燃烧器装置和方法

专利名称：燃烧器装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于在炉中燃烧燃料气体的燃烧器装置和方法。
背景技术：
燃烧器装置被用于许多用途。例如，工艺燃烧器装置被与石油精 炼厂、化学车间和类似场所中的工业炉一起使用。所用燃烧器装置的 特定类型和配置将基于特定应用、炉的类型、适用的排放条例和本领 域技术人员已知的其它因素而改变。
一种典型工艺燃烧器包括燃烧器耐火砖，其具有延伸穿过其中的 燃烧器喉部。燃烧器耐火砖延伸到炉中。燃烧用空气被引导通过燃烧 器喉部以在炉中邻近于燃烧器喉部的出口产生燃烧区。燃料被喷射到 燃烧器喉部中，与燃烧用空气混合并且在燃烧区中燃烧。
许多政府部门已经采取了与可能从工艺炉和其它燃烧设备排放到
大气的氮氧化物(通常表示为"NOx"，主要包括NO和N02)和其它潜在 污染化合物的量有关的各种规章。例如，美国具有有关氮氧化物排放 的严格的条例。这些条例导致了人们研制燃烧器装置和相应的操作方 法，以实现显著地降低氮氧化物排放。
在一种途径中，在燃烧器喉部中与燃烧用空气混合的燃料(通常称 作初级燃料)在第一燃烧区中被燃烧。附加燃料(常被称作二级或分级 燃料)在第二燃烧区中被燃烧。在这样的燃烧器装置中，二级或分级燃 料被炉烟气稀释，从而降低了气体的燃烧温度。烟气的作用类似于散 热器，因为其从火焰吸收热量。烟气可能来自炉烟囱(外部烟气)或来 自炉本身(内部烟气)。降低气体燃烧温度导致在所产生的烟气中的氮 氧化物的生成量下降。其次，与燃烧反应物混合的烟气减小了氮氧化 物生成所需的氧气的组分浓度，从而导致进一步的氮氧化物减少。
以前人们认为必须在燃烧器喉部中将初级燃料与燃烧用空气混合，即使是在分级燃烧燃烧器装置中。燃烧器喉部中的初级燃料有助 于确保燃料和燃烧用空气的混合物在燃烧区中被点燃，并且有助于稳 定燃烧器。遗憾的是，在一些应用中，初级燃料与燃烧用空气在燃烧 器喉部中的混合可能在其中产生这样的温度，该温度足够高以允许氮 氧化物形成。接下来重要的是，燃烧器喉部中的燃烧用空气中的氧气 的浓度远高于烟气中氧气的浓度。将初级燃料引入至燃烧器喉部而导 致的燃烧器喉部中的氧气的相对高浓度与较高温度相组合，可能引起 相当大量的氮氧化物形成。这抵消了为减少氮氧化物的生成所采取的 其它步骤的效用。

发明内容
本发明提供了一种用于炉的燃烧器装置。本发明还提供了一种使 用燃烧器装置的方法，所述燃烧器装置包括燃烧器耐火砖和延伸穿过 其中的燃烧器喉部，以使燃料气体在炉内空间中燃烧，以便产生热量。
在第一方面，本发明的燃烧器装置包括与炉相联的燃烧器耐火砖, 燃烧器导燃装置，和燃料喷射装置。
燃烧器装置的第一方面的燃烧器耐火砖包括适于被安置在炉内的 外表面，以及布置成穿过燃烧器耐火砖的燃烧器喉部。燃烧器喉部具 有进口和出口。燃烧器喉部的进口被设置成从燃烧器喉部的外侧接收 燃烧用空气。燃烧器喉部的出口被定位成邻近于燃烧器耐火砖的外表 面，并且被定位成将燃烧用空气引入到设置在炉内并且与燃烧器耐火 砖的外表面相邻的燃烧区中。
燃烧器装置的第一方面的燃烧器导燃装置被用于在燃烧器喉部内 产生导燃火焰。燃烧器导燃装置包括导燃燃料末端件以及导燃燃料提 升管。导燃燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口，和流 体连通至导燃燃料末端件的出口 。导燃燃料末端件被布置在燃烧器喉 部内。
燃烧器装置的第一方面的燃料喷射装置被设置成从安置在燃烧器 喉部外侧的一或多个燃料末端件喷射燃烧器装置操作所需的基本上所 有燃料到炉中。燃料喷射装置包括主燃料末端件和主燃料提升管，用
14于喷射主燃料到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的点燃 区中。主燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口，和流体 连通至燃料末端件的出口。燃料末端件被至少部分地布置在炉内并且 定位成邻近于燃烧器耐火砖的外表面。
在第二方面，本发明的燃烧器装置包括与炉相联的燃烧器耐火砖， 点燃通路，燃烧器导燃装置，和燃料喷射装置。
燃烧器装置的第二方面的燃烧器耐火砖包括外表面，其将被设置 在炉内和布置成穿过燃烧器耐火砖的燃烧器喉部。燃烧器喉部具有进 口和出口。燃烧器喉部的进口被设置成从燃烧器喉部的外侧接收燃烧 用空气。燃烧器喉部的出口被定位成邻近于燃烧器耐火砖的外表面， 并且定位成将燃烧用空气引入到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外 表面相邻的燃烧区中。
燃烧器装置的第二方面的点燃通路在燃烧器喉部和燃烧器耐火砖 的外表面之间延伸穿过燃烧器耐火砖，并且具有进口和出口。点燃通 路的进口被定位成邻近于燃烧器喉部，点燃通路的出口被定位成邻近 于燃烧器耐火砖的外表面。
燃烧器装置的第二方面的燃烧器导燃装置被用于在燃烧器喉部内 产生导燃火焰。燃烧器导燃装置包括导燃燃料末端件以及导燃燃料提 升管。导燃燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口，和流 体连通至导燃燃料末端件的出口。导燃燃料末端件被布置在燃烧器喉 部内。
燃烧器装置的第二方面燃料喷射装置被设置成从安置在燃烧器喉 部的外侧的一或多个燃料末端件喷射燃料到炉中。燃料喷射装置包括 主燃料末端件和主燃料提升管，用于喷射主燃料到设置在炉内并且与 燃烧器耐火砖的外表面相邻的点燃区中。主燃料提升管具有被设置成 流体连通至燃料源的进口，和流体连通至主燃料末端件的出口。主燃 料末端件被至少部分地布置在炉内并且定位成邻近于燃烧器耐火砖的 夕卜表面。
燃烧器装置的第二方面的点燃通路接收由燃烧器导燃装置产生的 导燃火焰的至少一部分，并且传输火焰或其一部分至点燃区，以使得
15火焰或其一部分能够接触并点燃由主燃料末端件喷射到点燃区中的主 燃料。
在第一方面，本发明的方法被实现，而不需要相当大量的燃料与 燃烧用空气在燃烧器喉部中混合。所述方法包括下述步骤
(a) 传输燃烧用空气，使其通过燃烧器喉部到设置在炉内并且与燃
烧器耐火砖的外表面相邻的燃烧区中；
(b) 利用由燃烧器导燃装置提供的导燃燃料在燃烧器喉部中产生 导燃火焰；
(c) 从安置在燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射燃烧
