用于工业炉窑的燃烧器，以及设有该燃烧器的工业炉窑的制作方法

本发明涉及一种用于工业炉窑的燃烧器。

更具体地，本发明涉及一种用于工业炉窑的具有热能回收的燃烧器，其适于烧制诸如瓷砖、浴室装置等的物品。

本发明还涉及设有一个或多个这种燃烧器的工业炉窑。

背景技术：

在工业炉窑的领域中-具体地但非排他地参考适于获得诸如瓷砖、浴室装置和类似产品的物品的烧制的炉窑-使用燃烧器，其通过使用诸如甲烷的气体燃料产生热能，并将其传送到称为燃烧室或通道的炉窑的一部分内，被烧制的产品在该炉窑内被定位或移动。

根据相对于处理产品的类型最合适的配置，将合适数量的这种燃烧器安装在炉窑内；在最典型的应用中，它们被容纳在设置在炉窑的侧壁中的相应贯穿开口内，同时相应的喷嘴传入燃烧室。

众所周知，在由燃烧器致动的燃烧之后，在炉窑内产生的烟气通过对其进行过滤和处理而被排放到环境中。

为了回收与存在于燃烧室内的燃烧产物相关联的热能的至少一部分，已经开发了本领域中不同类型的燃烧器，其通常被定义为再生燃烧器。

在实施过程中，这种再生燃烧器拾取存在于燃烧室内的燃烧的烟气的一部分，并且它们将其与馈送到燃烧器的入口的助燃空气混合。

在该混合之后，进入燃烧器的助燃空气被预热：因此，如已知的那样，导致在馈送到燃烧器的燃料方面的能量节省。

简言之，这种类型的燃烧器沿着用于助燃空气的入口管道包括用于产生与用于抽吸来自燃烧室内的烟气的管道流体连接的负压场的装置或机构。

通过前述装置或机构本身的助燃空气流在管的最小直径部段处引起减小的压力，该压力引起烟气沿着传入到燃烧室的管道的抽吸，然后将它们与助燃空气混合。

如上所述，借助上述已知的优点，这种工艺允许回收存在于燃烧烟气中的焓含量的一部分，并将其转移到助燃空气中，对其进行预热。

但是，上述技术方案目前并不完全令人满意，因为它们只能以相当复杂的设备安装使用的价格被致动，这在有关安装所需的成本和/或操作方面有时是不可持续的。

另外，上述技术方案的另一个相当大的限制在于一个事实，由于管理与燃烧室外部的高温烟气混合的助燃空气，所涉及的管达到非常高的温度，因此需要在其制造中复杂的合适的绝缘。

技术实现要素：

本发明的技术任务是改进现有技术的状态。

在这种技术任务的范围内，本发明的一个目的是获得一种用于工业炉窑的燃烧器，其允许克服上述缺点。本发明的另一个目的是提供一种用于工业炉窑的燃烧器，其特征在于在所获得的产品的相同质量的情况下在节能方面的高性能。

本发明的另外目的是实现一种用于工业炉窑的燃烧器，其从结构和设备安装使用的角度来看是简单的、有效的和便宜的。

本发明的另一个目的是实现一种用于工业炉窑的燃烧器，其允许在实际应用的简单有效的解决方案的范围中调节燃烧器本身内的燃烧气体的回收。

这种任务和这些目的通过根据权利要求1所述的用于工业炉窑的燃烧器实现。

根据本发明的燃烧器，其可安装在设有至少一个燃烧室的炉窑中，该燃烧器包括主管状体，该主管状体设有用于燃料入口的至少一个第一端口，用于燃烧剂入口的至少一个第二端口，以及设有出口嘴的一个端部喷嘴，其面向燃烧室。

燃烧器还包括用于触发燃料-燃烧剂混合物的燃烧的装置。

根据本发明的一个方面，燃烧器还包括至少一个管道，其适于拾取存在于燃烧室内的气体的一部分，并且在端部喷嘴的出口嘴处输送它们。

由于该解决方案，有可能获得在来自燃烧器的端部喷嘴的出口处的气体与来自燃烧室的气体的再混合，从而在能量效率方面获得有益效果，以及从结构和设备安装使用的角度来看相当大的简化。

