燃烧器及紧凑型燃烧器的组件制造技术

本发明专利技术涉及一种预混燃烧器(1)，该预混燃烧器由长度为L的空气进入管(2)和单个特定的气体注入装置(3)组成，所述气体注入装置包括上游气体注入部(4)、混合器(5)、下游气体注入部(6)以及稳定元件(7)，该下游气体注入部位于距空气进入管(2)的上游端一距离L3处；其中，气体注入装置(3)构成提供自稳定基本火焰(82)的一体式机械组件。因此，燃烧器更紧凑且更简单。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃烧器及紧凑型燃烧器的组件本专利技术涉及一种燃烧器以及工业气体燃烧器的组。这些燃烧器排放的氮氧化物(NOx)是污染源。获得低氮氧化物排放的稳定火焰是开发工业燃烧器时的主要考虑因素。需要易于并入现有设备中的装置，这些设备通常只有单个进气口而且尺寸小，因此它需要小尺寸的燃烧器。设备具有多种形式，而燃烧器必须尽可能地符合燃烧室的几何结构。还根据需要期望灵活性以及因此期望高装料变化，以便优化燃料的消耗。尽管如此，有必要保持低NOx和CO排放以及适当的产量。本专利技术的主题是一种基于预混技术并且由单个进气口构成的紧凑型气体燃烧器。该燃烧器构成这样的基本模块，该基本模块实现低NOx和低CO的火焰并且具有符合燃烧室形式的受控形式。本专利技术的主题还是成组的多个基本模块的组合，使得能够获得较大的热功率，同时保持低等级的NOx和CO排放。还可以增加该组的可变性，以便可在功率管理中提供更大的灵活性。根据本专利技术的预混燃烧器由长度为L的空气进入管和特定气体注入装置构成，所述气体注入装置包括上游气体注入部、混合器、下游气体注入部和稳定元件，下游气体注入部位于距空气进入管的上游端一距离L3处，并且其中，该气体注入装置构成确保自稳定基本火焰的一体式机械组件。因此，燃烧器更紧凑且更简单。有利地，空气进入管具有长度L和直径D1，并且使得长度L在直径D1的三倍与六倍之间。这种尺寸可以获得既紧凑且有效的燃烧器。有利地，上游气体注入部位于距离空气进入管的上游端一距离L1处，该距离在直径D1的0.5倍与长度L之间。有利地，上游气体注入部包括相对于空气进入管径向布置的至少两个元件，这两个元件具有轴线x和x’，每个元件具有沿其轴线布置的气体注入孔。有利地，上游气体注入部包括具有轴线y和y’的至少两个混合元件，这些混合元件相对于空气进入管的半径倾斜并连接该空气进入管和气体注入管道，并且每个混合元件具有沿其轴线y或y’布置的气体注入孔。这样可以同时确保这样的湍流，该湍流能够促进气体和空气的混合，并使空气侧的压力损失最小化。注意，上述上游气体注入部可用于除上述燃烧器以外的其他类型的燃烧器。为了使用预混技术来获得超低NOx性能，不仅需要按特定比例供给气体和空气，而且要确保气体和空气在可能的最短的距离内均匀混合。现有技术包括确保通过注入器进行气体注入的功能以及通过位于气体注入器上游或下游的特定机械部件(混合器、罩盘等)进行混合的功能。该实现方式的主要问题在于混合器产生的显著压力损失，因为它涉及到选择功率更大的鼓风机(成本、功耗)，所以这与用户的建议不兼容。上述上游气体注入部的目的在于经由单个机械部件来确保气体注入和混合的两种功能。上游气体注入部可以通过空气动力学的形式来使压力损失最小化，并通过相对于空气进入管的半径倾斜的扭曲形式来产生湍流。有利地，扩散器位于距空气进入管的上游端一距离L4处，该距离在L与L-D1之间。有利地，扩散器所具有的截面小于或等于空气进入管的截面的0.5倍。有利地，扩散器包括直径为D5的稳定元件和直径为D8且长度为L7的集中器，稳定元件由分布在直径为D6和D7的两个同心圆上的孔穿过，D7<D8<D6，并且长度L7在0与D5之间。上述扩散器和集中器的组合可用于除本说明书中描述的燃烧器之外的其他类型的燃烧器。为了使用预混技术来获得超低NOx性能，需要将待燃烧气体保持在可燃范围中的同时按特定比例供给气体和空气。例如，天然气的主要成分甲烷的可燃范围在5％与15％之间。如果空气系数R由以下公式定义：R＝(Q空气)/(Q气体×PCO)，其中，PCO＝根据化学计算的空气需求甲烷的可燃范围定义为：0.66<R<2可操作空气系数大于2的燃烧器来获得更低的NOx值，这对于常规燃烧器来说是不可能的，这是因为火焰无法从足够的稳定性中受益。如上文所述，采用与稳定元件和集中器的组合相结合的下游气体注入部可通过局部气体富集产生引燃火焰，所述引燃火焰确保主火焰的稳定性，由此使空气系数增加到R＝2以上，从而进一步降低NOx。稳定元件为柱形盘的形式，并具有包括校正截面(calibratedcrosssection)的多个孔，这些孔设置在不同直径上，集中器在稳定元件的上游机械地连接到稳定元件。有利地，下游气体注入部位于距空气进入管的上游端一距离L3处，该距离在L4-(0.5×D1)与L4之间。有利地，空气进入管通过壁来延长以用于机械地保护火焰。在某些工业应用中，后燃烧燃烧器安装在燃气轮机的下游(热电联产)。当燃气轮机处于静止状态时，燃烧器必须能够在新鲜空气模式下运行，同时遵守现行的环境法规(NOx和CO)。在这种运行模式下，燃烧器具有加热大量空气的功能。作为本专利技术主题的燃烧器组可通过预混技术来获得低NOx值。同时，为了将CO排放量限制在规定值以下，必须保护预混火焰不受来自护套的新鲜空气流的影响，以免火焰快速冷却(急冷)，这会形成未燃尽的气体残留物(CO)。采用用于机械地保护火焰的壁可阻止大量新鲜空气与火焰混合，从而限制CO的形成。有利地，用于机械地保护火焰的壁的直径D2在空气进入管的直径D1和5×D1之间。有利地，用于机械地保护火焰的壁相对于燃烧器的轴线的倾斜角α2在0°到20°之间。有利地，周边气体注入部位于距空气进入管的上游端一距离L6处，使得：0≤(L-L6)≤2×D1。结合预混技术，并且为了将多余的空气减少到可利用的比例，在空气进入管的周边设置气体注入部。在某些工业应用中，这种周边气体注入部是必要的，其实现为使得：-使氮氧化物排放量的增加保持在规定值以下。-限制燃烧室内火焰的变长。使周边气体注入部相对于空气进入管设置在后面的可能性可以限制以上两种现象的作用。有利地，混合器位于距空气进入管的上游端一距离L2处，使得：(L-L3)≤(L-L2)≤L。有利地，混合器的截面小于或等于空气进入管截面的0.5倍。有利地，该燃烧器组包括直径为D4的第二次级空气管，该第二次级空气管与直径为D1的空气管同心，使得D4>D1。将气体注入空气进入管与第二管之间的环形空间，可以通过文丘里效应(Venturieffect)吸入一部分预混燃烧所需的气流，从而可以降低燃烧器的总压力损失并增加燃烧器的功率。有利地，中间气体注入部位于距空气进入管的上游端一距离L8处，使得L8>0。根据本专利技术的燃烧器组的特征在于，其包括数量为N最大的燃烧器，所述燃烧器具有上述特征中的至少一个。可以为燃烧室选择合适的实施例，并且可以获得具有更大功率的燃烧器组。燃烧器优选地并列设置在火室中，并且可以具有多个气体入口或用于所有燃烧器的单个入口。有利地，数量为N最大的燃烧器传递位于P最大与P最小之间的功率，该燃烧器组能够用数量为N最小的燃烧器工作，并且其功率可以根据运行中的燃烧器的数量N而变化，使得其功率变化Vp＝(N最大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预混燃烧器(1)，由具有长度L的空气进入管(2)和单个特定的气体注入装置(3)组成，所述气体注入装置(3)包括上游气体注入部(4)、混合器(5)、下游气体注入部(6)以及扩散器(7)，所述下游气体注入部位于距所述空气进入管(2)的上游端一距离L3处，其特征在于，所述气体注入装置(3)构成确保自稳定基本火焰(82)的一体式机械组件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 FR 17627401.一种预混燃烧器(1)，由具有长度L的空气进入管(2)和单个特定的气体注入装置(3)组成，所述气体注入装置(3)包括上游气体注入部(4)、混合器(5)、下游气体注入部(6)以及扩散器(7)，所述下游气体注入部位于距所述空气进入管(2)的上游端一距离L3处，其特征在于，所述气体注入装置(3)构成确保自稳定基本火焰(82)的一体式机械组件。