器装置操作所需的基本上所有燃料到炉中，所述一或多个燃料末端件 包括主燃料末端件，用于喷射主燃料到设置在炉内并且与燃烧器耐火
砖的外表面相邻的点燃区中；
(d) 在点燃区中点燃主燃料；以及
(e) 将点燃的主燃料与传输通过燃烧器喉部的燃烧用空气在燃烧
区中混合。
在第二方面，本发明的方法包括下述步骤
(a) 传输燃烧用空气通过燃烧器喉部到设置在炉内并且与燃烧器 耐火砖的外表面相邻的燃烧区中；
(b) 利用由燃烧器导燃装置提供的导燃燃料在燃烧器喉部中产生 导燃火焰；
(c) 从安置在燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射燃料 到炉中，所述一或多个燃料末端件包括主燃料末端件，用于喷射主燃
料到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的点燃区中；
(d) 从燃烧器喉部传输导燃火焰的至少一部分至点燃区，并且利用
所述导燃火焰或其一部分在点燃区中点燃主燃料；以及
(e) 将点燃的主燃料与传输通过燃烧器喉部到燃烧区中的燃烧用 空气混合。


图1是本发明的燃烧器装置的前部透视图。图2是本发明的燃烧器装置沿着图1中的线2-2所作的剖视图。 图2还示出了燃烧用空气的流动和由本发明的燃烧器装置的燃烧器导 燃装置产生的火焰。
图3是本发明的燃烧器装置的前视图并且进一步示出了火焰偏转 穿越燃烧器耐火砖的外部。
图4是示于图3的燃烧器耐火砖外部的放大图。
图5是本发明的燃烧器装置的局部俯视图。
图6是本发明的燃烧器装置的转向件和稳定件的前部放大透视图。
图7是沿着图6中的线7-7所作的剖视图。
图8是本发明的燃烧器装置的替代性配置的剖视图。
图9是本发明的燃烧器装置的另一配置的剖视图。
图IO是本发明的燃烧器装置的又一配置的剖视图。
图IIA是燃烧器耐火砖外部的前视图，并且示出了本发明的燃烧
器装置的替代性实施方式。
图IIB是示于图IIA的实施方式的局部俯视图。
图UC是沿着图IIA中的线11C-11C所作的剖视图。
图12A是燃烧器耐火砖外部的前视图，并且示出了本发明的燃烧
器装置的另一替代性实施方式。
图12B是示于图12A的本发明的燃烧器装置的实施方式的局部俯视图。
图12C是沿着图12A中的线12C-12C所作的剖视图。
图13A是燃烧器耐火砖外部的前视图，并且示出了本发明的燃烧
器装置的又一替代性实施方式。
图13B是示于图13A的本发明的燃烧器装置的实施方式的局部俯视图。
图13C是沿着图13A中的线13C-13C所作的剖视图。
具体实施例方式
参看附图，本发明的燃烧器装置被示出，总体上由附图标记10表示。如示于附图并且可被本领域技术人员理解，燃烧器装置10及其 各部件被设计成与炉12(炉未被整体示出)相联并且可被用于在石油精 炼厂、化学车间或其它应用中产生热量。燃烧器装置10附连至炉12 的壁14(例如，侧壁，底壁(或底板)，或顶壁(或顶板))并且延伸到炉的 炉内空间16中。燃烧器装置IO还能自由站立于炉12中，例如在炉的 在底板上。炉壁14包括附连在其上的内部层绝热材料14(a)。
示于图1和2的燃烧器装置10附连至炉的侧壁14并且水平地与 其相联，并且是相对于其向上喷火的(上燃式)。如后文中进一步讨论， 燃烧器装置IO还可以以其它方式被构造和与炉12相联。燃烧器装置 10排放燃料气体和空气的混合物到炉内空间16中，在此混合物在存 在烟气的情况下被燃烧，同时产生相对低含量的氮氧化物(NOx)和碳产 物。典型地，多个燃烧器装置IO被安装在单一炉12内。
燃烧器装置IO包括与炉12相联的燃烧器耐火砖18，燃烧器导燃 装置20，和燃料喷射装置22。如可被本领域技术人员理解，燃烧器装 置10可以是自然吸气式燃烧器(即，燃烧所需的空气被自然地吸入到 燃烧器耐火砖18中)，强制吸气式燃烧器(例如，吹风机被用于吹送燃 烧用空气到燃烧器耐火砖18中)，平衡吸气式燃烧器(例如，吹风机被 用于吹送空气进入和离开燃烧器，以实现燃烧用空气适宜的平衡)，或 它们的各种改型。
燃烧器耐火砖18包括基部24，和适于被安置在炉12内(以便延伸 在炉内空间16中)的外表面26。外表面26包括顶段28，底段30，以 及将顶段连接至底段的侧壁段32。燃烧器耐火砖18的基部24附连至 炉壁14。底段30从基部24至侧壁段32略微縮窄。侧壁段32包括前 表面34和侧表面36。前表面34包括下部前表面34(a)以及倾斜前表 面34(b)。倾斜前表面34(b)从下部前表面34(a)至燃烧器耐火砖18的 外表面26的顶段28向内縮窄。
如示出于附图，燃烧器装置10是自然吸气式燃烧器(g卩，燃烧所 需的空气被自然地吸入到燃烧器耐火砖18中)。充气箱38附连至炉壁 14的后部并且附连至燃烧器耐火砖18的基部24，以从炉12外侧向燃 烧器装置10提供燃烧用空气(通过箭头40示出于附图中)。充气箱38包括空气进口42。风门装置44附连至空气进口 42，用于调节被引入 到充气箱38和燃烧器装置10中的空气量。空气开口 46延伸穿过炉壁 14，以允许空气被从充气箱38传输至燃烧器耐火砖18。
燃烧器喉部48被布置成穿过燃烧器耐火砖18。燃烧器喉部48包 括喉部壁50，其限定出并且围绕着燃烧器喉部。燃烧器喉部48具有 进口 52和出口 54。进口 52被设置成从燃烧器喉部48的外侧(具体地 讲，充气箱38)接收燃烧用空气(表示为箭头40)。燃烧器喉部48的进 口 52对准延伸穿过炉壁14的空气开口 46,从而提供燃烧器喉部48 和充气箱38之间的流体流通。燃烧器喉部48的出口 54被定位成邻近 于燃烧器耐火砖的外表面26，并且被定位成将燃烧用空气引入(表示为 箭头40)到设置在炉12内并且与燃烧器耐火砖18的外表面相邻的燃烧 区58中。燃烧用空气通过燃烧器喉部48的出口 54被排放到炉12内 的燃烧区58中。
燃烧器喉部48的壁50朝着靠近燃烧器喉部48的出口 54的方向 向内延伸以形成喉部横档部60。喉部横档部60用于稳定火焰。
燃烧器导燃装置20被用于在燃烧器喉部48内产生导燃火焰62。 燃烧器导燃装置20包括导燃燃料提升管64和导燃燃料末端件66。导 燃燃料提升管64具有进口 68，其被设置成连接至燃料源70，和出口 72，其流体连通至导燃燃料末端件66。导燃提升管延伸穿过炉壁14 中的空气开口 46到达燃烧器喉部48中。导燃末端件66被布置在燃烧 器喉部48内。优选地，在产生火焰62之前，燃烧器导燃装置20将燃 料与氧气在燃烧器导燃装置中预混合。这可以被如此实现，例如，通 过在导燃提升管的进口使用混合喷嘴。燃料在混合喷嘴中的动力导致 吸入空气(包括氧气)并使其与燃料混合。
