[發明專利]快速能量釋放噴燃器及其使用方法

有效

• 申請號: 201280068909.X
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN104081125A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: S.P.岡戈利;A.G.斯拉夫科夫;J.D.科爾
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F23D14/32
• 分類號: F23D14/32;F23D14/58;F23D14/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;嚴志軍

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年12月1日提交的美國臨時專利申請No.?61/565,5601的優先權，該申請通過引用而整體地結合在本文中。本申請涉及于2012年12月30日與本申請同時提交且轉讓給本公開的受讓人的名稱為“Staged?air-oxy-fuel?burners?and?methods?for?using?the?same?(分級式空氣-氧-燃料噴燃器及其使用方法)”的申請No.，其律師案號為No.?07566ZP?2?USA。

技術領域

本發明的主題涉及使得能夠快速釋放燃燒能量的氧-燃料噴燃器。

背景技術

在廣泛的應用范圍中使用氧-燃料噴燃器。在一個應用中，采用氧-燃料噴燃器來熔化爐內的碎屑(例如并且進行鋁回收)。在一些應用中，用于將碎屑引入到爐中的填料動作會使金屬較接近噴燃器的面。當使用傳統的氧-燃料噴燃器技術時，火焰可通過碎屑而形成腔體，從而導致熱無法高效地傳遞到碎屑，以及產生高的煙道氣溫度。在另一個應用中，在單行程爐中使用氧-燃料噴燃器，在單行程爐中，任何未快速傳遞的熱都可能損失在煙道中。在又一個應用中，氧-燃料噴燃器沿著具有較大的縱橫比(即，長度比寬度大得多)的爐的寬度燃燒，諸如軸爐和沖天爐，其中，燃燒熱的快速傳遞將顯著地提高爐的效率。

在美國專利No.?6,866,503?B2和美國公開No.?2007/0254251?A1中描述了傳統的氧-燃料噴燃器和用于使用噴燃器來將爐氣體夾帶到燃燒區中的方法，它們通過引用而整體地結合在本文中。在工業噴燃器手冊(CRC出版社2004年)的第21.4.1章節的圖21.4中公開了被稱為“管中管式”噴燃器的另一個傳統的噴燃器。在本領域中需要一種提高均勻的熱釋放速率，以改進對爐的熱傳遞效率且降低煙道氣溫度的噴燃器和方法。

發明內容

本文描述的快速能量釋放噴燃器通過包括高形狀因數噴嘴而解決了與傳統的噴燃器和方法相關聯的問題，高形狀因數噴嘴被環形噴嘴包圍，以加強燃料和助燃物流之間的混合。噴燃器噴嘴的組合還可避免燃燒區被稀釋，從而使得能夠快速釋放燃燒能量。

一方面，噴燃器采用凹陷式中心噴嘴。在本發明的另一方面，噴燃器產生與傳統火焰相比體積較大的火焰。因此，噴燃器可均勻地加熱爐內的填料，以及在噴燃器的面的附近提供峰值熱通量。

本發明的一方面涉及噴燃器，它包括形狀因數大于大約10的至少一個噴嘴和包圍該至少一個噴嘴的環形噴嘴。一方面，噴燃器包括被環形噴嘴包圍的多個高形狀因數噴嘴。

在一個實施例中，提供一種噴燃器，它包括高形狀因數噴嘴和環形噴嘴。高形狀因數噴嘴包括噴嘴本體和噴嘴開口，噴嘴開口具有大約10至大約75的形狀因數，形狀因數被定義為噴嘴周長的平方除以兩倍的噴嘴橫截面積。環形噴嘴包圍高形狀因數噴嘴。高形狀因數噴嘴構造成被供應燃料氣體和助燃物氣體中的一個，并且環形噴嘴構造成被供應燃料氣體和助燃物氣體中的另一個。

一方面，高形狀因數噴嘴可朝噴嘴開口漸縮得越來越狹窄。對稱地定位在噴嘴本體上的兩個漸縮面向內漸縮，它們各自相對于噴燃器的軸線成大約15°至大約30°的角。高形狀因數噴嘴具有橫截面積，并且具有面積為橫截面積的大約35%至大約70%的出口面。

另一方面，環形噴嘴具有排出端，并且高形狀因數噴嘴可相對于排出端沿軸向偏移一偏移距離。高形狀因數噴嘴具有直徑，而且在一方面，高形狀因數噴嘴的噴嘴開口從排出端凹陷達小于或等于大約一個高形狀因數噴嘴直徑的距離。

另一方面，環形噴嘴開口形成于環形噴嘴和高形狀因數噴嘴之間，并且高形狀因數噴嘴開口和環形噴嘴開口在大小上設置成使流過環形噴嘴的氣體流與流過高形狀因數噴嘴開口的氣體流的速度比V_ANNULAR/V_HSF小于大約1。

高形狀因數可居中定位在環形噴嘴開口內，或者可相對于中心位置偏移。不止一個高形狀因數噴嘴可定位在環形噴嘴開口內。

在另一個實施例中，提供一種噴燃器，它具有高形狀因數噴嘴和環形噴嘴。高形狀因數噴嘴包括噴嘴本體、出口面，以及在出口面中的噴嘴開口，噴嘴開口具有大約10至大約75的形狀因數，形狀因數被定義為噴嘴周長的平方除以兩倍的噴嘴橫截面積。環形噴嘴包圍高形狀因數噴嘴，并且具有排出端。高形狀因數噴嘴構造成被供應燃料氣體和助燃物氣體中的一個，并且環形噴嘴構造成被供應燃料氣體和助燃物氣體中的另一個。