使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明公开涉及使用高温FGR(烟气再循环)和康达效应的超低Nox燃烧装置，该燃烧装置具有能够对空气和高温燃烧气体进行两次引导和混合的结构，由此减少NOx和
COo
【背景技术】
[0002]在传统的使用空气作为氧化剂的燃烧器中，沿着如图1所示的燃烧器的中心轴检测到的温度上升到2000K以形成图1中所示的高温区域“热斑”。氮氧化物NOx快速地生成(以毫秒计算)并集中在该高温区域中。因此，降低高温区域的温度对减少NOx的燃烧来说非常重要。
[0003]另外，近来使用热交换器来提高能效。燃烧气体的热量被热交换器收集来预热空气。然而，热交换器增加了火焰的峰值温度，以至于NOx的生成增加了。因此需要一种用于在预热空气期间防止火焰的峰值温度增加的方法。
[0004]参考图2，在传统的燃烧方法的燃烧器中，当氧气浓度高的时候，例如7%，火焰的峰值温度在空气的预热温度达到1200K和1600K时大幅度地增加。因此NOx的生成也大幅度地增加了。
[0005]然而，当氧气的浓度降低时，虽然空气的预热温度达到1600K，但是火焰的峰值温度大幅度地降低。而且，具有低温的尾部的温度增加以使得温度被整体上平滑了。因此，可以通过上述方法来实现超低NOx燃烧。
[0006]为了降低氧气的浓度，对燃料燃烧之后剩余的燃烧气体进行回收以与空气混合。然而，当燃烧气体在图3的冷却之后被回收时，火焰的稳定火焰模式变窄。另外，当回收的燃烧气体的量增加时，火焰会不稳定或者熄灭。因此，当燃烧气体在高温被回收时，在如图3所示的区域MILD模式中显示高度稳定的火焰模式。
[0007]也就是说，用于燃烧的空气在高于燃料的燃点温度的温度处被加热，并且燃烧气体被回收和混合以被稀释，由此来降低氧气的浓度并且保持高温。因此，火焰是稳定的。上述燃烧方法是中度和强烈的低氧稀释(MILD)方法。
[0008]MILD燃烧方法有各种名称。在日本，燃烧气体如图4所示的那样被回收，并且热交换器被用于增加空气的温度。然而，当温度增加为大于燃料的燃点温度，例如高于1000度时，不能再使用传统的热交换器，而需要如图5所示的热累积再生式热交换器。热累积再生式热交换器引导高温燃烧气体通过陶瓷制品的蓄热材料以在高温处被加热。随后，空气流向蓄热材料以在高温处被加热。4路开关阀用于耐受燃烧气体和空气交替的高温。(因为空气在高温处被加热，所以上述方法在日本被称之为高温气体燃烧(HiTAC))。因此，该装置更为复杂并且价格也更高。
[0009]另外，在减少一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的低污染燃烧装置中，一种文丘里类型空气喷嘴的混合器管被使用。
[0010]但是，在文丘里类型的空气喷嘴中，空气喷嘴的中心线和文丘里类型的混合器管沿相同的线对齐，并且需要适当长度的文丘里混合器管以便阻止用于引导高温燃烧气体的负压。因此，燃烧室壁的厚度增加。当燃烧室壁的厚度增加时，整个燃烧室的宽度增加，因此增加了安装面积。因此成本增加。
【发明内容】
[0011]技术问题
[0012]本发明被开发用于解决相关领域的上述问题。本发明提供了一种使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置，其不包括用于加热空气的热交换器，但是具有用于回收高温燃烧气体的结构，以使得热量和惰性燃烧气体被回收以在高温处稀释空气流和加热空气流，由此执行MILD燃烧。
[0013]另外，为了实现沿着曲面流动的康达效应，形成了康达喷嘴和空气供给部分。因此，可以注入足以与空气混合的高温燃烧气体，并且减小燃烧室的壁的厚度。因此，减少了安装面积并且降低了制造成本。因此，提供了一种使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置。
[0014]此外，辅助引导混合器孔形成在康达效应的喷嘴的外表面上，以将高温燃烧气体和空气混合。因此，所引导入的高温燃烧气体额外携带高温燃烧气体。并且，如果需要更多的空气，额外的第二空气能够通过与外部空气连接的管道被携带。因此，提供了一种使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置。
[0015]解决方案
