[發明專利]氧?固體燃料噴燃器

有效

• 申請號: 201410147431.0
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN104100970B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: M.D.達戈斯蒂尼;F.A.米爾西蒂奇
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00;F23K3/02;F23L9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李強,胡斌

與相關申請的交叉引用

本申請要求2013年4月12日提交的美國臨時申請No.?61/811,175的優先權，該申請通過引用而整體地結合在本文中。

技術領域

本申請涉及用于燃燒固體燃料與氧的噴燃器。

背景技術

部分地由于固體燃料的易揮發物質含量是可變的，所以固體燃料是難以在流動的流中點燃的燃料。因此，典型地，固體燃料會經歷顯著的點燃延遲，這會引起基本與燃料噴嘴分開的火焰前鋒。這是內在地不穩定的情形，這種情形可導致高水平的未燃燒碳、不穩定的過程加熱狀況(熱傳遞、熔化等)，而且可能導致火焰熄滅，這可導致燃燒非常迅速且不安全地退化。

具有一種能夠形成附連到噴燃器末端上的固體燃料火焰的噴燃器是合乎需要的。這是最大程度地提高熱傳遞、碳燃盡和火焰穩定性的內在地合乎需要的狀況。

發明內容

本文描述一種噴燃器，其具有被外部燃料(粉狀固體燃料/運送氣體)管道包圍的中心氧管道。外部燃料管道又可被外部氧管道包圍。內部燃料管道包括上游區段，其中，內部環形流道在噴燃器的末端前面終止，并且突然排到外部燃料管道和中心氧管道之間的較大的中間環形區段中。中間區段后面是下游環形區段，下游環形區段包括在平頂圓錐形分流器的任一側的內部環形擴散器和外部環形噴嘴?(擴散器/噴嘴組合)。通往擴散器/噴嘴組合的進入口與內部環形流道的排出口隔開距離X，這會影響進入所述擴散器/噴嘴組合的流分布。距離X必須大于0。擴散器具有圍繞其周緣分布的多個徑向導葉，以便控制擴散器內的流分離。

擴散器的發散會以受控制的方式降低固體燃料流的第一部分的速度，而不產生明顯的流分離。固體燃料的第二部分在會聚的環形噴嘴中以較高的速度流動。在彼此附近流動的較高速度流和低速度流的組合會產生較大的流再循環型式，這基本協助在燃料噴嘴末端處維持穩定的燃燒。

擴散器還可包括定位在徑向導葉的上游不遠處的非流線型本體(靜態混合裝置)。

中心氧可流過中心氧管道，而外部氧則可流過外部氧管道。已經流過外部燃料管道的固體燃料/運送氣體流從擴散器/噴嘴組合排出，擴散器/噴嘴組合具有特征為低的內部速度(在擴散器中產生)和高的外部速度(在環形會聚噴嘴中產生)的速度分布。氧、燃料和運送氣體的組合會產生具有標稱圓形橫截面的穩定的固體燃料火焰。

本文公開的系統的各方面可單獨使用，或者與彼此結合起來使用。

方面1：一種固體燃料/氧噴燃器，其包括：延伸向噴燃器的末端的中心氧管道；外部燃料管道，其包圍氧管道，并且延伸向噴燃器的末端；內部燃料管道，其定位在氧管道和外部燃料管道之間，以在氧管道和內部燃料管道之間形成內部環帶，以及在內部燃料管道和外部燃料管道之間形成外部環帶，內部燃料管道具有在噴燃器的末端上游的出口端；平頂圓錐形分流器，其定位在外部燃料管道內，并且在內部燃料管道下游包圍氧管道，分流器構造成使外部燃料管道中的燃料流分流到內部環形圓錐形擴散器和外部環形會聚噴嘴中；以及定位在擴散器內的至少三個徑向導葉；其中，內部燃料管道的出口端與分流器的入口端間隔開距離X。

方面2：根據方面1的噴燃器，其中，內部環帶的出口端具有高度h1；其中，環形圓錐形擴散器的入口端具有高度h2；以及其中，h1大于h2。

方面3：根據方面1或2的噴燃器，進一步包括：定位在擴散器內的非流線型本體，非流線型本體具有前緣和在徑向導葉的上游端附近的后端。

方面4：根據方面3的噴燃器，其中，非流線型本體具有垂直于流向的高度h3，從氧管道測量高度h3；其中，在與非流線型本體的前緣重合的垂直平面處，內部環形圓錐形擴散器的高度具有高度h4；以及其中，?h3/h4的比為大約0.2至大約0.5。

方面5：根據方面4的噴燃器，其中，徑向導葉具有從非流線型本體到擴散器的后端的軸向長度Lout；以及其中，Lout/h3的比為大約3至大約25。

方面6：根據方面5的噴燃器，其中，Lout/h3的比為大約5至大約15。

方面7：根據方面3至6中的任一方面的噴燃器，其中，非流線型本體定位成使得非流線型本體的前端離擴散器的入口端達距離Lin；其中，擴散器具有入口流面積A2，以及在非流線型本體的上游不遠處的流面積A3；以及其中，將A3/A2的比和非流線型本體的標準化位置Lin/h2之間的關系設定成基本阻止擴散器中有流分離。

方面8：根據方面1至7中的任一方面的噴燃器，其中，分流器包括定向成基本平行于外部燃料管道的前緣。