二级真空燃烧器的制造方法
【专利说明】二级真空燃烧器
[0001] 背景
[0002] 燃烧器是在工业生产中燃烧燃料以产生热量的设备，例如用于发电的设备、冶炼 金属及其他材料的设备、和用于处理化学物质及其他物质的设备。因为在之前设计的燃烧 器中的不完全燃烧，最近的示例使用燃烧器内部的发生器以形成涡流（即旋转空气和燃料 的混合物），从而为燃烧过程提供更多的氧化剂。虽然这实现了增大空气-燃料混合物的目 标，但是需要点火器以保持燃烧，并且这仍然不能实现所有燃料的完全燃烧。使用引导件和 流动空间（即反应器）的方案也可以被使用，但是遇到了残留和清洁的难题，尤其是使用较 低质量的燃料时。同样地，使用预混燃烧器和焰管的反应器方案允许在各个混合器中进行 分级燃烧。但是，这些方案仍然需要高质量、清洁燃烧的燃料，并且遇到了由残留引起的维 护问题。
[0003] 发明概述
[0004] 根据本申请的实施方式，混合燃料真空燃烧器-反应器包括主燃烧室、入口、径缩 喷嘴、注入器和二级燃烧室。主燃烧室具有圆锥形内部和第一组引导叶片。入口连接至圆 锥形内部的第一端。径缩喷嘴连接至圆锥形内部的第二端。径缩喷嘴的第一端连接至主燃 烧室的圆锥形内部，并且径缩喷嘴的第二端连接至二级燃烧室。注入器垂直地安装至径缩 喷嘴并且配置为将第二燃料注入主燃烧室中。第二燃料是液态燃料，诸如废油、酒精（加入 高达50 %的水）、甘油、大豆油、工业燃油（IF0)或其组合。
[0005] 主燃烧室配置为使得进入和离开主燃烧室的第一燃料的两个涡流自然地形成，并 且第一组引导叶片配置为形成第三涡流，以保持第一燃料旋转至燃烧器-反应器的外部。 在某些实施方式中，主燃烧室在圆柱形外部和圆锥形内部之间的空间中具有隔热材料。二 级燃烧室为圆柱形，并且包括配置为将空气引导至二级燃烧室中的第二组引导叶片。
[0006] 在某些实施方式中，混合燃料真空燃烧器-反应器还包括连接至入口部分的进气 歧管。在某些实施方式中，进气歧管包括真空室、延伸至进气歧管中的压缩空气喷嘴和提供 出口的排出出口。根据某些实施方式，压缩空气喷嘴配置为在焰心处将压缩空气注入到主 燃烧室中。在某些实施方式中，气态燃料经由进气歧管提供至主燃烧室。气态燃料是天然 气、水电解的水副产品（HH0)或其组合。在某些实施方式中，注入器配置为与涡流旋转方向 相反地将燃料注入主燃烧室中和/或配置为与室的轴成30°。
[0007] 在其他实施方式中，在三重涡流真空燃烧器-反应器中有效燃烧混合燃料的方法 包括：通过连接至圆锥形主燃烧室的进气歧管喷射空气，来在圆锥形主燃烧室中形成真空 条件。该方法继续通过进气歧管将燃料引入圆锥形主燃烧室中，以便形成第一组燃料和出 口气体的两个涡流。该方法还包括使所述第一组燃料在圆锥形主燃烧室中通过第一组引导 叶片，以形成第三涡流，三个涡流保持圆锥形燃烧室和二级燃烧室至燃烧器-反应器的外 部的旋转。该方法继续在与第一组燃料的旋转方向相反的方向中将第二组燃料注入圆锥形 主燃烧室中。在某些实施方式中，第一组燃料是气态燃料并且第二组燃料是液态燃料。
【附图说明】
[0008] 以下附图示出本发明的示例性实施方式。
[0009] 图1是根据本发明的混合燃料真空燃烧器-反应器的视图；
[0010] 图2是根据本发明的主燃烧室的截面图；
[0011] 图3是图2的主燃烧室的后视图；
[0012] 图4是根据本发明的连接主燃烧室和二级燃烧室的径缩喷嘴的立体图；
[0013] 图5A是根据本发明的二级燃烧室的前视图；
[0014] 图5B是根据本发明的二级燃烧室的立体图；