燃料喷射装置22优选地被设置成从安置在燃烧器喉部的外侧的 一或多个燃料末端件74喷射燃烧器装置10操作所需的基本上所有燃 料到炉12中。本说明书以及权利要求书中提到的燃烧器装置IO操作 所需的"基本上所有"燃料是指除了燃烧器导燃装置20操作中所用燃 料之外燃烧器操作所需的所有燃料。燃料喷射装置22包括主燃料提升 管76和主燃料末端件78，用于喷射主燃料到设置在炉12内并且与燃
19烧器耐火砖18的外表面26相邻的点燃区80中。主燃料提升管76具 有进口 82,其被设置成流体连通至燃料源84，和出口 86，其流体连 通至主燃料末端件78。优选地，主燃料提升管76的未延伸到炉14中 的部分被布置成穿过燃烧器耐火砖18。主燃料末端件78被至少部分 地布置在炉12内，并且定位成邻近于燃烧器耐火砖18的侧壁段32 的前表面34的下部前表面34(a)。主燃料末端件78被定位成沿着前表 面34喷射主燃料到点燃区80中。点燃区80被邻近于前表面34的倾 斜前表面34(b)定位。多个主燃料提升管76和主燃料末端件78以及多 个点燃区80可以被使用。图1和3-5都描绘了两个主燃料提升管76 和两个相应的主燃料末端件78，每个朝向单独的点燃区80喷射主燃 料。
燃料喷射装置22还包括辅助燃料喷射装置90。辅助燃料喷射装 置卯被定位成喷射辅助燃料到燃烧区58中。辅助燃料喷射装置90 包括辅助燃料提升管92和辅助燃料末端件94。辅助燃料提升管92具 有进口 98，其被设置成流体连通至燃料源100，和出口 102，其流体 连通至辅助燃料末端件94。辅助燃料提升管92被部分地布置成穿过 燃烧器耐火砖18并且延伸到被布置在燃烧器耐火砖18内的沟槽104 中。每个沟槽104包括沟槽壁106和沟槽出口 108。辅助燃料提升管 92延伸穿过沟槽104的壁106。辅助燃料末端件94被定位在沟槽104 内并且定位成通过沟槽的出口 108喷射辅助燃料到燃烧区58中。多个 辅助燃料提升管92、辅助燃料末端件94和相应的沟槽104可以被使 用。如图所示，燃料喷射装置22包括两个辅助燃料提升管92、两个 辅助燃料末端件94和两个相应的沟槽104。
燃烧器装置IO还包括点燃通路114，用于接收由燃烧器导燃装置 20产生的火焰62的至少一部分。点燃通路114传送火焰62或其一部 分至点燃区80,从而火焰62或其一部分可以点燃由主燃料末端件78 喷射到点燃区中的主燃料。点燃通路114在燃烧器喉部48和燃烧器耐 火砖18的外表面26之间延伸穿过燃烧器耐火砖18，具体地讲，穿过 燃烧器耐火砖18的外表面26的侧壁段32的前表面34的倾斜前表面 34(b)。点燃通路114包括邻近于燃烧器喉部48定位的进口 116，和邻
20近于倾斜前表面34(b)定位的出口 118。
如图中所示，每个点燃通路114接收火焰62的一部分62(a)并且 传输火焰部分62(a)至点燃区80。火焰部分62(a)接触并点燃由主燃料 末端件78喷射到点燃区80中的主燃料。多个点燃通路114可以被使 用。如图中所示，燃烧器装置包括两个点燃通路114。
燃烧器装置IO还包括火焰分流器124，用于引起由燃烧器导燃装 置20产生的火焰62的至少一部分被转向到点燃通路114中。如图中 所示，火焰分流器124被设置成引起由燃烧器导燃装置20产生的火焰 62的一部分，即火焰部分62(a)，被转向到点燃通路114中，以及由所 述燃烧器导燃装置产生的火焰62的一部分，即火焰部分62(b)，被传 输通过燃烧器喉部48的出口 54到燃烧区58中。如有必要，火焰62 被分成火焰部分62(a)和62(b)二者的相对量可被调节。例如，火焰62 转向到火焰部分62(a)中的量需要足够，以允许火焰部分62(a)到达点 燃区80并在其中点燃主气体。
在示于图l-7的燃烧器装置10的实施方式中，火焰分流器124为 撞块126，其邻近于点燃通路进口 116附连于燃烧器喉部48的壁50 上。撞块126将火焰62分裂为火焰部分62(a)和62(b)。它们还能被构 造成将整个导燃火焰62转向到点燃通路114中。
如最佳示于图4-7，被传输通过点燃通路114的火焰部分62(a)还 在燃烧器耐火砖的外侧被操控。在这一点上，燃烧器装置IO包括转向 件140，转向件140被邻近于燃烧器耐火砖18的外表面26定位，并 且定位成从点燃通路的出口 118重新引导火焰部分62(a)穿过燃烧器耐 火砖的外表面。在一个实施方式中，转向件140是在点燃通路出口 118 上定位在外表面26的侧壁段32的前表面34的倾斜前表面34(b)上的 转向块142。传输通过点燃通路出口 118的火焰部分62(a)撞击到转向 块142上，并被重新引导通过设置在倾斜前表面34(b)中并且穿透倾斜 前表面34(b)的通道144。
稳定件150被定位在燃烧器耐火砖18的外表面26上，以接收火 焰部分62(a)(或其一部分)，并且促进所接收的火焰与由主燃料末端件 78喷射的主燃料之间的接触。具体地讲，每个稳定件150附连至相应的转向块142并且基本上与其垂直地延伸在相应的通道144下面，且 沿着倾斜前表面34(b)。稳定件150用作峭壁状挡流体，即它们接收来 自转向块142的火焰(或其一部分)以及从主燃料末端件78排放的主燃 料。从主燃料末端件78排放的主燃料被导致在稳定件150上减速或发 生撞击，在此通过火焰被点燃。
多个转向块142、通道144和稳定件150可以被使用。如图中所 示，转向块142、通道144和稳定件150被与两个点燃通路114中的 每个相关地使用。
现在参看图8-10，燃烧器装置10的附加配置被示出。如前所述， 燃烧器装置IO可以被以各种方式构造和与炉12相联。例如，燃烧器 装置IO可以水平或竖直地与炉12相联，并且可以是向上喷火的(上燃 式)或向下喷火的(下燃式)。燃烧器装置IO可以以任何定向与炉12相 联。
如示于图1和2，燃烧器装置10被设计和构造成水平安装在炉12 的壁14上，并且邻近于炉的侧壁竖直喷火。图8示出了燃烧器装置 IO的一种设计和配置，其被设置成竖直安装在炉12的壁14上，并且 邻近于炉的侧壁竖直喷火。示于图8的本发明的燃烧器装置沿着炉的 侧壁喷火。作为例子，不同于图l和2所示的燃烧器喉部48，示于图 8的燃烧器喉部48的配置不是"L"形的，而是直的。
