的 前缘和尾缘基本彼此垂直。也可采用带有非螺旋叶片的静态混合器，其导致流过该静态混 合器的气体产生紊流。例如，可以采用由韦斯特福尔制造公司制造的We s tf a 11 Mode 1 30 50 静态混合器。也可采用带有适当螺旋的叶片的静态混合器，诸如具有类似于图2所示的弯曲 叶片121、122和124布置的平坦的、非弯曲的叶片的由罗斯工程公司制造的低压降静态混合 器。
[0037]运行中，第一气体G和第二气体0在静态混合器120的前叶片或第一叶片121的相反 侧上被引入管112。第二叶片122的前缘(其垂直于第一叶片121的尾缘布置)将第一气体G的 流动分为两股并将第二气体〇的流动分为两股。第一气体的一半和第二气体的一半在第二 叶片122的第一侧上混合，而第一气体的另一半和第二气体的另一半在第二叶片122的第二 侧上混合。以相同的方式，第三叶片123的前缘将离开第二叶片122的混合气体的流动分开 并混合，并进一步混合第一气体和第二气体。可在静态混合器上设置不只三个叶片，从而提 高气体的混合。由叶片施加给气体的交替的螺旋运动和/或紊流以及流过管的气体的重复 分开和重新结合有效地将第一气体与第二气体混合。以此方式，各叶片导致第一气体和第 二气体的混合物离开静态混合器120,进入喷嘴118,并离开第一和第二气体出口 132和134。 [0038]管112、喷嘴118、静态混合器120可以由任何合适的耐热材料制成，如不锈钢，例如 304，312，或其它高温不锈钢、奥氏体镍-铬-铁合金，如Inconel辱、高温玻璃，例如熔融硅石， 或高温热塑性塑料，如聚氯乙烯或聚酰亚胺。第一气体出口 132和第二气体出口 134相对于 管的纵轴的角度分别可以不同于45°和70°。例如，第一气体出口可以限定与管（例如与垂 直)的中心轴线范围在约〇°C至约75°C，或约45°的第一出口角，并且第二气体出口可以限定 与管的中心轴线范围在约45°C至约90°C，或约70°的第二出口角，或约70°C。
[0039] 图7-11示出本发明的燃烧器110的喷嘴218的替代实施例。类似于图2-6的喷嘴 118,喷嘴218具有呈约45°的第一出口角A1的多个内部第一气体出口 232,以及呈约70°的第 二出口角A2的多个外部第二气体出口 234。喷嘴218进一步具有多个相对小的导孔或气体出 口（例如，12个小气体导孔236)，其与垂直成70°的出口角A3。喷嘴218可以可选地包括在喷 嘴顶端的附加小导孔或气体出口 238,其垂直地平行于管112的纵轴定向。该附加的小导孔 238可以可选地相对于垂直成一角度并且可以偏移管的垂直轴线。
[0040] 重要的是混合气体离开气体出口的速度比气体燃烧的速度快。如果气体运动比其 燃烧慢，则火焰将"燃烧返回"进入出口并然后返回进入燃烧器，潜在地导致燃烧器爆炸。天 然气和氧气的化学计量混合物将以约3.4m/s的速率燃烧。通常，气体以不均匀的速度曲线 离开气体出口。靠近气体出口的壁的气体比在出口中心的气体更慢地移动。由此，平均速度 必须高于该值。如果气体出口由具有显著长度的孔构成，则速率曲线接近层流状态的抛物 线分布。回烧部分地通过产生邻近出口的壁上的骤冷层抑制。在气体在喷嘴中的气体出口 的壁附近燃烧时，一些燃烧热量损失到喷嘴的金属或其它材料。靠近气体出口的壁的火焰 的冷却产生围绕火焰的外周或离开该出口的气体混合物的"骤冷层"，其有助于熄灭或骤冷 该火焰。对于化学计量气体/氧气混合物，该骤冷层仅约0.015cm厚。在该薄边界区域或骤冷 层中，并不需要气体混合物移动比燃烧速度快。任何情形中，对于〇.25cm直径的气体出口的 抛物线轮廓，所要求的速度是燃烧速度的2.25倍。对于紊流情形，这些关系更复杂。速度轮 廓是陡峭的但速度不是恒定的。更陡峭的速度轮廓降低了对具有显著高于燃烧速度的平均 速度的要求。然而，紊流中的气体速度的可变性提高了所要求的平均速度。提高的压力还提 高了燃烧速度。为了防止回烧，可以采用安全因子并具有例如30m/s的最小速度。
