔火焰保持器包括多个第二穿孔火焰保持器瓷砖，所述多个第二穿孔火焰保持器瓷砖在第二组穿孔火焰保持器瓷砖中接合在一起。25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第二穿孔火焰保持器瓷砖中的每个包括：第三表面，所述第三表面靠近所述燃料和氧化剂源设置；第四表面，所述第四表面远离所述燃料和氧化剂源设置；以及多个第二穿孔，所述多个第二穿孔在所述第三表面与所述第四表面之间延伸。26.根据权利要求25所述的方法，其中维持所述第二燃烧反应包括维持所述第二穿孔内的所述第二燃烧反应。27.根据权利要求22所述的方法，其中所述间隙的宽度小于或等于所述第一穿孔中的一个穿孔的宽度的两倍。28.根据权利要求27所述的方法，其中所述间隙的所述宽度小于或等于两英寸。29.根据权利要求20所述的方法，其中支撑所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器包括将所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器支撑在多个管段上。30.根据权利要求29所述的方法，包括通过使冷却流体穿过所述管段来冷却所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器。31.根据权利要求29所述的方法，其中所述多根管一起是单根连续管。32.根据权利要求20所述的方法，其中支撑所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器包括将所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器支撑在一个或多个陶瓷支撑结构上。33.一种燃烧系统，包括：燃料和氧化剂源，所述燃料和氧化剂源被配置成输出燃料和氧化剂；支撑结构；第一组穿孔火焰保持器，所述第一组穿孔火焰保持器接合在一起并且设置在所述支撑结构上，所述第一组穿孔火焰保持器一起包括：第一表面，所述第一表面靠近所述燃料和氧化剂源并且被配置成接收所述燃料和氧化剂；第二表面，所述第二表面远离所述燃料和氧化剂源；以及多个第一穿孔，所述多个第一穿孔在所述第一表面与所述第二表面之间延伸，所述第一组穿孔火焰保持器被配置成维持所述燃料和氧化剂在所述第一穿孔内的第一燃烧反应；第二组穿孔火焰保持器，所述第二组穿孔火焰保持器接合在一起，设置在所述支撑结构上并且通过间隙与所述第一穿孔火焰保持器分开，所述第二组穿孔火焰保持器一起包括：第三表面，所述第三表面靠近所述燃料和氧化剂源并且被配置成接收所述燃料和氧化剂；第四表面，所述第四表面远离所述燃料和氧化剂源；以及多个第二穿孔，所述多个第二穿孔在所述第三表面与所述第四表面之间延伸，所述第二组穿孔火焰保持器被配置成维持所述燃料和氧化剂在所述第二穿孔内的第二燃烧反应。34.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括多个管段，其中所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器被定位在所述多个管段上。35.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述管段是熔融石英管。36.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述管段各自包括被配置成使流体穿过其中的内部通道。37.根据权利要求36所述的燃烧系统，其中所述流体是被配置成冷却所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器的冷却流体。38.根据权利要求36所述的燃烧系统，其中所述流体是工作流体。39.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述管段形成单根连续管。40.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括陶瓷结构，所述第一穿孔火焰保持器和所述第二穿孔火焰保持器搁置在所述陶瓷结构上。41.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中所述支撑结构包括：第一支撑结构部分，所述第一支撑结构部分支撑所述第一穿孔火焰保持器；以及第二支撑结构部分，所述第二支撑结构部分支撑所述第二穿孔火焰保持器。42.根据权利要求41所述的燃烧系统，其中所述第一支撑结构部分和所述第二支撑结构部分彼此构成一体。43.根据权利要求42所述的燃烧系统，其中所述第一支撑结构部分和所述第二支撑结构部分彼此未构成一体。44.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中所述间隙的宽度被选择为使得燃料和氧化剂不会完全穿过所述间隙。