[0015] 图5C是根据本发明的二级燃烧室的后视图；
[0016] 图6是根据本发明的进气歧管的简图；以及
[0017] 图7是描述根据本发明的在三重涡流真空燃烧器-反应器中有效燃烧混合燃料的 方法的流程图。
[0018] 详述
[0019] 将参照示例性实施方式来描述目前示出和公开的燃烧器_反应器。该公开不应解 释为限制或需要本发明中描述的所有特征。在可能的情况下，为了清楚起见，相似的部件将 以相似的方式进行编号。在适用的情况下将给出示例性的可替代方式，但是在合适的情况 下其他等同可以是显而易见的并且可预期。
[0020] 图1示出根据本公开的实施方式的混合燃料真空燃烧器-反应器100的截面图。 燃烧器-反应器100包括与径缩喷嘴（reductionnozzle) 120连接的主燃烧室110,径缩 喷嘴120接着连接至二级燃烧室130。燃烧器-反应器100还包括注入器140,注入器140 垂直地放置在径缩喷嘴120上。在径缩喷嘴120的相反侧，主燃烧室110还连接至进气歧 管150。下面将更详细地描述上述的每个部件，但是从高层次的角度来看，燃气和压缩空气 从进气歧管150引入主燃烧室110中，以在真空条件下开始燃烧过程。注入器140注入附 加燃料，以与之前提供的燃料混合，从而生成燃料混合物。燃料混合物在其传送到二级燃烧 室130的外部的整个过程中继续旋转并且缓慢地移动，以便与被利用燃料的质量无关地进 行更完全且更清洁的燃烧。在不同的实施方式中，燃烧器-反应器100可以连接至在注入 器140之前或之后具有法兰（未示出）的燃烧炉。
[0021] 如下面将参照图2描述的，主燃烧室110具有圆柱形外部及圆锥形内部。圆锥形 内部在其较小端部连接至进气歧管150,并且在其较大端部连接至径缩喷嘴120。燃料和压 缩空气从进气歧管150引入主燃烧室110,以便在主燃烧室110 (即，作为燃烧器）中燃烧。 根据本公开的实施方式，可以利用任何类型的可燃气体。例如，可以使用天然气，例如HH0， 水电解的副广品。
[0022] 至少部分地因为进气歧管150和主燃烧室110配置为在真空条件下运转，所以可 以实现高温和容易且立即的热裂解。因为真空条件，燃气被吸入燃烧室，而不是被推入燃烧 室。这允许当燃气被压缩（诸如HH0)时可燃气体的燃烧变成爆炸性的，以及较重燃料的更 有效氧化。与不利用真空条件相比，真空条件还允许实现特定的热学目标，例如主燃烧室的 隔热和燃烧器-反应器的更快启动。
[0023] 在燃烧过程的该阶段期间，从进气歧管150提供至主燃烧室110的燃料因真空条 件自然地产生入口气体和出口气体的两个涡流。当由于压力差从而真空条件使燃气进入和 离开室以旋转时，出现这些自然产生的涡流，其类似于液体动力学中以湍流方式进入或离 开的水或者如同飞行器机翼后的空气那样。
[0024] 虽然一旦运行就不需要，但是可以使用诸如HH0和天然气的少量燃料来预热主燃 烧室。例如，在如下所述将第二燃料引入系统之前，可以使用3m3/hr的HH0和16m3/hr的天 然气将该室在20分钟预热至约2200度。一旦燃烧器-反应器100已经被预热，可以移除 HH0,而不影响性能。HH0可以将比甲烷快七倍的氧气和氢气层流速率提供至火焰，因此允许 更好的裂化和燃烧，并且再次减少排放。
[0025] 图2是根据本公开的实施方式的主燃烧室110的截面图。主燃烧室110具有圆柱 形外部210和圆锥形内部220。在外部210和内部220之间包括隔热材料230。此外，主燃 烧室110在圆锥形内部