[0041 ]大部分混合气体流过更大的第一和第二气体出口 234、242，少数混合气体流过更 小的气体导孔236,其用于产生导燃火焰。流过更小和更大气体出口的相对速度取决于孔的 直径和长度。对于较大的〇. 25cm直径的出口 /孔和较小的0.125cm直径的引导出口/导孔，假 设孔的长度在0.5cm至1.5cm之间，经过导孔的速度仅比经过较大孔的气体速度慢约15%。 较小的导孔236提供引燃火焰，其防止火焰熄灭，因为从较小的导孔236喷射出的较小、较慢 气体射流比从较大的气体出口孔232、234喷射出的较大、较快气体射流更快速地损失动量。 通过该布置，已经发现燃烧器128不熄火，即使经过较大孔232、234的速度大于220m/s。当在 空气中运行时，现有的燃烧器在这样高的气体速度下可能熄火。本文描述的燃烧器必须通 过平衡出口的大小和流过各出口的气体的速率/速度来优化，以避免燃烧回烧至喷嘴和管 的内部。
[0042] 在可选的实施例中（图未示），SCM燃烧器包括如图2所示的静态混合器120,但不包 括在管112顶端的喷嘴。这种布置中，静态混合器延伸至或靠近至管的顶部。通过该结构，第 一和第二气体由静态混合器混合，且静态混合器的最后一个叶片导致混合物在离开管的顶 部时成漩涡。结果是成漩涡、膨胀的火焰。
[0043] 另一实施例中，该静态混合器布置有漩涡产生喷嘴，其设置在管112的顶部上。这 种漩涡产生喷嘴可以具有气体出口，诸如图2中的出口 132和134以及图7中的232和234,不 仅是背离纵轴L向外倾斜，而且沿切向于围绕该纵轴L的圆的方向倾斜，从而在气体离开喷 嘴时赋予气体顺时针或逆时针的涡旋。通过该构造，在燃烧区外部的气体涡旋、混合和燃烧 产生涡旋、膨胀火焰。气体出口可以可选地每个形成为螺旋的一段，以引起由喷嘴喷射的气 体涡旋。为了确保第一和第二气体的正确混合，本文前面所述的静态混合器可以位于管112 内部并与该段中所描述的涡旋产生喷嘴组合使用。
[0044] 图12示出包括含有玻璃熔融物熔融池474的熔化室472的浸没燃烧式熔化设备 471。熔化室472包括端口 476，端口 476用于将配合料从料斗475馈送入熔化室472。该配合玻 璃熔化材料可以以液态、颗粒或粉末形式提供。熔化室472还包括端口 478，废气可通过端口 478逸出熔化室472。熔化设备471还包括调节室480,调节室480通过流动通道482连接到熔 化室472。来自熔融池474的熔融材料通过流动通道482从熔化室472流到调节室480并然后 离开熔化设备471。注孔486形成在熔化室472的壁中。注孔486示出在熔化室472的底壁488 中。在替代布置中，注孔486可设置在熔化室472的侧壁490中。注孔486可相对于熔化室472 的壁呈垂直或倾斜的。SC燃烧器设备100布置在注孔486中以将火焰喷射入玻璃熔融物熔融 池474。
[0045] 更低的动量垂直分量导致熔化器中玻璃熔融物向上甩的玻璃量减少。这些SCM燃 烧器的另一所想要的特征是更快速燃烧。非预混火焰(燃料和氧气不预混的火焰)的燃烧速 率受限于气体在燃烧器外部混合的速率。因为混合物的燃烧速度比燃料和氧气的混合速率 快，预混火焰可以更快地燃烧。更快的燃烧允许在更小的体积或面积中更致密的热传递