[實用新型]具有氧分級的低燃燒速率的氧-燃料無光焰噴燃器

有效

• 申請號: 201420190833.4
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203963935U
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: T.戈魯尼;何筱毅
• 申請（專利權）人: 氣體產品與化學公司
• 主分類號: F23D14/22
• 分類號: F23D14/22;F23D14/58
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;何逵游

技術領域

本申請涉及分級式無光焰氧-燃料噴燃器，并且特別地，涉及能夠實現比目前現有的噴燃器低得多的燃燒速率的分級式無光焰(flat?flame)氧-燃料噴燃器。

背景技術

分級式無光焰氧-燃料噴燃器是已知的，包括美國專利No.?5,611,682中描述的噴燃器，該專利通過引用而整體地結合在本文中。沒有分級的無光焰氧-燃料噴燃器也是已知的，包括美國專利No.?5,575,637中描述的噴燃器，該專利通過引用而整體地結合在本文中。這些專利都由本申請的受讓人擁有。

將No.?5,611,682和No.?5,575,637專利設計擴展到燃燒速率低的應用不是簡單直接的問題，而且對簡單地按比例縮小噴燃器的幾何構造的工作也不成功。特別地，一個挑戰是防止噴燃器塊在低燃燒速率下過熱，同時產生熔化玻璃所需要的穩定且明亮的火焰。這個平衡在使用標準的按比例擴大/縮小準則而設計的噴燃器中尤其難以捉摸，所述準則基于No.?5,611,682和No.?5,575,637專利中描述的較大的噴燃器的設計原理來形成具有氧分級的小型無光焰氧-燃料噴燃器。

本申請涉及設計方法和產生的噴燃器，該噴燃器具有在整個運行范圍中防止噴燃器塊過熱的幾何構造和運行參數，因為系統地選擇了預燃器和燃料和氧噴嘴的相對和絕對尺寸。

實用新型內容

在一個實施例中，一種無光焰氧-燃料噴燃器，包括：

氣態燃料噴嘴，其具有出口端、寬度w、高度a，以及至少為大約2的寬度-高度比w/a；

一級(primary)氧化劑管道，其定位成同心地包圍所述燃料噴嘴，以便在所述燃料噴嘴和所述一級氧化劑管道之間形成基本均勻的環形一級氧化劑噴嘴，所述一級氧化劑管道具有高度b，所述一級氧化劑噴嘴具有與所述燃料噴嘴的出口端對齊的出口端；以及

從所述燃料噴嘴和氧化劑噴嘴的出口端延伸到火焰端的預燃器，所述預燃器具有長度L和液力直徑Dh；

其中，所述預燃器的比L/Dh小于或等于大約4；以及

其中，尺寸a、b和w在大小上設置成使得在所述噴燃器以大約0.05至大約1?MMBtu/hr的燃燒速率運行時，所述一級氧化劑具有大約200至大約22000的雷諾(Reynolds)數。

附圖說明

圖1是噴燃器和噴燃器塊的實施例的側視橫截面圖，其顯示一些相關尺寸。

圖2是圖1的噴燃器和噴燃器塊的實施例的端視圖，其顯示額外的相關尺寸。

圖3是一對曲線圖，其顯示在普朗特(Prandtl)數為0.7時，努塞爾特(Nusselt)數隨雷諾數改變。左邊：面積恒定的圓管。右邊：平行板通路。改編自亞伯拉罕等人的“層流-湍流過渡區域的低雷諾數端的內部流努塞爾特數(Internal-flow?Nusselt?numbers?for?the?low-Reynolds-number?end?of?the?laminar-to-turbulent?transition?regime)”，熱和質量傳遞國際期刊(International?Journal?of?Heat?and?Mass?Transfer)，54(1-3):5(2011)。

圖4是顯示噴燃器塊過熱根據預燃器L/Dh、一級氧流百分比和一級氧流雷諾數而改變的圖表。長方形中的值顯示室溫和環境壓力下的一級氧流雷諾數，其中，在長方形中顯示的標有位于左上角的正方形的值表示小于圓管流的臨界雷諾數2300的值。圓中的值顯示在此處觀察到噴燃器塊過熱的最小L/Dh(沒有圓就表示沒有過熱)。

圖5A-5D是關于各種幾何構造和運行條件的計算流體力學(CFD)結果的圖形描繪。

圖6是根據No.?5,611,682和No.?5,575,637專利中描述的較大的噴燃器和本文描述的較低燃燒速率噴燃器的相關燃燒速率而改變的通過燃料噴嘴的液力(hydraulic)直徑標準化的預燃器長度的曲線圖。

具體實施方式

圖1和2顯示具有相關尺寸的分級式無光焰氧-燃料噴燃器的示例性實施例。將在本文詳細論述的尺寸如下：

L預燃器長度

D預燃器高度

a燃料氣體通道高度

b一級氧化劑氣體噴嘴內部高度

c一級氧化劑氣體通道高度

w燃料氣體和氧化劑氣體噴嘴寬度(兩者相同，以便使b恒定)

Dh液力直徑(4乘以橫截面積除以周長)。對于圓：4πr²/2πr=2r