减少排放的工业燃烧器和设备的制作方法

本发明涉及一种减少排放的工业燃烧器和设备以加热流体。特别地，本发明发现了有利的、尽管不是排他的在具有扩散火焰的整体式燃烧器中的应用，在下面的描述中将对此进行明确的引用，而不会因为这种普遍性而松懈。

背景技术：

1、在工业应用中加热流体，例如锅炉、铸造厂、焙烧系统、窑炉等的空气或水，通常是通过使用放置在锅炉和窑炉燃烧室中的工业燃烧器进行的，锅炉和窑炉燃烧室至少由两个相对的壁、顶板或管状或盒形主体限定。这些室通常由一个或多个串联布置的燃烧器加热，这取决于使用场景。特别地，安装在锅炉中的燃烧器通常是整体式燃烧器，即在燃烧器上具有相应的风扇和控制面板。

2、为了获得快速而均匀的加热并优化效率和排放，使用甲烷(或混合物或lpg)的燃烧器的运行周期通常设计有最高的精度。就此而言，近年来最经常引起关注的排放物肯定是氮氧化物(nox)。

3、在热处理过程中，在高温和大量氧气存在的情况下，nox从通常存在于氧化剂(大气)中的氮开始形成。然而，在理想燃烧的情况下，氮氧化物不是燃烧产物的一部分，因为已知氮在相对较低的温度下是惰性的。因此，由于在燃烧的中间(过渡)阶段达到了温度峰值，氮分子(n2)分解为氮原子，而另一方面，氮原子与氧气接触时具有极强的反应性，而氧气也具有原子性离解，从而导致nox的形成。

4、此外，在燃烧的最后阶段或远离燃烧器中的火焰发生的极端温度下降冻结了上述反应，从而妨碍了氮和氧的重新结合，从而将副产物nox排放到下游。氮氧化物通常被认为是污染物质，以及是造成肺部和/或大气问题的可能原因，因此，减少氮氧化物是工业燃烧领域的共同目标。

5、为达此目的，尽管为了环境目的和为了能源效率目的尽可能地减少了氮氧化物的排放，但是开发了不同类型的工业燃烧器以在燃烧室内获得所需的温度。

6、然而，减少排放的尝试决定了所用气体流量的减少，进而延长了达到所需火焰温度所需的时间。实际上，为了避免造成最大部分排放量的温度峰值(在稳定状态下开启时)，通常，随着冷却火焰的空气流量的增加，功率会降低，因此减少了nox排放物的产生。

7、特别地，排放减少与为了快速达到所需的温度而获得稳定火焰所需满足的要求相反，这是因为所使用的燃料的最小化危害了所谓火焰根部的深度和稳定性。

8、本发明的目的是提供一种设备和燃烧器，其被设计为至少部分地克服现有技术的缺点，并且同时价廉物美且易于制造。

技术实现思路

1、根据本发明，提供了一种根据所附的独立权利要求，并且优选地，根据直接或间接从属于独立权利要求的从属权利要求中任何一项的工业燃烧器和设备。

2、所附权利要求描述了本发明的优选实施例，并形成了说明书的组成部分。

技术特征：

1.一种减少排放的工业燃烧器(1)，其可安装在燃烧室(3)中；

2.根据权利要求1所述的燃烧器(1)，所述燃烧器(1)构造成在所述抽吸元件的区域中产生所述氧化剂(ox)的加速。

3.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其包括用于所述氧化剂(ox)的分隔元件(14)，所述分隔元件构造成将所述氧化剂(ox)划分成与所述主要流(pf)混合的主要部分(ox’)和与所述次要流(sf)混合的次要部分(ox”)。

4.根据权利要求3所述的燃烧器(1)，所述燃烧器(1)构造成产生所述次要部分(ox”)和/或所述主要部分(ox’)的加速；特别是产生所述次要部分(ox”)的加速和所述主要部分(ox’)的减速。

5.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其包括扩散器端子(16)，所述扩散器端子(16)流体地连接到所述第一管道(6)以用于燃料的供给，并且构造成扩散所述主要燃料流(pf)并引起其涡旋，特别地，所述扩散器端子(16)与第一管状排放元件(5)一体成型；特别地，所述第二管状排放元件(11)是可纵向调节的，以使所述抽吸元件的所述至少一个开口(13)加宽或缩窄；特别地，所述扩散器端子(16)是可纵向调节的，以改变所述氧化剂(ox)的分离。

6.根据权利要求5所述的燃烧器(1)，其中，所述扩散器端子(16)包括垂直于所述燃烧器(1)的纵向轴线(la)布置的湍流盘(17)；所述湍流盘(17)包括多个贯通狭缝(18)和/或孔(19)，所述贯通狭缝(18)和/或孔(19)构造成产生所述主要流(pf)的湍流运动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述第二管状排放元件(11)以整体方式连接到所述第一管状排放元件(5)，并且与所述第一管状排放元件(5)基本同轴。

8.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述抽吸元件(12)具有布置在所述第二端的区域中的至少一个缩窄部(20)，其中，所述缩窄部(20)具有截锥形的至少一个段，所述段由较大的基部和较小的基部界定；所述第二管状排放元件(11)具有面对所述抽吸元件的第一开口端(21)和面对所述燃烧室(3)的内部的第二开口端(22)。

