模块化燃烧器的制作方法

本发明涉及一种模块化燃烧器，其可以被用于例如壁挂式锅炉中。

特别地，本发明涉及一种模块化燃烧器，其包括彼此侧接的多个混合模块。

背景技术：

每个混合模块通常包括空气-燃料混合物的流动管道。这样的流动管道弯曲成u形，亦即它具有包括两个区段的趋势，所述两个区段彼此稍微地倾斜并且通过弯曲部连接，所述弯曲部形成不比180°小多少的角度。所述流动管道位于大致竖直平面上。所述流动管道的上部区段与一组长条形出口开口连通，所述出口开口彼此侧接并且布置于大致平坦的排放表面上，所述出口开口用来排放空气和燃料气体的混合物。混合模块的排放表面位于燃烧器的主排放平面上。每个混合模块的流动管道的下部区段在大致垂直于所述流动管道的入口开口布置的文丘里管处面对燃料气体的注射喷嘴。

在所述流动管道的入口处注射的燃料气体流通过文丘里管产生对所谓的一次空气的抽吸，所述一次空气与所述流动管道内部的燃料混合。通过所述混合模块的出口开口从所述流动管道离开的空气-燃料混合物接近于所述出口开口自身供给延伸于所述混合模块之上的火焰。被称为二次空气的另外的燃烧空气被从周围环境进给至火焰，并且特别地被通过使各个侧接的混合模块彼此分开的空间进给。

模块化燃烧器的一个重要的几何特征是燃烧器的总面积(被看作是混合模块的排放表面以及使所述排放表面自身分开的空间的总面积)与混合模块的排放表面之间的空间的总面积之间的比。两面积都在所述燃烧器的主排放平面上测量。

在当前的模块化燃烧器中，上述比为大约0.3。这确定二次空气对燃烧的完成的非常一致的贡献。在所述混合模块的通过所述出口开口的出口处，所述空气燃料混合物因此具有相对低的空燃比(lambda)(通常小于1，亦即小于化学计量比)。这意味着，在混合模块的更靠近出口开口的区段中的火焰温度高于用于形成氮氧化物(nox)的临界值。这种现象对于锅炉的低功率状态特别地突出，并且由于含有有害排放物的明显的原因而无疑是不理想的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种模块化燃烧器，其容许减少氮氧化物的排放。

根据本发明所述的燃烧器的一个优点是，它不需要对其中安装有它的壁挂式锅炉的结构或者燃烧器自身进行任何特殊的修改，所述燃烧器具有与当前可用的燃烧器的整体结构基本上相似的整体结构。

根据本发明所述的燃烧器的另一个优点是，它使得能够更精确地调节输出功率。

附图说明

在对本发明的、作为非限制性示例在附图中示出的实施例的以下具体描述中，本发明的进一步的特征和优点将变得更加明显，其中：

-图1为可以被用于根据本发明的燃烧器中的混合模块的示意图；

-图2示意性地示出其中可以使用根据本发明的燃烧器的锅炉；

-图3和4分别从侧面和从上面示出根据本发明的模块化燃烧器的图；

-图4a示出从上面所观察的视图，其中突出了燃烧器的某些重要区域；

-图5示出这样的曲线图：该曲线图表示在当前可用的燃烧器中作为燃烧器所传递的功率状态的函数的空气-燃料混合物的空燃比；

-图6示出这样的曲线图：该曲线图表示在根据本发明的燃烧器中作为燃烧器所传递的功率状态的函数的空气-燃料混合物的空燃比。

具体实施方式

根据本发明所述的模块化燃烧器(1)可以被用于图2中示意性地示出的类型的锅炉中。燃烧器(1)产生火焰，其加热上面的热交换器(3)，矢量流体在所述热交换器(3)内部循环，所述矢量流体朝向设想的目的地输送所接收的热量。燃烧所产生的烟雾通过风扇(4)抽吸，以被发送至烟道。

根据本发明的模块化燃烧器包括彼此侧接的多个混合模块(10)。混合模块总体上具有扁平构造并且通过支撑件(s)彼此平行地布置，所述支撑件(s)使燃烧器(1)能够被约束至支撑结构。混合模块(10)通过容许空气通过的自由空间彼此分开。

每个混合模块(10)包括流动管道(11)，亦即用于空气-燃料混合物通过的管道。在所示实施例中，流动管道(11)具有弯曲的u形形状，其中下部区段(11a)通过弯曲部(11c)连接至上部区段(11b)。上部区段(11b)可以朝向弯曲部(11c)的顶部稍微地倾斜。

流动管道(11)设置有入口开口(12)。这样的入口开口(12)位于下部区段(11a)的端部处。入口开口(12)用来接收喷嘴(2)所发出的设想的流量的燃料，所述喷嘴(2)可以相对于入口开口(12)位于前部位置中。流动管道(11)进一步设置有位于入口开口(12)的下游的文丘里管(12a)。以已知的方式，喷嘴(2)所产生的、通过文丘里管(12a)的燃料流生成低气压，该低气压产生通过入口开口(12)对一定流量的空气的抽吸。