图9示出了燃烧器装置10的一种设计和配置，其被设置成竖直安 装在在炉的底板14上，并且竖直喷火到炉的内腔160中。示于图9 的本发明的燃烧器装置可以附连于或自由站立于炉内腔160的中间区 域162中。这种配置包括多个主燃料末端件和提升管，点燃通路，以 及相应的部件。其不包括沟槽104和用于辅助燃料喷射的相应部件。
图IO示出了燃烧器装置IO的一种设计和配置，其类似于示于图 9的本发明的燃烧器装置，除了本发明的燃烧器装置的这种配置被设 置成从炉12的顶板14竖直安装，并且竖直向下喷火到炉内腔160的 中间区域162中。
现在参看图11A-11C，本发明的燃烧器装置10的一种替代性实施 方式被示出。在该实施方式中，点燃通路114包括邻近于进口 116的科安达表面170，用于引起由燃烧器导燃装置20产生的火焰62的至 少一部分被转向到点燃通路114中。结果，火焰分流器124就不是必 需的了 。从导燃末端件66排放的火焰62或其一部分(取决于火焰的速 度，科安达表面的曲率，和本领域技术人员已知的其它因素)附着于并 且随从于科安达表面170的路径到达点燃通路114中。如果需要，科 安达表面170可以与火焰分流器124相关联地使用。
如图11A-11C中所示，点燃通路114还可以包括邻近于点燃通路 114的出口 118的科安达表面174，用于引起传输通过出口 118的火焰 部分62(a)的至少一部分被重新引导穿过燃烧器耐火砖18的外表面26 的侧壁段32的前表面34的倾斜前表面34(b)。结果，转向件140就不 是必需的了。传输通过点燃通路114的出口 118的火焰部分62(a)附着 于并且随从于科安达表面174的路径，以使得它们被稳定件150接收。 在该实施方式中，稳定件150是定位在出口 118下面的横档部178。 如果需要，转向件140仍可被使用。
现在参看图12A-12C，本发明的燃烧器装置10的另一替代性实施 方式被示出。在该实施方式中，火焰分流器124是与点燃通路114相 联的流体喷射装置180，用于朝向点燃区80喷射流体到点燃通路中， 以产生在喷射通路114中低于燃烧器喉部48中压力的压力。喷射通路 中相对低的压力将导燃火焰62或其一部分(火焰部分62a)被吸引到喷 射通路114中。流体喷射装置180被设置成流体连通至燃料源182， 从而流体喷射装置可以喷射燃料到点燃通路114中。如最佳示于图 12C，燃料引出通路190形成于燃烧器耐火砖18中。每个流体引出通 路190从主燃料提升管76延伸至相应的点燃通路114。每个燃料引出 通路190的进口 192流体连通至相应的主燃料提升管76并从其接收主 燃料。每个燃料引出通路l卯的出口 194流体连通至相应的点燃通路 114。通过这种方式，燃料可被从主燃料提升管76直接喷射到点燃通 路114中，以将导燃火焰62或其一部分引出到点燃通路中。燃料引出 通路190中的主燃料在通路中被火焰62点燃并且燃烧，或者在点燃区 中被点燃并且燃烧。
现在参看图13A-13C，本发明的燃烧器装置10的另一替代性实施方式被示出。在该实施方式中，点燃通路114被以从燃烧器喉部48径 向向外分散的角度布置成穿过燃烧器耐火砖18。在该实施方式中，通 路U4从燃烧器喉部48以大得多的角度径向向外分散(同图5所示从 燃烧器喉部48径向向外分散的通路114的角度相比)。这使得从通路 114排放的火焰更靠近于主燃料末端件78，并且有助于引导火焰穿过 倾斜前表面34(b)。由于出口 118的位置和火焰从其喷射的角度，转向 件140就不是必需的了。传输通过点燃通路114的出口 118的火焰部 分62(a)被稳定件196接收。稳定件196是定位在出口 118下面的横档 部198。如果需要，转向件140仍可被使用。
倾斜前表面34(b)可以急剧倾斜或平缓倾斜。 一个决定因素包括用 于从主燃料末端件78喷射主燃料到倾斜前表面34(b)上的压力。
本发明的燃烧器装置的操作
各种不同类型的燃料可以被本发明的燃烧器装置IO燃烧，包括天 然气，甲烷，氢气，丙垸，丙烯，乙垸，乙烯，丁烷，丁烯，其它典 型精炼类型燃料，以及它们的混合物。优选地，燃料是气态的，尽管 利用本领域中已知的燃料雾化器和其它设备，液体燃料可被使用。
本发明的燃烧器装置IO可以被用以使燃料在炉内空间16中燃烧 以便产生热量，而不需要在燃烧器喉部48中使相当大量的燃料与燃烧 用空气混合。本说明书以及权利要求书中提到的"而不需要在燃烧器喉 部48中使相当大量的燃料与燃烧用空气混合"是指，除了添加到燃烧 器喉部的用于在其中产生导燃火焰62的燃料以外，不需要添加燃料(例 如，初级燃料)至燃烧器喉部。
本发明的燃烧器装置10被附连至炉壁14，以使得燃烧器耐火砖 18的外表面延伸到炉内空间16中。燃烧器装置IO还能自由站立于炉 12的内腔中。如前面所解释，燃烧用空气(通过箭头40示出于附图中) 被从充气箱38通过空气开口 46提供至燃烧器喉部进口 52。
燃烧用空气被从充气箱38引导到燃烧器喉部48中并且通过燃烧 器喉部的出口 54到燃烧区58中。燃烧区58被安置在炉12内并且邻 近于燃烧器耐火砖18的外表面26。利用通过燃烧器导燃装置20提供的导燃燃料，导燃火焰62产生在燃烧器喉部48内。在产生导燃火焰 之前，氧气与导燃燃料在燃烧器导燃装置20中被预混合。
燃烧器装置10操作所需的基本上所有燃料被从安置在燃烧器喉 部48的外侧的燃料末端件74喷射到炉12中。如前所述，本说明书以 及权利要求书中提到的燃烧器装置10操作所需的"基本上所有"燃料， 指的是除了燃烧器导燃装置20操作中使用的燃料以外燃烧器操作所 需的所有燃料。燃料末端件74包括主燃料末端件78。主燃料末端件 78喷射主燃料到设置在炉12内并且与燃烧器耐火砖18的外表面26 相邻的点燃区80中。主燃料在点燃区80中被点燃。然后，点燃的主 燃料在燃烧区58中被与燃烧用空气混合。用于在炉中产生热量的燃料 主燃烧发生在燃烧区58中。
在一个实施方式中，产生于燃烧器喉部48中的导燃火焰62的至 少一部分被用于在点燃区中点燃主燃料80。导燃火焰62或其一部分 通过在燃烧器喉部48和燃烧器耐火砖的外表面26之间延伸穿过燃烧 器耐火砖18的点燃通路114被引导到点燃区80中，从而导燃火焰或 其一部分可以在点燃区80中接触并点燃燃料。