2.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述空气进入管(2)具有长度L和直径D1，并且使得长度L在直径D1的三倍与六倍之间。


3.根据前述权利要求中的一项所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述上游气体注入部(4)位于距所述空气进入管(2)的上游端一距离L1处，该距离在直径D1的0.5倍与长度L之间。


4.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述上游气体注入部(4)包括具有轴线x和x’的至少两个元件(40)，所述至少两个元件相对于所述空气进入管(2)径向布置，每个元件均具有沿其轴线布置的气体注入孔。


5.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述上游气体注入部(4)包括具有轴线y和y’的至少两个混合元件(41)，所述至少两个混合元件相对于所述空气进入管(2)的半径倾斜并连接所述空气进入管(2)与所述气体注入管道(31)，并且其中，每个混合元件(41)均具有沿其轴线y或y’布置的气体注入孔(410)。


6.根据权利要求2所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述扩散器(7)位于距所述空气进入管(2)的上游端一距离L4处，该距离在L与L-D1之间。


7.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述扩散器(7)的截面小于或等于所述空气进入管的截面的0.5倍。


8.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述扩散器(7)包括具有直径D5的稳定元件(71)并包括具有直径D8和长度L7的集中器(14)，其中，所述稳定元件(71)由分布在直径为D6和D7的两个同心圆中的孔穿过，其中，D7<D8<D6，并且其中，长度L7在0与D5之间。


9.根据权利要求6所述的燃烧器(1)，其特征在于，所述下游气体注入部(6)位于距所述空气进入管(2)的上游端一距离L...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔·拉罗什，福阿德·赛德，
申请(专利权)人：法孚皮拉德公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR