[發明專利]燃燒器和用于運行燃燒器的方法

有效

• 申請號: 200980138879.3
• 申請日: 2009-09-14
• 公開（公告）號: CN102171515A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 伯恩德.普拉德
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F23R3/14
• 分類號: F23R3/14;F23R3/36;F23R3/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 郝俊梅

技術領域

本發明涉及一種燃燒器，它包括一個通道，通道有一個混合區和一個氧化劑輸入件，尤其空氣輸入件，以及有至少一個用于噴入燃料的燃料輸入件。此外本發明還涉及這種燃燒器的工作方法。

背景技術

干天然氣預混燃燒利用于低有害物排放的天然氣燃燒。預混燃燒器典型地包括一個預混區，空氣和燃料在其中混合，然后將混合物引入燃燒室。混合物在燃燒室燃燒，與此同時產生處于高壓狀態的燃氣。這種燃氣進一步引向渦輪機。預混合尤其對于氮氧化物排放是有利的，因為在預混火焰中基于均勻的混合形成均勻的火焰溫度。氮氧化物的生成隨火焰溫度成指數關系增加。因此，與預混燃燒器的工作相結合，尤為重要的是保持低的氮氧化物排放量和避免失控燃燒，例如火焰反沖。

合成氣燃燒器的特征在于，在其中使用合成氣作為燃料。與傳統的渦輪機燃料，亦即基本上由碳氫化合物組成的天然氣和石油相比，合成氣的可燃成分主要是一氧化碳和氫。取決于氣化方法和整個設備的設計方案，合成氣的熱值比天然氣大約小5至10倍。

除了合成氣的化學計量的燃燒溫度外，在火焰前緣合成氣與空氣之間的混合質量，對于避免溫度峰值并因而對于將高溫氮氧化物的生成減小到最低程度是重要的影響參數。

合成氣的主要組成部分，除一氧化碳和氫外還有惰性成分。惰性成分涉及氮和/或水蒸氣以及可能還有二氧化碳。因為熱值低，所以必須在燃燒室內引入大容積流量的可燃氣體。

當前的合成氣燃燒室基于高的反應性設計為擴散燃燒室。蒸汽或氮通常用作稀釋劑，目的是減少熱NOx生成。在合成氣燃燒時使用蒸汽/氮作為稀釋劑，降低總設備的最高效率。

為了降低峰值溫度并因而降低NOx排放量，迄今所有合成氣燃燒器要求添加或混合一種惰性介質(蒸汽)。但是由于合成氣燃燒器的設計基礎是以合成氣作為主燃料，所以需要量很大的惰性介質，這使得用天然氣工作在經濟上并沒有吸引力，因為例如在用天然氣工作時，使用擴散燃燒的設計方案也要添加一種惰性介質。

發明內容

因此本發明要解決的技術問題是，提供一種燃燒器，它不僅可以用可燃的天然氣，尤其天然煤氣工作，也可以用合成氣工作，并且克服上面提及的那些缺點。另一個要解決的技術問題是提供一種用于運行這種燃燒器的方法。

第一個技術問題通過按權利要求1的燃燒器得以解決。涉及方法的技術問題通過提供一種按權利要求12所述的方法得以解決。從屬權利要求包含本發明其他有利的設計。

按本發明的燃燒器包括一個通道，它具有混合區，尤其預混區和氧化劑輸入件，尤其空氣輸入件，以及具有至少一個用于噴入燃料的燃料輸入件，其中，在通道內設隔離裝置，它將通道沿通道的縱長區分成至少兩個隔開的通道，亦即第一通道和第二通道。

因此，按本發明單個通道分成至少兩個通道，亦即第一和第二通道。形成的每個這種通道有比總通道小的容積。現在附加地通過隔離裝置形成的第二通道，優選地容積較小的通道，可根據工作類型供給燃料。當在此第二通道內噴入合成氣時，在這里是空氣的氧化劑在此第二通道內基本上被置換。這種置換是可能的，因為涉及的是一種所謂開放的第二通道。此時它通過隔開的第一通道流動。由此基本上形成一種擴散式合成氣工作模式。在第二通道中的合成氣/或合成氣氧化劑混合物，以與在第一通道內氧化劑相同的速度排出。由此避免不希望的切變。此外，第二通道和第一通道可以加入氧化劑，優選地空氣。除此之外，緊接著可以在兩個通道內都噴入天然氣，它們在預混區內預混合。這與傳統的用天然氣工作和預混合一致。

因此借助本發明燃燒器既可以用合成氣也可以用天然氣工作。

此外本發明還可以使合成氣的工作基本上相當于擴散式工作模式，而天然氣工作基本上相當于預混合原則。由此使例如合成氣燃燒器的工作，在經濟上對于用天然氣工作有吸引力。

優選地，規定一條中軸線，以及隔離裝置同心于該中軸線。按優選的設計，隔離裝置基本上處于一條流線上。由此不形成在流動技術上認為是失控的紊流。此外，與傳統的標準燃燒器相比，實現所述方式僅相當于有微小的改變，這又帶來突出的經濟上的優點。

優選地，隔離裝置由金屬或金屬合金，尤其金屬板制成。這可以非常簡單和便宜地實現，而且還有必要的耐熱強度。

按優選的設計，設一個或多個用于燃料，尤其合成氣的進口。它們可以在預混通道內設置在面朝中軸線的那個通道側。此外優選地，設一個帶有渦旋葉片的渦旋發生器，尤其空氣渦旋發生器。在這里，所述一個或多個燃料進口配置在沿主流方向的渦旋葉片上游。通過這種配置方式，得到一個開放的第二通道。