导燃火焰62或其一部分被转向到点燃通路114中。优选地，导燃 火焰的第一部分62(a)被转向到点燃通路114中，导燃火焰的第二部分 62(b)被允许传输通过燃烧器喉部48到燃烧区58中。在一个实施方式 中，通过使导燃火焰或其一部分撞击到定位在燃烧器喉部中的火焰分 流器124上，导燃火焰或其一部分被转向到点燃通路中。在另一实施 方式中，点燃通路114包括科安达表面，通过在科安达表面上引导导 燃火焰或其一部分，导燃火焰62或其一部分被转向到点燃通路中。在 又一实施方式中，通过使得点燃通路中的压力低于燃烧器喉部48中的 压力，导燃火焰62或其一部分被转向到点燃通路114中。优选地，通 过朝向点燃区80喷射引出流体到点燃通路中，而使得点燃通路114中 的压力低于燃烧器喉部48中的压力。优选地，所述引出流体是燃料。
燃料末端件74还包括辅助燃料末端件94，用于喷射辅助燃料到 燃烧区58中。辅助燃料被从辅助燃料末端件94喷射到沟槽104中， 并喷射到燃烧区58中。随着辅助燃料燃烧，其通过吸引火焰使其更靠近炉12的侧壁14而在燃烧区58中控制火焰。这里使用的术语"辅助" 应当理解为是指被引导通过辅助燃料末端件94的燃料通常少于通过 主燃料末端件78的燃料。在一些应用中，通过辅助燃料末端件94排 放到燃烧区58中的辅助燃料量可以超过通过主燃料末端件78排放的 主燃料量。
为了进一步展示本发明，下面的实施例和测试数据被提供。 本发明的燃烧器装置10的性能被测试。经受测试的燃烧器装置 10大体上的构造类似于图1-7所示的燃烧器装置10。
每次测试开始时炉12是冷的。下面显示的测试数据是从生火过程 开始获取的。生火过程包括下述步骤打开炉风门，以大约0.75 MMBtu/小时的释热量在12%的02的条件下对炉升温大约10分钟，然 后，将释热量增大至大约1.25 MMBtu/小时，在9%的02的条件下维 持大约30分钟。
在启动过程中，主燃料被喷射到倾斜前表面34(b)上，并且撞击到 火焰稳定件150上。导燃火焰62的一部分(与氧气预混合)借助于火焰 分流器124而被转向通过点燃通路114。转向火焰被从点燃通路114 排放并且借助于转向块142而被重新引导到火焰稳定件150上。转向 火焰和从主燃料末端件78喷射的主燃料在点燃区80中相接触，并且 主燃料在其中被点燃。点燃的主燃料在倾斜前表面34(b)上继续向上流 动到燃烧区58中。火焰62的一部分离开燃烧器喉部48的出口 54， 从而提供附加点燃源并且稳定燃烧器。在燃烧区58中，辅助燃料、来 自燃烧器喉部48的燃烧用空气以及点燃的主燃料进一步被燃烧，其中 相对低量级的氮氧化物被产生。
下面的测试数据被产生。
_测试数据_
数据组K生火)
燃料 100% TNG*
燃料流率 793.0 scfh
燃料温度 94°F
26燃烧用空气温度
烟囱温度
炉温度
低炉温
炉膛压力
燃烧器压降
燃料压力
用于导燃的预混合气体 燃烧器释热 燃烧器流率 燃烧器低发热值
NOx排放 CO排放 02(干燥)
* Tulsa天然气
数据组2(快速升温)
燃料
燃料流率
燃料温度
燃烧用空气温度
烟囱温度
炉温度
低炉温
炉膛压力
燃烧器压降
燃料压力
76。F 648叩 799。F 278叩
0.24英寸H20 0.21英寸H20 2.6 psig
0.72 MMBtu/小时 793 scfh 913.00 Btu/scf 9.72 ppmvd 307.94 ppmvd 14.34%vd
100% TNG*
1102.0 scfh
940F
77。F
7960F
960oF
394。F
0.25英寸H20 0.23英寸H20 4.8 psig用于导燃的预混合气体 燃烧器释热 燃烧器流率 燃烧器低发热值
NOx排放
CO排放
02(干燥)
1.01 MMBtu/小时 1102 scfh 913.00 Btu/scf 9.99 ppmvd 653,77 ppmvd** 12.23%vd
* Tulsa天然气
**该值在升温速度降低的情况下会显著减小
数据组3(常规操作，TNG*):
燃料流率
燃料温度
燃烧用空气温度
烟囱温度
炉温度
低炉温
炉膛压力
燃烧器压降
燃料压力
100% TNG*
1806.0 scfh
99。F
83。F
1417。F
1573。F
12490F
0.22英寸H20 0.15英寸H20 12.1 psig
用于导燃的预混合气体
燃烧器释热
燃烧器流率
燃烧器低发热值
NOx排放
CO排放
02(干燥)
1.65 MMBtu/小时 1806 scfh 913.00 Btu/scf 10,92 ppmvd 0.0 ppmvd 4.01%vd
28* Tulsa天然气数据组4(常规操作，高氢燃料):燃料燃料流率燃料温度燃烧用空气温度烟囱温度炉温度低炉温炉膛压力燃烧器压降燃料压力用于导燃的预混合气体 燃烧器释热 燃烧器流率 燃烧器低发热值NOx排放 CO排放 02(干燥)* Tulsa天然气47.70% TNG*20.79%丙烷31.51% H2811.0 scfh TNG353 scfh丙烷536 scfh H2106oF82。F1448。F1591。F1283。F0.24英寸H20 0.17英寸H20 12.1 psig1.71 MMBtu/小时 1701 scfh 1003.00 Btu/scf 20.27 ppmvd 0.0 ppmvd 3.88%vd数据组5(常规操作，高氢燃料与空气预热):燃料燃料流率燃料温度燃烧用空气温度烟囱温度炉温度低炉温炉膛压力燃烧器压降燃料压力用于导燃的预混合气体 燃烧器释热 燃烧器流率 燃烧器低发热值NOx排放 CO排放 02(干燥)* Tulsa天然气说明书第18/19页48.01% TNG* 20.47%丙烷 31.53% H2 818.0 scfhTNG 350 scfh丙烷 537 scfh H2 120。F 554。F 1525。F 1674。F 13610F0.28英寸H20 0.24英寸H20 14.0 psig1.70MMBtu/小时 1704 scfh 998.39.00 Btu/scf 26.06 ppmvd 0.0 ppmvd 2.97%vd因此，本发明的燃烧器装置IO的表现非常好。在燃烧器装置的常 规操作的过程中基本上没有一氧化碳排放物被检测到。氮氧化物排放 非常低。基于本说明书以及所公开的本发明实施方式中，本领域技术人员 可以构想出本发明的其它实施方式。因此，前面的描述仅仅是为了解释本发明，而本发明真正的范围由权利要求限定。因此，本发明被良好地构造成能够实现本发明的目的，并且能够 获得前面描述以及暗含的效果和优点。
权利要求