[0016]根据一个示例性实施例，提供了一种使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置。该燃烧装置包括燃烧室10，外壳20，康达喷嘴40和空气供给部分50。用于燃烧的材料在燃烧室10中燃烧。多个空气供给孔11穿过燃烧室10的外表面。外壳20安装在燃烧室10的外表面上。外壳20通过气体流道21与燃烧室10联接，以使得来自于燃烧室10中燃烧的高温燃烧气体流过气体流道21。康达喷嘴40与空气供给孔11的内表面间隔开而被安装在空气供给孔11上。辅助引导混合器孔43形成在康达喷嘴40和空气供给孔11之间。康达喷嘴40通过注入康达喷嘴40的空气来引导一部分高温燃烧气体，以将空气和高温燃烧气体混合从而被再次注入燃烧室10。空气供给部分50将空气排到康达喷嘴40中。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明，虽然省略了传统的燃烧装置的文丘里混合器管和空气喷嘴的长度，但却可以引导足够的高温燃烧气体。
[0019]另外，本发明包括康达喷嘴和与康达喷嘴相联接的空气供给结构，以使得燃烧室壁的厚度减小30%以上。因此，制造成本、安装成本和安装面积可以减少。
[0020]此外，与传统的燃烧装置相比，可以引导更大量的燃烧气体。因此，可以通过稀释来降低氧气浓度，并且可以将空气流的温度保持在高温。
[0021]另外，注入燃烧气体的量可以通过控制空气流的速度而容易地被控制。
[0022]而且，NOx减少了，火焰稳定了，并且CO减少了。
[0023]此外，虽然供给至康达喷嘴的第一空气的量减少了，但可以引导第二空气。因此，可以供给充足的用于燃烧的空气。所以，可以减小用于第一空气的鼓风装置的尺寸。
[0024]另外，高温燃烧气体通过所引导入的高温燃烧气体被额外地携带。并且，如果需要更多的空气，额外的第二空气可以通过与外部空气连接的管道被携带。因此，火焰是稳定的，并且CO减少了。而且，空气中氧气的浓度被稀释，并且火焰的峰值温度被降低了。所以，NOx可以大幅度地减少。
[0025]另外，第一空气和第二空气的量可被控制以使得燃烧条件可以被优化。
[0026]附图简要说明
[0027]图1是示出超低NOx MILD燃烧的基本概念的曲线图。
[0028]图2是示出沿着燃烧器的中心线在峰值温度处的氧气浓度和温度分布的曲线图。
[0029]图3是示出用于超低NOx MILD燃烧的区域的曲线图。
[0030]图4是示出用于MILD燃烧的燃烧气体和热量的回收结构的横断面视图。
[0031]图5是示出使用热累积再生式高温热交换器的高温空气类型的低NOx燃烧装置的横断面视图。
[0032]图6是根据本发明的一个示例性实施例示出的康达喷嘴和空气供给部分的横断面视图。
[0033]图7是根据本发明的一个示例性实施例示出的使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置的横断面视图。
[0034]图8是根据本发明的一个示例性实施例示出的使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置的横断面视图。
[0035]图9A和9B是根据本发明的一个示例性实施例示出的使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置的横断面视图。
[0036]图10是根据本发明的一个示例性实施例示出的使用高温FGR和康达效应的超低NOx燃烧装置的横断面视图。
[0037]标记说明
[0038]10:燃烧室11:空气供给孔
[0039]12:燃料供给部分13:燃烧器
[0040]20:外壳21:气体流道
[0041]22:烟筒23:杆式推进器
[0042]30:旁路40:喷嘴
[0043]41:流道42:突出部
[0044]43:辅助引导混合器孔50:空气供给部分
[0045]51:第一控制阀52:空气盖
[0046]60:排出部分61:排出管路
[0047]62:窗口 70:辅助空气供给部分
[0048]71:第二控制阀
【具体实施方式】
[0049]本发明的示例性实施例不被限制为下面描述中阐述的元件或布置。另外，装置或元件的方向，诸如前、后、下、上、顶、底、左、右、侧面等，仅仅用于阐述本发明的示例性实施例并且并不限于所表述的方向的语意。
[0050]下文将参照附图详细阐述本发明的示例性实施例。
[0051]应该理解的是，以下描述的本发明的示例实施例在不脱离本文公开的发明原理的情况下可以在多个不同的方面被多样地修改，并且因此本发明的范围不限于以下这些特定的实施例。
[0052]