流动管道(11)进一步设置有布置于排放表面(14)上的多个出口开口(13)。通过长条形形状的板提供出口开口(13)，所述板的构造大致上像条带一样，所述板限定排放表面(14)。在所示实施例中，特别是在图4中可见的，出口开口(13)具有长条形形状并且彼此平行。

混合模块(10)被布置成使得排放表面(14)位于燃烧器的排放平面(100)上。除了由于混合模块(10)的安装以及排放表面(14)的实际几何形状所引起的任何未对准之外，这样的排放平面(100)基本上为包含排放表面(14)的平面。在任何情况下，排放平面(100)包含排放表面(14)的几何投影。

在排放平面(100)上，排放表面(14)通过自由表面(15)彼此分开。在图4a中用交叉阴影线表示的这样的自由表面(15)基本上由使混合模块(10)分开的空间在排放平面(100)上的几何投影限定。相反，排放表面(14)用斜阴影线表示。

在根据本发明所述的燃烧器中，总自由面积(由自由表面(15)投射至排放平面(100)上的总和提供)与燃烧器的总面积(由排放表面(14)以及自由表面(15)投射至排放平面(100)上的总和提供)之间的运行比(operatingratio)小于或等于0.2。

在当前可用的模块化燃烧器中，上述运行比相反为大约0.3。因此，在根据本发明所述的模块化燃烧器中，运行比小于当前可用的燃烧器中所设想的运行比的大约60％。

在根据本发明所述的燃烧器中，对于每个混合模块，出口开口(13)的总面积与排放表面(14)的面积之间的比大于0.35。例如，上述比对于每个混合模块(10)而言包括于0.35与0.4之间。

考虑到混合模块(10)具有设想160mm的长度(l)的标准尺寸，在根据本发明所述的燃烧器中，混合模块(10)通过大约13mm的安装节距(p)分开，所述安装节距(p)被作为两个相邻模块(10)的平均纵向平面之间的距离测量，而在当前的燃烧器中，这样的节距包括于17mm与20.5mm之间。在根据本发明所述的燃烧器中，混合模块(10)的长度与安装节距(p)之间的比大于11，而在当前的燃烧器中，它最大为9.41。在特别有利的实施例中，这样的比为大约12.3。

实质上，在根据本发明所述的模块化燃烧器中，相对于当前的模块化燃烧器中所设想的，混合模块(10)更靠近彼此。这减小使混合模块(10)彼此分开的空间，并且因此减小自由表面(15)。

运行比的这样的减小容许减小供应至燃烧的二次空气，所述燃烧在出口开口(13)的出口、接近排放平面(100)的排放表面(14)处形成。实际上，如已经强调的那样，相对于当前的燃烧器，混合模块(10)通过大幅度减小的空间彼此分开，以使得可用于二次空气的流动的自由部分(15)被同样地减小。

二次空气的供应的一致的减小使得通过入口开口(12)抽吸至流动管道(11)中的一次空气的流量占主导地位。进而，通过入口开口(12)抽吸至流动管道(11)中的一次空气的流量基本上且主要地取决于风扇(4)在锅炉内部所形成的低气压，而由传送通过文丘里管(12a)的燃料的流动所形成的低气压的作用基本上可以忽略不计。换句话说，当锅炉的功率状态变化时，一次空气的流量以及二次空气的流量保持基本恒定。在风扇(4)的运行状态已经建立之后，通过仅仅改变发送至流动管道的气体的流量，亦即通过改变至喷嘴(2)的气体的供应压力，来调节燃烧器的功率。此外，当发送至文丘里管(12a)的燃料的流量变化时，一次空气的流量保持基本恒定。

由于根据本发明所述的模块化燃烧器的特征，并且特别地由于二次空气的流量的减小，可以固定抽吸至每个混合模块(10)的流动管道(11)中的一次空气的流量，以使得空气-燃料混合物的初级空燃比在燃烧器的低运行功率下相对较高，为大约1.3(图5)，并且随着功率增加而减小，直至燃烧器功率的最大值，大约0.9。空燃比在燃烧器的运行功率的大约85％处等于1。

由于根据本发明所述的燃烧器的特性，空气-燃料混合物的初级空燃比因此即使从燃烧器的低运行功率(因此也接近出口开口(13)以及排放平面(100))开始就相对较高。这个特征使得，即使从第一燃烧步骤，也可以将火焰温度保持于导致氮氧化物(nox)的形成的典型值以下。

相反，在当前的燃烧器中，当已经在排放表面(14)附近形成氮气氧化物时，仅仅在供应二次空气之后将火焰冷却到形成nox的临界温度以下。