1、一种用于炉的燃烧器装置，包括与炉相联的燃烧器耐火砖，所述燃烧器耐火砖包括外表面，其适于被安置在炉内；和燃烧器喉部，其被布置成穿过所述燃烧器耐火砖，所述燃烧器喉部具有进口和出口，所述燃烧器喉部的所述进口被设置成从所述燃烧器喉部的外侧接收燃烧用空气，所述燃烧器喉部的所述出口被定位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面并且定位成将燃烧用空气引入到设置在所述炉内并且与所述燃烧器耐火砖的所述外表面相邻的燃烧区中；燃烧器导燃装置，其用于在所述燃烧器喉部内产生导燃火焰，所述燃烧器导燃装置包括导燃燃料末端件以及导燃燃料提升管，所述导燃燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口和流体连通至所述导燃燃料末端件的出口，所述导燃燃料末端件被布置在所述燃烧器喉部内；以及燃料喷射装置，其被设置成从安置在所述燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射所述燃烧器装置的操作所需的基本上所有燃料到所述炉中，所述燃料喷射装置包括主燃料末端件和主燃料提升管，用于喷射主燃料到设置在所述炉内并且与所述燃烧器耐火砖的所述外表面相邻的点燃区中，所述主燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口和流体连通至所述燃料末端件的出口，所述燃料末端件至少部分地布置在所述炉内并且定位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面。
2、 如权利要求1所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器耐火砖还 包括点燃通路，用于接收由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的至少一 部分并将所述火焰或其一部分传输至所述点燃区，从而所述火焰或其 一部分能够接触并点燃由所述主燃料末端件喷射到所述喷射区中的主 燃料，所述喷射通路在所述燃烧器喉部与所述燃烧器耐火砖的所述外表面之间延伸穿过所述燃烧器耐火砖并且具有进口和出口，所述点燃 通路的所述进口被定位成邻近于所述燃烧器喉部并且所述点燃通路的 所述出口被定位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面。
3、 如权利要求2所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器导燃装置 被设置成在产生所述火焰之前使氧气与燃料在所述燃烧器导燃装置中 预混合。
4、 如权利要求2所述的燃烧器装置，其中，所述点燃通路包括科 安达表面，用于引起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的至少一部分 被转向到所述点燃通路中。
5、 如权利要求2所述的燃烧器装置，还包括火焰分流器，用于引 起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的至少一部分被转向到所述点燃 通路中。
6、 如权利要求5所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器被设 置成引起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的一部分被转向到所述点 燃通路中，并且由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的一部分被传输通 过所述燃烧器喉部的所述出口到所述燃烧区中。 >
7、 如权利要求5所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器是安 置在所述燃烧器喉部中的撞击件。
8、 如权利要求7所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器是与 所述点燃通路相关的流体喷射装置，用于朝向所述点燃区喷射流体到 所述点燃通路中。
9、 如权利要求8所述的燃烧器装置，其中，所述流体喷射装置被 设置成流体连通至燃料源，从而所述流体喷射装置能够喷射燃料到所述点燃通路中。
10、 如权利要求1所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器耐火砖的所述外表面包括顶段、底段和将所述顶段连接至所述底段的侧壁段。
11、 如权利要求io所述的燃烧器装置，其中，所述主燃料燃烧末端件和所述点燃区被设置成与所述燃烧器耐火砖的所述外表面的所述 侧壁段相邻。
12、 如权利要求ll所述的燃烧器装置，其中，所述燃料喷射装置 还包括辅助燃料末端件和辅助燃料提升管，用于喷射辅助燃料到所述 燃烧区中，所述辅助燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进 口和连接至所述辅助燃料末端件的出口 。
13、 如权利要求12所述的燃烧器装置，其中，所述辅助燃料提升 管被部分地布置成穿过燃烧器耐火砖并且延伸到布置在燃烧器耐火砖 内的沟槽中，所述沟槽包括邻近于所述燃烧区定位的出口，并且所述 辅助燃料末端件布置在所述沟槽内。
14、 如权利要求2所述的燃烧器装置，还包括转向件，所述转向 件邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面定位，并且定位成重新引导 所述火焰或其一部分从所述点燃通路的所述出口穿越所述燃烧器耐火 砖的所述外表面。
15、 如权利要求14所述的燃烧器装置，还包括稳定件，所述稳定 件定位在所述燃烧器耐火砖的所述外表面上，以接收所述火焰或其一 部分，并且促进所述火焰或其一部分与由所述主燃料末端件喷射的燃 料接触。
16、 如权利要求15所述的燃烧器装置，其中，所述稳定件附连至所述转向件并且基本上与所述转向件垂直地沿着所述燃烧器耐火砖的 所述外表面延伸，并且所述稳定件从所述转向块接收所述火焰或其一 部分。
17、 如权利要求1所述的燃烧器装置，其中，所述燃料喷射装置 还包括辅助燃料末端件和辅助燃料提升管，所述辅助燃料提升管具有 被设置成流体连通至燃料源的进口和连接至所述辅助燃料末端件的出 口，所述辅助燃料末端件至少部分地布置在所述炉内并且定位成排放 所述辅助燃料到所述燃烧区中。