45.根据权利要求33所述的燃烧系统，包括第三组穿孔火焰保持器，所述第三组穿孔火焰保持器接合在一起，设置在所述支撑结构上并且通过第二间隙与所述第一穿孔火焰保持器分开，所述第三组穿孔火焰保持器一起包括：第五表面，所述第五表面靠近所述燃料和氧化剂源并且被配置成接收所述燃料和氧化剂；第六表面，所述第六表面远离所述燃料和氧化剂源；以及多个第三穿孔，所述多个第三穿孔在所述第五表面与所述第六表面之间延伸，所述第三组穿孔火焰保持器被配置成维持所述燃料和氧化剂在所述第三穿孔内的第三燃烧反应。46.根据权利要求33所述的燃烧系统，其中所述燃料和氧化剂源包括：第一燃料喷嘴，所述第一燃料喷嘴被配置成将燃料和氧化剂输出到所述第一穿孔火焰保持器上；以及第二燃料喷嘴，所述第二燃料喷嘴被配置成将燃料和氧化剂输出到所述第二穿孔火焰保持器上。47.一种模块化燃烧器，包括：金属凸缘，所述金属凸缘被配置用于附接到炉壁，所述金属凸缘具有内表面和外表面，所述金属凸缘限定了穿过所述内表面与所述外表面之间的所述金属凸缘的凸缘孔；多个支腿，所述多个支腿各自操作地联接到所述金属凸缘并且从所述凸缘向内延伸，每个支腿至少部分地由陶瓷材料形成；穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器操作地联接到所述多个支腿中的每个支腿，使得所述支腿在距所述金属凸缘的一定距离处共同支撑所述穿孔火焰保持器，所述穿孔火焰保持器包括输入表面和输出表面，所述穿孔火焰保持器由陶瓷材料形成；燃烧空气活门，所述燃烧空气活门操作地联接到所述凸缘并且邻近所述凸缘的所述外表面设置，所述燃烧空气活门被配置成控制通过所述凸缘孔到所述穿孔火焰保持器的燃烧空气的流动；以及燃料输送系统，所述燃料输送系统包括多个燃料喷嘴，并且被配置成朝向所述穿孔火焰保持器的所述输入表面输送气体燃料；其中所述穿孔火焰保持器被配置成保持由所述气体燃料和所述燃烧空气的混合物支持的燃烧反应。48.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述多个支腿和所述穿孔火焰保持器被配置用于通过炉壁中的具有19英寸或更大直径的孔而插入。49.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述金属凸缘被配置用于通过在所述金属凸缘中钻出安装孔来附接到特定的炉壁，以使所述特定炉外周中的安装孔的位置与炉壁孔匹配。50.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述支腿中的每个支腿都是陶瓷管。51.根据权利要求50所述的模块化燃烧器，其中所述支腿由碳化硅形成。52.根据权利要求50所述的模块化燃烧器，其中所述支腿由氧化锆形成。53.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述穿孔火焰保持器由碳化硅形成。54.根据权利要求53所述的模块化燃烧器，其中所述穿孔火焰保持器由氧化锆形成。55.根据权利要求53所述的模块化燃烧器，其中所述支腿中的每个的长度都为48英寸。56.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，还包括：多个金属支撑焊件，所述多个金属支撑焊件联接到所述金属凸缘；其中所述金属支撑焊件中的每个都支撑对应一个所述支腿。57.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述穿孔火焰保持器包括多块瓷砖；并且其中每块瓷砖的尺寸都约为六英寸×六英寸，并且厚度约两英寸；其中每块瓷砖包括从所述输入面到所述输出面穿过所述瓷砖的多个细长孔，所述孔以每平方英寸90个细长孔的密度在所述输入面和所述输出面处形成，并且所述细长孔形成所述瓷砖容积的约50％。58.根据权利要求57所述的模块化燃烧器，其中所述细长孔形成所述瓷砖容积的51％。59.根据权利要求47所述的模块化燃烧器，其中所述燃料系统包括平行于所述多个支腿的多根立管，每根立管支撑渐缩的喷嘴尖端；由此所述燃料系统和所述支腿使所述喷嘴尖端下方的任何涡旋的形成最小化。60.一种系统，包括：燃料源，所述燃料源被配置成输出包含燃料的燃料流；氧化剂源，所述氧化剂源被配置成输出氧化剂；以及火焰保持器组件，包括：多孔陶瓷砖的阵列，所述多孔陶瓷砖的阵列被定位成接收所述燃料流并且在所述多孔陶瓷砖之间、上游、下游和之内支持所述燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·K·丹西，道格拉斯·W·卡尔科夫，杰西·杜马斯，唐纳德·肯德里克，桑尼·卡尔纳尼，克里斯多佛·A·威克洛夫，
申请(专利权)人：克利尔赛恩燃烧公司，
类型：发明
国别省市：美国,US