用于燃烧含氢燃料的燃烧器和方法技术

一种用于燃烧含氢燃料的燃烧器装配有燃烧器单元，该燃烧器单元包括燃料给送器和一次氧化剂

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃烧含氢燃料的燃烧器和方法
[0001]本专利技术涉及一种用于燃烧含氢燃料的燃烧器，该燃烧器包括：燃烧器单元，该燃烧器单元被容纳在二次氧化剂给送器内并且包括连接至含氢燃料入口的燃料给送器和一次氧化剂给送器；并且包括设置在该二次氧化剂给送器中的涡旋装置
。
本专利技术还涉及一种用含氧氧化剂来燃烧含氢燃料的方法
。
[0002]EP 3 333 481 A1
披露了一种用于燃烧氢气的燃烧器
。
该燃烧器具有同轴构造，其中中心燃料给送器用于氢气，而与之同轴布置的给送器用于一次和二次含氧氧化剂
。
然而，其中没有考虑对除了氢气之外的其他燃料的额外燃烧
、
或涡旋装置
。
[0003]EP 3 450 843 A1
披露了一种用于燃烧氢气的燃烧器，其中氧化剂给送器同心地设置在管状氢气给送器内
。
因此，在该燃烧器的操作中，在外部给送器内形成管状火焰
。
在该主题的情况下，也没有考虑对其他燃料的补充燃烧
。
[0004]WO 2009/068424 A1
披露了一种用于燃烧含氢合成气的预混燃烧器，其中氢气或含氢合成气与另一种液态或气态燃料被径向地给送到涡旋的空气流中
。
所得的气体混合物由于涡流而充分混合并且被引入燃烧室中进行反应
。
然而，在该主题的情况下，没有考虑在操作过程中燃料组成的改变
。
[0005]本专利技术的目的是指明一种用含氧氧化剂来燃烧含氢燃料的燃烧器和方法，该燃烧器和方法可以灵活地用于不同组成
(
尤其不同氢含量
)
的燃料
、
并在宽范围内都在经济可行性和污染物排放方面显示出良好的效果
。
[0006]此目的是通过具有权利要求1的特征的燃烧器和具有权利要求7的特征的方法来实现的
。
从属权利要求中指明了本专利技术的有利配置
。
[0007]本专利技术的用于燃烧含氢燃料的燃烧器包括至少一个燃料给送器以及至少一个一次氧化剂给送器和至少一个二次氧化剂给送器
。
该至少一个燃料给送器和该至少一个一次氧化剂给送器被容纳在该
/
一个二次氧化剂给送器内并且在下文中统称为“燃烧器单元”。
例如，
(
多个
)
燃料给送器和
(
多个
)
一次氧化剂给送器被实施为例如同心或平行地布置的管
(
这些管的外壳侧是封闭的
)
，这些管同心地布置在同样是管状的二次氧化剂给送器内
。
然而，在本专利技术的上下文中，还设想了其他配置，例如以下燃烧器单元：中心燃料
(
或一次氧化剂
)
给送器在径向上被多个相互轴向平行的一次氧化剂
(
或燃料
)
给送器环绕
。
[0008]混合区位于实际燃料给送器的上游，含氢燃料
(
尤其是纯度超过按体积计
99
％的纯氢
)
入口
、
以及至少一个第二气态燃料入口开向该混合区
。
该混合区例如是燃料给送器上游的管线区段
、
或是混合室
、
或是燃料给送器的后部区段，在燃烧器的安装状态下，该后部区段与燃烧器的通入处理空间
(
例如炉膛空间或燃烧室
)
中的口部间隔开
。
[0009]在二次氧化剂给送器中
、
并且优选地在燃烧器单元的径向外侧上设置了涡旋装置，通过该涡旋装置迫使以本身已知的方式被引入处理空间中的二次氧化剂流进入螺旋形通路中，并且因此可以限定流动方向
。
该涡旋装置被布置为使得燃烧器单元和涡旋装置可相对于彼此移动，即，涡旋装置可相对于燃烧器单元和二次氧化剂给送器移动
、
和
/
或燃烧器单元可相对于涡旋装置和二次氧化剂给送器移动
。
通过手动致动或马达驱动的移动装置使燃烧器单元和
/
或涡旋装置移动
。
例如，涡旋装置是装配有空气导向元件的本体
、
围绕燃
烧器单元布置
、
可相对于燃烧器单元轴向地移动，和
/
或燃烧器单元可相对于涡旋装置轴向地移动，并且其中，在二次氧化剂给送器内，涡旋装置和
/