根据本发明的另一个方面，根据权利要求21提供了一种工业炉窑，其包括根据本发明并具有上述特征的至少一个燃烧器。

从属权利要求涉及本发明的优选的和有利的实施例。

附图说明

根据对用于工业炉窑的燃烧器的优选但非唯一的实施例的详细描述，本发明的另外特征和优点将更加清楚，所述实施例作为非限制性示例在一组附图中示出，其中：

图1是处于第一操作位置，被容纳在工业炉窑的壁内的根据本发明的燃烧器的侧剖视图；

图2是处于第二操作位置的根据图1所示燃烧器的侧剖视图；

图3是处于第一操作位置的根据本发明的燃烧器的侧剖视图；

图4是根据图3所示燃烧器的一个部件的详细前视图。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的用于工业炉窑的燃烧器总体上用附图标记1表示。

根据本发明的燃烧器1被设置在总体上用附图标记2表示的工业炉窑内，用于烧制一些产品，诸如瓷砖以及浴室装置和类似产品。

炉窑2包括燃烧室3。

燃烧室3由壁4限定。

例如，壁4可由耐火材料制成，或者由适合于使燃烧室3与外部环境热绝缘的任何其它材料制成。

当然，炉窑2可包括根据本发明的不定数量的燃烧器1；燃烧器1可根据适于在燃烧室3内获得期望的温度的任何一种配置在炉窑2的范围中进行布置。

例如，如果炉窑2是用于烧制诸如瓷砖等的产品的隧道类型的，则燃烧器1沿着炉窑2内的产品的前进方向被连续地布置。

可设想燃烧器1的任何其它布置和/或炉窑2的任何其它构造，同时不构成对本发明的目的的限制。设置在炉窑2中的每个燃烧器1被容纳在设置在炉窑2本身的壁4的一个或多个中的相应贯穿通道5中。

燃烧器1包括主管状体6。

主管状体6包括用于燃料入口的至少一个第一端口7。

根据本发明的一个方案，燃料可以由甲烷或具有合适特性的另一种流体构成。

根据本发明的另外的方案，燃料可由可从煤田中提取的甲烷，所谓的“煤气”构成。

主管状体6还包括用于燃烧剂入口的至少一个第二端口8。

燃烧剂通常由空气构成，可能被预热到一定温度。

更详细地，主管状体6包括相对于彼此同轴的第一部分6a和第二部分6b。

用于燃烧剂入口的第二端口8被设置在部分6a中。

另外，第一部分6a包括后端6c，在其中获得用于燃料入口的第一端口7。

第一端口7具体地与燃料供应歧管9连通，燃料供应歧管9与主管状体6同轴。

歧管9终止于设有相应的侧孔的输送头10，其适于将燃料喷射到由主管状体6限定的体积内。与输送头10相关联的是涡轮11的产生装置，其适于在燃料-燃烧剂混合物中产生湍流。

涡轮11的产生装置包括例如，具有凹槽侧表面的盘状形式的偏转器或另一个等效元件。

在主管状体6内，设置装置12，其用于触发燃料-燃烧剂混合物的燃烧。

这种触发装置12在这些应用中基本上是已知类型的，并且适于确定点燃混合物的火花的撞击。

仍然在燃烧器1的主管状体6内，设置用于检测火焰的装置13。

这种检测装置13在这些应用中也是已知类型。

触发装置12和检测装置13与燃烧器1的其它部件一起都通过相应的连接部分12a，13a由用于控制和管理炉窑2本身的操作的单元来提供；这种单元未在附图中示出，但为已知的常规类型，例如，由可编程逻辑控制器或其它等效装置构成。

主管状体6的第二部分6b与在凸缘轴环14处的第一部分6a相关联。

前述第二部分6b包括端部喷嘴15。

具有基本上截头圆锥形或者任何收敛形状的端部喷嘴15设有出口嘴16，其在使用期间面向燃烧室3。根据本发明的一个方面，燃烧器1包括至少一个管道17，其适于在使用期间拾取存在于燃烧室3内的气体的一部分，并且在端部喷嘴15的出口嘴16处输送这些气体。