18、 一种用于炉的燃烧器装置，包括-与炉相联的燃烧器耐火砖，所述燃烧器耐火砖包括-外表面，其适于被安置在炉内；以及燃烧器喉部，其被布置成穿过所述燃烧器耐火砖，所述燃烧 器喉部具有进口和出口，所述燃烧器喉部的所述进口被设置 成从所述燃烧器喉部的外侧接收燃烧用空气，所述燃烧器喉 部的所述出口被定位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外 表面并且定位成将燃烧用空气引入到设置在所述炉内并且 与所述燃烧器耐火砖的所述外表面相邻的燃烧区中； 点燃通路，其在所述燃烧器喉部与所述燃烧器耐火砖的所述外表 面之间延伸穿过所述燃烧器耐火砖并且具有进口和出口，所述点燃通 路的所述进口被定位成邻近于所述燃烧器喉部，并且所述点燃通路的 所述出口被定位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面；燃烧器导燃装置，其用于在所述燃烧器喉部内产生导燃火焰，所 述燃烧器导燃装置包括导燃燃料末端件和导燃燃料提升管，所述导燃 燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口和流体连通至所述 导燃燃料末端件的出口 ，所述导燃燃料末端件被布置在所述燃烧器喉 部内；以及燃料喷射装置，其被设置成从安置在所述燃烧器喉部的外侧的一 或多个燃料末端件喷射燃料到所述炉中，所述燃料喷射装置包括主燃料末端件和主燃料提升管，用于喷射主燃料到设置在所述炉内并且与 所述燃烧器耐火砖的所述外表面相邻的点燃区中，所述主燃料提升管 具有被设置成流体连通至气体燃料源的进口和流体连通至所述主燃料 末端件的出口，所述主燃料末端件至少部分地布置在所述炉内并且定 位成邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面，从而所述点燃通路接收 由所述燃烧器导燃装置产生的所述导燃火焰的至少一部分并且传输所 述火焰或其一部分至所述点燃区，以使得所述火焰或其一部分能够接 触并点燃由所述主燃料末端件喷射到所述点燃区中的主燃料。
19、 如权利要求18所述的燃烧器装置，其中，所述燃料喷射装置 被设置成从安置在所述燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射 所述燃烧器装置的操作所需的基本上所有燃料到所述炉中。
20、 如权利要求18所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器导燃装 置被设置成在产生所述火焰之前使氧气与导燃燃料在所述燃烧器导燃 装置中预混合。
21、 如权利要求18所述的燃烧器装置，其中，所述点燃通路包括 科安达表面，用于引起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的至少一部 分被转向到所述点燃通路中。
22、 如权利要求18所述的燃烧器装置，还包括火焰分流器，用于 引起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的至少一部分被转向到所述点 燃通路中。
23、 如权利要求22所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器被 设置成引起由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的一部分被转向到所述 点燃通路中，并且由所述燃烧器导燃装置产生的火焰的一部分被传输 通过所述燃烧器喉部的所述出口到所述燃烧区中。
24、 如权利要求22所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器是安置在所述燃烧器喉部中的撞击件。
25、 如权利要求22所述的燃烧器装置，其中，所述火焰分流器是与所述点燃通路相关的流体喷射装置，用于朝向所述点燃区喷射流体到所述点燃通路中。
26、 如权利要求25所述的燃烧器装置，其中，所述流体喷射装置被设置成流体连通至燃料源，从而所述流体喷射装置能够喷射燃料到所述点燃通路中。
27、 如权利要求18所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器耐火砖的所述外表面包括顶段、底段和将所述顶段连接至所述底段的侧壁段。
28、 如权利要求27所述的燃烧器装置，其中，所述主燃料燃烧末端件和所述点燃区被设置成与所述燃烧器耐火砖的所述外表面的所述侧壁段相邻。
29、 如权利要求28所述的燃烧器装置，其中，所述燃料喷射装置还包括辅助燃料末端件和辅助燃料提升管，用于喷射辅助燃料到所述燃烧区中，所述辅助燃料提升管具有被设置成流体连通至燃料源的进口和连接至所述辅助燃料末端件的出口 。
30、 如权利要求29所述的燃烧器装置，其中，所述辅助燃料提升管被部分地布置成穿过燃烧器耐火砖并且延伸到布置在燃烧器耐火砖内的沟槽中，所述沟槽包括邻近于所述燃烧区定位的出口，并且所述辅助燃料末端件布置在所述沟槽内。
31、 如权利要求18所述的燃烧器装置，其中，所述燃烧器装置包括一个以上的点燃通路、 一个以上的点燃区和一个以上的主燃料燃烧末端件，所述点燃区和主燃料燃烧末端件被邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面的所述侧壁段定位。
32、 如权利要求31所述的燃烧器装置，其中，所述燃料喷射装置包括一个以上的辅助燃料末端件，所述辅助燃料末端件被定位成排放辅助燃料到所述燃烧区中。
33、 如权利要求18所述的燃烧器装置，还包括转向件，所述转向件邻近于所述燃烧器耐火砖的所述外表面定位，并且定位成重新引导所述火焰或其一部分从所述点燃通路的所述出口穿越所述外表面。
34、 如权利要求33所述的燃烧器装置，还包括稳定件，所述稳定件定位在所述燃烧器耐火砖的所述外表面上，以接收所述火焰或其一部分，并且促进所述火焰或其一部分与由所述主燃料末端件喷射的燃料相接触。
35、 如权利要求34所述的燃烧器装置，其中，所述稳定件附连至所述转向件并且基本上与所述转向件垂直地沿着所述燃烧器耐火砖的所述外表面延伸，并且所述稳定件从所述转向块接收所述火焰或其一部分。