9.根据权利要求8所述的燃烧器(1)，其中，所述缩窄部(20)包括具有截锥形的第一段(tt’)，所述第一段沿着流动方向(fd)朝着所述燃烧器(1)的中心纵向轴线(la)径向延伸，特别是其较大的基部与第一管状排放元件(5)的第二端重合，以及具有截锥形的第二段(tt”)，其沿所述流动方向(fd)从所述燃烧器(1)的中心纵向轴线(la)径向延伸。

10.根据权利要求9所述的燃烧器(1)，其中，具有截锥形的第一段(tt’)相对于具有截锥形的第二段(tt”)在径向上布置在外部。

11.根据权利要求9或10所述的燃烧器(1)，其中，具有截锥形的第一段(tt’)和具有截锥形的第二段(tt”)沿所述流动方向(fd)至少部分错开。

12.根据权利要求11所述的燃烧器(1)，其中，具有截锥形的第一段(tt’)沿所述流动方向(fd)至少部分地布置在具有截锥形的第二段(tt”)的下游。

13.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其中，用于供给所述主要燃料流(pf)的第一供给管道(6)布置在沿所述燃烧器(1)的纵向轴线的中心位置；并且其中，用于供给所述次要燃料流(sf)的第二供给管道(7)以同心的方式布置在所述第一管道(6)的外侧；特别地，所述燃烧器(1)包括相对于所述至少一个第一管道(6)径向布置的多个第二管道。

14.根据权利要求3至13中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述至少一个第二管道(7)布置成穿过在所述第一管状排放元件(5)和用于所述氧化剂(ox)的所述分隔元件(14)之间延伸的第一空间(s’)；特别地，所述至少一个第二管道(7)还被布置为至少部分地穿过在所述第二管状排放元件(11)和用于所述氧化剂(ox)的所述分隔元件(14)之间延伸的第二空间(s”)。

15.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述抽吸元件(12)沿着所述燃烧器(1)的纵向轴线布置在所述火焰根部(fr)的上游。

16.根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器，其包括：至少一个第一燃料供给系统(23)，其构造成调节所述第一管道(6)内部的主要流(pf)的流入量，以及第二燃料供给系统(24)，其构造成调节所述第二管道(7)内部的次要流(sf)的流入量；所述第一供给系统(23)和所述第二供给系统(24)能够彼此独立地调节。

17.根据权利要求16所述的燃烧器(1)，其包括用于所述氧化剂(ox)的供给系统(25)；所述用于所述氧化剂(ox)的供给系统(25)包括至少一个具有可变转速的风扇(26)，所述风扇的旋转由第一致动器系统(23)控制。

18.根据权利要求16或17中任一项所述的燃烧器(1)，包括电子控制单元(27)，其构造成在使用中控制所述第一燃料供给系统(23)、所述第二燃料供给系统(24)以及用于所述氧化剂(ox)的供给系统(25)。

19.根据权利要求18所述的燃烧器(1)，所述电子控制单元(27)构造成在使用中根据向所述燃烧器(1)请求的装载来改变所述主要流(pf)和所述次要流(sf)之间的比例。

20.根据权利要求19所述的燃烧器(1)，其中，所述控制单元构造成使所述主要流(pf)在由所述主要流(pf)和所述次要流(pf)的总和产生的总燃料的5％至50％之间变化。

21.根据权利要求19或20所述的燃烧器(1)，其中，所述控制单元构造成使所述次要流(sf)在由所述主要流(pf)和所述次要流(sf)的总和产生的总燃料的95％至50％之间变化。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述控制单元构造成使所述主要流(pf)的流入量最小化，只要进一步减小不损害所述主火焰(mf)的稳定性。

23.根据权利要求16至21中任一项所述的燃烧器(1)，其构造成使得所述主火焰(mf)在所述燃烧室(3)的与火焰根部(fr)分开的空间中形成。

24.根据权利要求16至21中任一项所述的燃烧器(1)，其中，所述第一供给系统(23)和所述第二供给系统(24)分别包括各自的电致动器设备(m)；特别是构造成调节各自的阀(v)，优选为节流阀。

25.根据权利要求16至24中任一项所述的燃烧器，其中，所述抽吸元件(12)以及第一供给系统(23)和第二供给系统(24)协同作用，以减少所述燃烧器(1)的排放。

26.一种流体加热设备，包括燃烧室(3)和根据前述权利要求中任一项所述的燃烧器(1)，其中所述燃烧器(1)布置成使得所述抽吸元件(12)放置在所述燃烧室(3)内部并使存在于所述燃烧室(3)内的气体(g)的至少一部分流过所述第二管状排放元件(11)。

技术总结
一种减少排放的工业燃烧器(1)，其可安装在燃烧室(3)中，并包括第一管状排放元件(5)，以供给构造成产生火焰根部(FR)的主要燃料流(PF)；第二供给管道(7)，用于产生主火焰(MF)；至少一个第三供给管道(8)，用于供给氧化剂(OX)。燃烧器(1)还包括第二管状排放元件(11)和抽吸元件，抽吸元件构造成使存在于燃烧器(1)外部的气体(G)的至少一部分流入第二管状排放元件(11)，并包括至少一个开口(13)，该开口布置在第一管状排放元件和第二管状排放元件(11)之间，并且由于在抽吸元件的区域中产生的低气压区，该开口抽吸存在于燃烧器(1)外部的气体(G)。

技术研发人员：卢卡·博尔吉,阿莱西奥·维森丁,瓦伦蒂娜·莫恰,乔瓦尼·乌格杜勒纳
受保护的技术使用者：百得股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15