在根据本发明的燃烧器1的操作范围中，前述管道17的具体功能将在下文中更清楚。

如图1中所示，并且根据本发明的另一个方面，在使用期间，端部喷嘴15以其出口嘴16被定位在距离燃烧室3的第一预定距离D1处。

换句话说，在使用期间，端部喷嘴15可以其出口嘴16被定位在距炉窑2的壁4的内表面4a的第一预定距离D1处。

端部喷嘴15的出口嘴16相对于燃烧室3的这种定位允许前述管道17合适地穿过壁4本身的厚度。

根据本发明的另外的方面，燃烧器1包括至少一个管状元件18。

管状元件18被布置在贯穿通道5内。

具体地，管状元件18与主管状体6一起被布置在贯穿通道5内，并且相对于燃料-燃烧剂混合物朝向燃烧室3的流动方向位于其下游。

为此目的，观察到管状元件18被布置在管道17内的端部喷嘴15的出口嘴16的下游。进而，管道17可定位在贯穿通道5内(参见图1和图2)。

端部喷嘴15和管状元件18一起限定用于在至少一个管道17和出口嘴16之间流体连通的通路部段。

管状元件18包括第一开口18a。

第一开口18a与端部喷嘴15的出口嘴16连通，即，其面向后者。

更详细地，当管状元件18和端部喷嘴15以第一操作方向被布置时(参见图1)，第一开口18a被布置在距出口嘴16的第二预定距离D2处。

管状元件18相对于主管状体6的这种定位的效果在下文中将更清楚。

管状元件18还包括第二开口18b。

第二开口18b被直接传入到燃烧室3。

换句话说，第二开口18b的边缘基本上被布置在由壁4的内表面4a限定的平面上。

根据本发明的一个方面，端部喷嘴15和/或管状元件18可沿着管道17相互移动，以便改变在其间限定的通路部段的宽度。

端部喷嘴15和管状元件18可相互定位在至少前述第一操作位置和上述通路部段的阻塞的另外的操作位置之间，在所述第一操作位置中，管道17与端部喷嘴的出口嘴16流体连通，在所述另外的操作位置中，防止管道17和出口嘴16之间的流体连通。

优选地，主管状体6和管状元件18在管道17内被同轴或基本同轴地布置；后者在使用期间又可定位在贯穿通道5内。

在附图中未示出的本发明的其它实施例中，管状元件18可具有相对于主管状体6的不同的定位：例如，管状元件18可沿着与主管状体6的轴线平行的轴线被布置，或者两个部件可针对特定应用要求沿着入射轴线被布置。

根据本发明的优选实施例，管道17包括或更好地由在管状元件18和贯穿通道5之间限定的间隙构成，如图1中清楚地示出的。

在附图中所示的实施例中，构成管道17-或其一部分-的间隙具有环形或基本上环形的形式，因为管状元件18基本上沿着贯穿通道5的对称轴线被布置。

在本发明的其它实施例中，其中管状元件18可具有相对于贯穿通道5的轴线的不同的定位，因此管道17，即间隙的构造可与上述构造不同。

例如，在本发明的一些实施例中，管道17可包括一系列平行或基本上平行的间隙，而不是单个间隙，其通过例如沿着管状元件18的外表面限定的壁、分离器、偏转器或其它类似元件彼此分离，或者与后者分离。根据本发明的另一个方面，燃烧器1包括插入贯穿通道5内部的至少一个套筒19。