36、 一种使用燃烧器装置的方法，所述燃烧器装置包括燃烧器耐火砖和延伸穿过其中的燃烧器喉部，以使燃料在炉内空间燃烧以便产生热量，而不需要大量燃料与燃烧用空气在燃烧器喉部中混合，所述方法包括传输燃烧用空气通过燃烧器喉部到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的燃烧区中；利用由燃烧器导燃装置提供的导燃燃料在燃烧器喉部中产生导燃火焰；从安置在燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射燃烧器装置操作所需的基本上所有燃料到炉中，所述一或多个燃料末端件包括主燃料末端件，用于喷射主燃料到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的点燃区中；在点燃区中点燃主燃料；以及使点燃的主燃料与传输通过燃烧器喉部的燃烧用空气在燃烧区中相混合。
37、 如权利要求36所述的方法，其中，产生于燃烧器喉部中的导燃火焰的至少一部分被用于在点燃区中点燃主燃料。
38、 如权利要求37所述的方法，其中，导燃火焰或其一部分被用于通过下述方式在点燃区中点燃主燃料将导燃火焰或其一部分通过在燃烧器喉部与燃烧器耐火砖的外表面之间延伸穿过燃烧器耐火砖的点燃通路传输到点燃区中，从而导燃火焰或其一部分能够在喷射区中接触并点燃燃料。
39、 如权利要求38所述的方法，还包括下述步骤在产生导燃火焰之前使氧气与导燃燃料在燃烧器导燃装置中预混合。
40、 如权利要求39所述的方法，还包括下述步骤使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
41、 如权利要求38所述的方法，还包括使导燃火焰的第一部分转向到点燃通路中，并且允许导燃火焰的第二部分被传输通过燃烧器喉部到燃烧区中。
42、 如权利要求40所述的方法，其中，通过使导燃火焰或其一部分撞击在定位于燃烧器喉部中的转向件上，使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
43、 如权利要求40所述的方法，其中，点燃通路包括科安达表面，并且通过将导燃火焰或其一部分引导到科安达表面上，而使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
44、 如权利要求40所述的方法，其中，通过使得点燃通路中的压力低于燃烧器喉部中的压力，而使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
45、 如权利要求44所述的方法，其中，通过朝向点燃区喷射引出流体到点燃通路中，而导致点燃通路中的压力低于燃烧器喉部中的压力。
46、 如权利要求45所述的方法，其中，所述引出流体是燃料。
47、 如权利要求36所述的方法，其中，所述一或多个燃料末端件包括辅助燃料末端件，用于喷射辅助燃料到燃烧区中，并且所述方法还包括喷射辅助燃料到燃烧区中的步骤。
48、 一种使用燃烧器装置的方法，所述燃烧器装置包括燃烧器耐火砖和延伸穿过其中的燃烧器喉部，以使燃烧燃料在炉内空间以便产生热量，所述方法包括传输燃烧用空气通过燃烧器喉部到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的燃烧区中；利用由燃烧器导燃装置提供的导燃燃料在燃烧器喉部中产生导燃火焰；从安置在燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射燃料到炉中，所述一或多个燃料末端件包括主燃料末端件，用于喷射主燃料到设置在炉内并且与燃烧器耐火砖的外表面相邻的点燃区中；将导燃火焰的至少一部分从燃烧器喉部传输至点燃区，并且利用所述导燃火焰或其一部分在点燃区中点燃主燃料；以及将点燃的主燃料与传输通过燃烧器喉部到燃烧区中的燃烧用空气相混合。
49、 如权利要求48所述的方法，其中，通过将导燃火焰或其一部分传输通过在燃烧器喉部与所述燃烧器耐火砖的外表面之间延伸穿过燃烧器耐火砖的点燃通路，导燃火焰或其一部分被从燃烧器喉部引导至点燃区。
50、 如权利要求48所述的方法，其中，燃烧器装置操作所需的基本上所有燃料被从安置在燃烧器喉部的外侧的一或多个燃料末端件喷射到炉中。
51、 如权利要求49所述的方法，还包括下述步骤在产生导燃火焰之前将氧气与导燃燃料在燃烧器导燃装置中预混合。
52、 如权利要求49所述的方法，还包括下述步骤使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
53、 如权利要求49所述的方法，还包括使导燃火焰的第一部分转向到点燃通路中，并且允许导燃火焰的第二部分被传输通过燃烧器喉部到燃烧区中。
54、 如权利要求52所述的方法，其中，通过使导燃火焰或其一部分撞击在定位于燃烧器喉部中的转向件上，而使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
55、 如权利要求52所述的方法，其中，点燃通路包括科安达表面，并且通过将导燃火焰或其一部分引导到科安达表面上而使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
56、 如权利要求52所述的方法，其中，通过使得点燃通路中的压力低于燃烧器喉部中的压力而使导燃火焰或其一部分转向到点燃通路中。
57、 如权利要求56所述的方法，其中，通过朝向点燃区喷射引出流体到点燃通路中而导致点燃通路中的压力低于燃烧器喉部中的压力。
58、 如权利要求57所述的方法，其中，所述引出流体是燃料。
59、 如权利要求48所述的方法，其中所述一或多个燃料末端件包括辅助燃料末端件，用于喷射辅助燃料到燃烧区中，并且所述方法还包括喷射辅助燃料到燃烧区中的步骤。
全文摘要
公开了用于在炉中燃烧燃料气体的燃烧器装置和方法。燃烧器装置包括燃烧器耐火砖，其具有布置成穿过其中的燃烧器喉部。燃烧用空气被引导通过燃烧器喉部到达炉内燃烧区中。导燃装置被用于在燃烧器喉部内产生导燃火焰。燃料气体被喷射到安置在燃烧器喉部外侧的点燃区中并且在其中被点燃。产生于燃烧器喉部中的导燃火焰可被用于在点燃区中点燃燃料气体。点燃的燃料气体与燃烧用空气在燃烧区中混合。燃烧器装置可被操作，而不需要相当大量的燃料气体与燃烧用空气在燃烧器喉部中混合，这有助于控制不良氮氧化物的生成。
文档编号F23D14/00GK101634450SQ20091016160
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月22日 优先权日2008年7月25日
发明者W·R·布斯曼 申请人:约翰津克公司