或燃烧器单元可以在第一位置与第二位置之间连续移动，在第一位置时，涡旋装置和燃烧器单元口部彼此靠近，并且在第二位置时，涡旋装置相对于燃烧器单元的口部回缩
。
[0010]在燃烧器的操作中，氢气
、
或事先在混合区中产生的氢气与第二气态燃料的混合物被引入处理空间中，在处理空间中设有例如阀等器件，用于可变地调节氢气和第二燃料的流量及其比率
。
一次氧化剂和二次氧化剂经由对应的给送器被引入处理空间中
、
并且在其中仅与燃料反应一次
。
一次氧化剂和二次氧化剂的流量及其比率还可以经由适合的器件
(
例如阀
)
彼此独立地被调节
。
通过改变涡旋装置与燃烧器单元的相对位置，可以以受控的方式来改变被引入处理空间中的二次氧化剂的流量曲线
。
[0011]一次氧化剂优选地是纯氧，并且二次氧化剂优选地是空气
。
在本专利技术的上下文中，“纯氧”应理解为是指纯度为至少按体积计
90
％的氧气
。
含氢燃料优选地是纯度为至少按体积计
99
％的纯氢
。
第二气态燃料优选地仅包含可忽略不计的少量氢
(
如果有的话
)。
例如，这是天然气和
/
或具有高惰性气体含量和低热值的气体
(
贫气
)
或气体混合物
。
[0012]在优选的实施例中，至少一个燃料给送器和一个一次氧化剂给送器被设计为彼此不流动连接的相互同心的柱形管
。
优选地有燃料给送器被设置在一次氧化剂给送器的中心
。
在特别优选的配置中，燃料给送器和一次氧化剂给送器在燃烧器单元的
、
朝处理空间的方向的燃烧器口部处彼此齐平地开放
。
[0013]燃烧器单元优选地同心设置在同样柱形的二次氧化剂给送器内，其中在安装状态下，燃烧器单元的口部优选地相对于二次氧化剂给送器的
、
通入处理空间中的口部回缩地布置，以保护燃烧器单元免于来自处理空间的热量的影响
。
第二氧化剂给送器被形成为安装在燃烧器接收座
(
燃烧器块
)
中的管
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于燃烧含氢燃料的燃烧器，包括：燃烧器单元
(4
，
21)
，该燃烧器单元被容纳在二次氧化剂给送器
(5)
内并且包括一次氧化剂给送器
(3)
和连接至含氢燃料入口
(10)
的燃料给送器
(2)
；并且包括设置在该二次氧化剂给送器
(5)
中的涡旋装置
(15
，
15')
，其特征在于，混合区
(9)
位于该燃烧器单元
(4
，
21)
的燃料给送器
(2)
的上游，该氢气入口
(10)
和至少一个第二气态燃料入口
(11)
开向该混合区中，并且该涡旋装置
(15
，
15')
和该燃烧器单元
(4
，
21)
可相对于彼此移动
。2.
如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，该燃料给送器
(2)
和该一次氧化剂给送器
(3)
彼此同心地布置在该燃烧器单元
(4
，
21)
中，并且该燃烧器单元同心地布置在该二次氧化剂给送器
(5)
内
。3.
如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于，该燃料给送器
(2)
和该一次氧化剂给送器
(3)
在该燃烧器单元
(4
，
21)
的面向处理空间
(7)
的口部处彼此齐平地开放
。4.
如前述权利要求中任一项所述的燃烧器，其特征在于，该燃烧器单元
(4
，
21)
被容纳在该二次氧化剂给送器
(5)
内，以便可相对于该二次氧化剂给送器和该涡旋装置
(15
，
15')
轴向地移动
。5.
如前述权利要求中任一项所述的燃烧器，其特征在于，该涡旋装置
(15、15')
被容纳在该二次氧化剂给送器
(5)
内，以便可相对于该二次氧化剂给送器和该燃烧器单元
(4
，
21)
轴向地移动
。6.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：梅塞尔奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：