具有分流气流的低NOx燃烧器制造技术

一种用于燃烧器的耐火砌块，包括：集合室，所述集合室容纳燃烧器的喷嘴。主燃烧通道从集合室水平地延伸。同样，两个辅助空气通道从集合室延伸并向外和向上分开以提供垂直地位于主燃烧出口的任一侧之上和所述主燃烧出口的任一侧上的辅助空气出口。通过延迟完全燃烧，减小了ＮＯｘ排放物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及工业燃烧炉，具体而言涉及用于高温炉应用中的低排放(low emission)燃烧器。
技术介绍
用于高温炉应用的传统工业燃烧器典型地是喷嘴混合构造。一个示例是从作为本专利申请的受让人的Eclipse Inc.商业上可获得的高动量Thermjet TJ燃烧器。Thermjet TJ燃烧器是喷嘴混合燃烧器(它是在美国专利No.5,647,739中典型实施的类型，该专利的整个公开内容此处并入以供参考)。在’739的专利中描述的该燃烧器包括壳体；具有集成孔以测量空气和气体流的气体和空气入口砌块(inlet block)；其内具有空气通道的后盖；和连接到所述后盖的喷嘴。壳体安装到耐火砌块(refractoryblock)。耐火砌块通常安装在炉壁内，并在大部分应用中水平安装(为了参考的目的，此处阐述的公开采用水平安装，尽管包括不同角度的其它类型的安装也被此处所附的权利要求所覆盖)。耐火砌块具有圆柱形燃烧室通道，燃烧器喷嘴定位在燃烧室通道内，在喷嘴的出口盘(outlet disk)和燃烧室的内通道之间形成环间隙。在操作中，所有的气体燃料从后盖通道流到喷嘴的内体积，但是氧化剂或者气流分流为两个不同的流，包括通过喷嘴混合端口前进到喷嘴用于与其中容纳的燃料气体混合的第一流(整个的30％)；和通过限定的环间隙围绕喷嘴前进的第二流。这样，典型地，整个空气的大约30％与流入喷嘴内的总的气体燃料流预混合，剩余的空气与燃烧室内并进一步地在耐火砌块之外的明火(open flame)内的气体燃料流逐渐混合。由于空气的分级设计和再循环到高动量火焰的根部的集中炉烟道气体，炉内的氮氧化物(NOx)排放物分别较低，对高达2000炉温不高于44-55ppm。在较冷的炉况下的一氧化碳(CO)排放物较高，但是，在超过1200的温度上并在炉氛围中具有过量的氧气，一氧化碳将完全燃烧以形成二氧化碳。由于这个原因，燃烧器(burner)主要用在工业炉中的高温应用上。既已对此进行了说明，对于排放输出的新的严格要求，需要不同地调节在炉膛之内的燃烧器燃烧的内侧和外侧混合的空气和燃料气体的方法。这样，需要进行改进。为了进一步参考的目的，对于减小排放物的其它企图和讨论可以参照标题为“Temperature Control Low Emissions Burner”的美国专利No.5,542,839；标题为“Burner for Non-Symmetrical Combustion andMethod”的美国专利No.6,471,508；和标题为“Air Staged Low NOx Burner”的WO 01/35022。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在特定的环境工作条件下获得比前述的Eclipse‘739专利所公开的更低的特定排放水平的燃烧器。本专利技术的另外的目的是通过最小化氮氧化物(NO+NO2)形成的燃烧器构造装置将空气和燃料与燃烧产品的雾化(entrainment)最大化。上述目的可以通过一种用于燃烧器的新颖耐火砌块来实现，包括至少部分从聚合(aggregated)粒状材料形成的主体，其中耐火砌块主体具有入口侧和出口侧。凹部形成在入口侧内以提供用于集合室(collectionchamber)，用于接收空气或者其它适当形式的氧化剂。耐火砌块也限定从集合室延伸通过所述主体至出口侧的燃烧通道，以提供用于燃烧出口。此外，设置了从集合室延伸到出口侧的第一和第二氧化剂通道以提供至少第一和辅助氧化剂出口。这些第一和第二氧化剂出口垂直地设置在燃烧出口之上和燃烧出口的相对侧上。本专利技术的另外一方面是，耐火砌块定位在工业燃烧器的喷嘴之上，其通常是如前述’739专利内公开的类型。混合喷嘴优选地至少部分地容纳在耐火砌块的入口侧上的凹部内。根据本专利技术的另外一方面，提供了用于安装到炉上的装置，适于将气体燃料与氧化剂进行燃烧，同时提供较低的排放。