根据本发明的一个方案，管道17包括至少一个套筒19。

相继地，容纳在套筒19内的是主管状体6和管状元件18，其如所述的彼此同轴或基本上同轴。

套筒19可由单个零件制成，或者其可由具有相等直径的多个同轴部段构成(参见图1-图3)。

套筒抵靠设置在贯穿通道5内部的邻接表面19a。套筒19实现各种功能。

首先，套筒19允许将管状元件18和/或主管状体6容易地插入贯穿通道5内，插入优选地从炉窑2的外侧进行。

如果其应当直接在通过耐火材料制成的通道内进行，这种插入实际上可以是困难的，该通道实际上可具有粗糙的和/或不规则的内表面。

另外，如在下文中更好地阐明的，套筒19确保管道17的内表面足够的清洁，并且适于在燃烧器1的主管状体6的出口嘴16处输送来自燃烧室3的内部的气体。

包括在套筒19和主管状体6的第二部分6b之间的空气体积合适地起隔热的作用。

套筒19还对管状元件18提供有效的支撑，如所述的，管状元件18简单地插入其中。

为此目的，观察到管状元件18包括支撑装置20，其适于在管道17内支撑管状元件18本身，以便限定前述间隙。

根据本发明的一个方案，如果管道17包括至少一个套筒19，则支撑装置20适于将管状元件18支撑在套筒19内。

在使用期间，在燃烧器插入贯穿通道5内部的情况下，支撑装置20适于将管状元件18支撑在贯穿通道5本身内。更详细地，根据本发明的一个方案，前述支撑装置20包括与管状元件18(见图1和图2)一体的至少两个下基部，下基部适于搁置在管道17，即套筒19的内表面上。

在本发明的其它实施例中，支撑装置20可由插入在管道17，即在套筒19和管状元件18之间的可移动元件构成。

根据在附图3和附图4中示出的另外的实施例，支撑装置20可包括至少一个挡板20'。

根据这样的实施例，至少一个挡板20'沿着管道17延伸，并且以这样的方式被配置，使得对再次被吸入燃烧器的气体的部分的通过提供最小的阻力。

参考图4中所示的燃烧器的部件的详细视图，三个挡板20'被描绘为处于相对于彼此等距离的位置。然而，在不偏离本发明的保护范围的情况下，另外的实施例可能包括更多或更少数量的挡板20'。

管状元件18的支撑装置20以一种方式抵靠贯穿通道5的邻接表面19a，以便防止管状元件18本身穿透到燃烧室3的内部。

管状元件18优选地具有圆柱形构造，沿其长度具有恒定的横截面。

在其它实施例中，管状元件18可具有针对特定应用要求和/或获得特定技术结果的不同构造。

根据本发明的燃烧器1包括用于调节所述端部喷嘴15相对于所述管状元件18的操作位置的装置21。

更精确地，调节装置21被配置成用于简单且有效地调节端部喷嘴15和管状元件18之间，更精确地，出口嘴16和第一开口18a之间，至少彼此相对的两个限制操作位置之间的相对位置。

在实施过程中，借助于调节装置21，有可能改变在端部喷嘴15和管状元件18之间限定的通路部段的振幅，从而允许或防止管道17与端部喷嘴15的出口嘴16之间的流体连通。

因此，调节装置21允许调节可再次被吸入燃烧器本身的气体的流速。

根据本发明的一个方案，调节装置21包括至少一个间隔件22。

间隔件22插置在主管状体6的轴环14和可在管道17的一个端部处相关联的邻接装置23之间，主体6通过管道17被引入。

在使用期间，邻接装置23与炉窑2的壁4相关联。

间隔件22明显允许以一种方式将燃烧器1的主管状体6安装在贯穿通道5内，以便获得端部喷嘴15的出口嘴16和管状元件18的第一开口18a之间的前述第二预定距离D2。

通过用具有不同厚度的另一个间隔件代替间隔件22，可简单且快速地改变第二预定距离D2。

当然，这种变化还允许修改第一预定距离D1，即在出口嘴16和燃烧室3之间设置的距离。

根据附图中未示出的本发明的另外的实施例，调节装置21可以是具有手动致动的机械类型。

通过示例的方式，调节装置21可包括线性引导件或另一个等效装置，端部喷嘴15和管状元件18之间的至少一个可滑动地与其相关联，以及用于控制其移动的装置。通过操作控制装置，有可能手动平移端部喷嘴和管状元件18之间的至少一个，以便改变第二预定距离D2。

在本发明的其它实施例中，调节装置21可以是自动类型的，以便避免必须在燃烧器1上进行手动操作。

例如，前述调节装置21可包括与燃烧器1的主管状体6相关联的线性致动器或其它等效装置，使得可控制主管状体6，以沿着贯穿通道5的轴线平移，以便改变第二预定距离D2。

更详细地，与炉窑2的壁4相关联的邻接装置23包括环形支撑件。

环形支撑件23在贯穿通道5处固定到炉窑2的壁4的外表面4b。

环形支撑件23包括轴向腔24，其至少部分地容纳主管状体6。

环形支撑件23由绝热材料，例如，陶瓷纤维或另一种耐火材料制成。

在本发明的一个实施例中，在这种环形支撑件23处，提供用于在靠近端部喷嘴15的区域中冷却主管状体6的装置。

例如，这种冷却装置可以是新鲜空气吹送型，或任何其它等效类型。

如具体在图2中所观察到的，管状元件18的第一开口18a以一种方式被设定尺寸，以便允许将端部喷嘴15至少部分地插入其内部处。

以这种方式，可防止管道17与端部喷嘴15的出口嘴16之间的流体连通。

根据本发明的与工业炉窑相关联的燃烧器1的操作如下。

在正常操作条件下，在主管状体6中，存在由输送头10供应的燃料的部分燃烧，其与来自第二端口8的助燃空气反应。

如所述，燃烧条件的特点是一定的空气不足。

从端部喷嘴15的出口嘴16排出的气体流被引导到管状元件18中。

如果在出口嘴16和第一开口18a之间设定非零的第二预定距离D2，则第一操作位置的特征在于限定含量的残余氧，存在通过管道17的包含在燃烧室3内的气体的抽吸效应。

这些气体以在图1中用箭头G示意性示出的方式通过在端部喷嘴15和管状元件18之间限定的通路部段被抽吸到管状元件18内部。

这种气体在这里与来自燃烧器的出口嘴16的气体混合，后者主要由，即在主管状体6内部不反应的燃烧烟气和残余燃料和燃烧剂构成。

具体地，除了别的以外，恒定再混合以一种方式允许加热前述残余燃料和燃烧剂，以便于它们随后的反应，其部分地发生在管状元件18内，并且部分地发生在它们所指向的燃烧室3内。

因此，获得的结果中的一个是回收与存在于燃烧室3内的气体相关联的热能的大部分，以便提高通过燃烧器1供应的部件的燃烧产率，具体节省了用于获得燃烧室3内的特定温度所需的燃料。

另外，必须观察到，上述现象允许减少必须在排放时被处理的污染物，诸如一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)和氮氧化物(NOx)的排放。

以完全直观的方式，第二预定距离D2的调节允许改变用于通过管道17来自燃烧室3的气体的通路部段。

换句话说，这种调节允许改变流过管道17的气体的流速。

观察到，通过改变端部喷嘴15和管状元件18之间相对于前述第一操作位置的相对位置，改变了用于被吸回燃烧器的气体的通路部段的振幅，并且因此改变了气体本身进入燃烧器的流速。

因此，有可能根据需要调制上述再混合效果，以及由此得到的技术效果。

图2中示出了燃烧器1的操作配置，其中沿着管道17在端部喷嘴15和管状元件18之间的通路部段被阻塞，即没有来自燃烧室3的气体的抽吸。

图3中示意性地示出了端部喷嘴15所采用的限制操作位置，其在用实线部分描绘的第一操作位置，为了允许气体的抽吸，在用虚线部分描绘的另外的操作位置，防止气体的抽吸。

在实施过程中，在第一操作位置，用于来自燃烧室的气体的通路部段具有最大宽度，而在另外的操作位置(第二操作位置)，用于气体的前述通路部段被阻塞，实际上防止管道17和端部喷嘴15的出口嘴16之间的流体连通。

这显然是限制操作条件，其中，其不旨在利用从燃烧室3抽吸气体之后的效果。

因此，在这种情况下，燃烧器1根据常规的和已知的操作模式操作。

在实施过程中获得该解决方案，关于图1的配置，通过以一种方式移除间隔件22，以便将端部喷嘴15插入管状元件18的第一开口18a内。

已经证明所提出的结构解决方案相对于先前提出的解决方案明显简单和便宜，主要从结构上和设备安装使用的角度来看。

同样形成本发明的目的的是炉窑2，其包括至少一个燃烧室3，该燃烧室由具有至少一个贯穿通道5的至少一个壁4限定，并且还包括具有上述特征的至少一个燃烧器1，其插入到前述贯穿通道5中。

由此构思的本发明可容易进行许多修改和变型，所有这些都落入本发明构思内。

另外，所有细节可由其它技术上等效的元件替代。

在实施过程中，在不偏离下面的权利要求的保护范围的情况下，所使用的材料以及可能的形状和尺寸可以是根据要求的任何类型。