所述装置包括通常是如前述’739 Eclipse的专利公开的类型的燃烧器，但是根据本专利技术的通常的原理，也包括空气/氧化剂分流器，所述分流器包括与燃烧器的混合喷嘴连通的集合室。分流器(flow divider)包括(a)主燃烧通道，通常与混合喷嘴对齐，其中燃烧通道从集合室延伸到燃烧出口；和(b)至少第一和第二辅助氧化剂通道，其也连接到集合室并具有垂直地设置在燃烧出口的相对侧上并在燃烧出口的相对侧面上水平地分开的辅助氧化剂通道出口。本专利技术的其它方面、目的和优点在结合附图时从下述的详细说明变得更加明显。附图说明图1是根据本专利技术的优选实施例在典型的水平取向内取向的(主燃烧通道轴线与水平面一致)、安装到工业燃烧器的耐火砌块的横截面；图2是如图1所示的耐火砌块和工业燃烧器组合的俯视图；图3是如图1中所示的耐火砌块和工业燃烧器的组合的侧轮廓视图；图4是如前面的视图中所示的耐火砌块和燃烧器组合的出口端视图；图5是如前面的视图中所示的耐火砌块和燃烧器组合的下游等视轴图；图6是耐火砌块的出口端视图，隐藏线被提供以显示投影到垂直于主燃烧通道的垂直面上的辅助空气通道的角度；图7是耐火砌块的侧视图，隐藏线指示用于显示投影到平行于和与主燃烧轴线重合的垂直平面上的辅助空气通道的角度；图8是辅助空气通道投影到与燃烧轴线重合的水平面上的辅助空气通道的相对角度的耐火砌块的俯视图；图9是沿着与通过辅助空气通道的轴线重合的平面所取的耐火砌块的横截面，以显示相对于耐火砌块的水平面的真角(true angle)。尽管本专利技术参照了特定的实施例进行了说明，但是这不是为了将本专利技术限于这些实施例。相反，目的是为了覆盖所有的替换物、修改和等同物，这包括在如所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围之内。具体实施例方式为了说明的目的，本专利技术的实施例作为耐火砌块10和工业燃烧器12的组合显示在附图中，其特别适于安装到炉上。如附图中所示，燃烧器已经与主燃烧器水平地取向，或者燃烧轴线14与水平面重合。该水平取向此处以及全文中用作理解本公开和本专利技术的基础，尽管可以理解工业燃烧器12和耐火砌块10可以根据特定的炉和炉壁的特定结构和形状在除了真水平(true horizontal)之外的不同的取向上安装，这都由所附的权利要求覆盖(例如，任何燃烧器的主燃烧器轴线出于评价的目的可以被水平地对齐)。为了方便炉安装，所述装置包括具有螺栓孔的安装凸缘16，所述螺栓孔接收螺栓以将所述装置固定到炉壁。可以看到，安装凸缘16通常设置在耐火砌块10和工业燃烧器12的中间，这样工业燃烧器的主要部分典型地在炉之外同时耐火砌块10典型地大体上在炉之内和/或者部分地在炉壁之内。转到工业燃烧器12的细节，许多细节通常可以从受让人的先前的美国专利No.5,647,739收集。但是，燃烧器结构细节和公开此处提供，用于容易参考。参照图1，燃烧器包括通常圆柱形主体或者燃烧器壳体20，以包括关闭燃烧器壳体20的上游端的端板22。燃烧器壳体通常包括气体燃料入口端口24和用于容纳例如空气的适当燃烧氧化剂的空气入口端口26。在通常围绕燃烧器轴线14同心的燃烧器壳体内下游突出的混合喷嘴28设置在燃烧器壳体20之内并与端板22一体。混合喷嘴限定连接到气体燃料入口端口24的内气体燃料通道30。在气体燃料通道30的端部处是喷嘴出口3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃烧器的耐火砌块，包括：主体，所述主体至少部分从聚合粒状材料形成，所述主体具有入口侧和出口侧；凹部，所述凹部位于入口侧内，所述凹部用于形成集合室；燃烧通道，所述燃烧通道从集合室通过所述主体延伸到出口侧，以提供 燃烧出口；和第一和第二氧化剂通道，所述第一和第二氧化剂通道从集合室延伸到出口侧以提供至少第一和第二辅助氧化剂出口，所述第一和第二氧化剂出口垂直地设置在燃烧出口之上，所述第一和第二氧化剂出口位于燃烧出口的相对侧上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：瓦列里史米尔诺夫，
申请(专利权)人：伊普利斯内燃机有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]