带电动均化的固体燃料燃烧器的制造方法

带电动均化的固体燃料燃烧器的制造方法
【专利摘要】一种固体燃料燃烧器可包括用于电动均化的系统。一个或多个电极可应用电场到燃烧的固体燃料或靠近燃烧的固体燃料的区域。该电场引起固体燃料的挥发馏分、燃烧气体和空气的混合和均化。该改进的混合和均化可减少一氧化碳(CO)的排放、减少氮氧化物(NOx)的排放、减少烟气中的氧气、增加烟气温度和/或允许更大的炉篦表面。
【专利说明】带电动均化的固体燃料燃烧器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求申请号为61/640，695、名称为“带电动均化的固体燃料燃烧器(SOLIDFUEL BURNER WITH ELECTRODYNAMIC H0M0GENIZAT10N) ”、2012 年 4 月 30 日提交的美国临时专利申请的优先权利益；和申请号为61/616，223、名称为“多种燃料燃烧系统和方法(MULTIPLE FUEL COMBUST1N SYSTEM AND METHOD) ”、2012 年 3 月 27 日提交的美国临时专利申请的优先权利益；这些文件某种程度上与本文公开内容不矛盾，并通过引用并入。
[0003]背景
[0004]图1为说明根据现有技术的炉篦给料的固体燃料燃烧器的一部分的图解，且该固体燃料燃烧器根据本文的公开内容被改进。固体燃料燃烧器可包括界定燃烧容积的壁102和炉篤104,炉篤104支持其上的固体燃料106。火下燃烧空气(underfire combust1n air)可被从炉篤104下方经由来自鼓风机110的火下或一次空气源(primary air source) 108递送到燃料。热气112然后可被递送，以用于发电(例如，通过加热用于传输蒸汽到蒸汽轮机的水管)、以用于加热空气(例如，通过穿过空气-空气热交换器传输能量)，或用于加热处理材料。燃料106可包括各种固体燃料，诸如块煤(例如无烟煤、烟煤和/或褐煤)、生物质燃料、轮胎衍生燃料(TDF)、城市固体废物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)、有害固体废弃物坐寸ο
[0005]固体燃料燃烧器以诸如结块等不理想的流动表现而著称。燃料结块已与对炉篦下方空气流动的可变阻力相关联。燃料结块可表现为在炉篦104上的燃料106中的“山丘”114和“山谷”116的形成。山丘114通常具有对气流的高阻力，而山谷116通常具有对气流的低阻力。此外，气流可被对壁102的接近所影响。此对气流的可变阻力的结果是，可能在山丘114上方区域118中具有比期望的更少的气流，且在山谷116上方区域120具有比期望的更多的气流。此外，响应于来自燃烧的高温度，固体燃料106通常会挥发，且实际燃烧的是挥发的、气相组分。在山丘114上方比山谷116上方存在更多的挥发，这可进一步增加山丘114上方区域118和山谷上方区域120之间的在组分上的不均等。
[0006]区域118、120的非均化性导致两个不合需要的情况。区域118具有低气流往往没有足够的氧气用于完全燃烧。这导致更低温度以及一氧化碳(CO)和其它不完全燃烧产物的高输出。相反地，在区域120中的过量的气流造成高温度和相对高的氧气和氮气的浓度，这两者都倾向于导致氮氧化物(NOx)的形成。
[0007]固体燃料燃烧器101的制造者和运营者已试图通过引入炉篦104上方的火上或二次空气和带有一个或多个火上空气源122的燃料106来改善与非均化性相关联的问题。火上空气通常以高速度引入，以帮助区域118、120的混合。遗憾的是，虽然火上空气可提供更多氧气以将CO完全燃烧成为二氧化碳(C02)，但是其不影响NOx的形成或甚至可能使NOx的形成更加严重。此外，火上空气通常过量地被添加。过量的火上空气降低了烟气112的温度且可能降低由燃烧产生的热量驱动的过程的热力学效率。降低的热力学效率可能通常要求燃烧更多燃料以产生期望的输出，或可能以给定的燃料数量下减少输出量。最后，穿过宽阔的炉篦104递送火上空气的能力受可赋予火上空气的惯性大小和可通过与燃烧相关的浮力移动的距离的限制。
[0008]所需要的是一种能够改善与固体燃料燃烧器相关的反应性气体的均匀性或均化性的技术。还期望的是以最低的排气温度的冷却来改善气体均化性。最后，从改进横跨炉篦的均化性受益的一些应用，其中炉篦尺寸大于火上空气可能经过的尺寸。
[0009]概述
[0010]根据一种实施方案，一种固体燃料燃烧器可设置有用于提供电动均化的系统。固体燃料燃烧器可包括配置以支持燃烧的固体燃料的炉篦和配置以从炉篦下方传输火下空气到燃烧的固体燃料的火下空气源。用于提供电动均化的系统可包括电极(一个或多个电极)，该电极配置以应用电场到燃烧的固体燃料或邻近燃烧的固体燃料的区域。该电场，其可包括时变电场，可被选择以引起固体燃料的挥发馏分、燃烧气体和空气的混合和均化。该改进的混合和均化可导致减少一氧化碳(CO)的排放、减少氮氧化物(NOx)的排放、减少烟气中的氧气、增加烟气温度和/或允许更大的炉篦表面。
[0011]根据一种实施方案，一种固体燃料燃烧器可以包括用于提供电动均化的系统。系统可包括配置以支持燃烧的固体燃烧的炉篦和配置以从炉篦下方传输火下空气到燃烧的固体燃料的火下空气源。电极(一个或多个电极)可被配置以应用电场到燃烧的固体燃料或邻近燃烧的固体燃料的区域。该电场，其可包括时变电场，可被选择以引起固体燃料的挥发馏分、燃烧气体和空气的混合和均化。该改进的混合和均化可导致减少一氧化碳(CO)的排放、减少氮氧化物(NOx)的排放、减少烟气中的氧气、增加烟气温度和/或允许更大的炉篦表面。
[0012]根据另一个实施方案，用于操作固体燃料燃烧器的方法可包括递送炉篦下方的火下燃烧空气，利用在燃烧反应中的燃烧空气燃烧炉篦上的固体燃料，以及通过利用至少一个电极施加电场来均化在燃烧反应中的挥发的固体燃料和火下燃烧空气的混合物，其中电极布置在炉篦上方或包括炉篦。电场可包括时变电场。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为示出了根据现有技术的炉篦给料的固体燃料燃烧器的一个方面的图解，且该固体燃料燃烧器根据本发明公开内容被改进。
[0014]图2是根据一个实施方案的配置为用于电动均化的固体燃料燃烧器的图解。
[0015]图3是根据另一个实施方案的配置为用于电动均化的固体燃料燃烧器的图解。
[0016]图4是根据另一个实施方案的配置为用于电动均化的固体燃料燃烧器的图解。
[0017]图5是示出根据一个实施方案的用于操作具有电动均化的固体燃料燃烧器的方法的流程图。
[0018]具体描述
[0019]在以下细节描述中，参考了附图，附图形成了本文的一部分。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。在具体描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方案并不意在为限制性的。其它实施方案可被利用，且其它改变可被作出，而不偏离本文展示的主题的精神和范围。
[0020]图2是根据一个实施方案的配置为用于电动均化的固体燃料燃烧器201的图解。该固体燃料燃烧器201可包括配置以支持燃烧的固体燃料106的炉篦104。火下空气源108可被配置为用于从炉篦104下递送火下空气到燃烧的固体燃料106。可替代地，可以将火下空气源108称为一级空气源或炉篦下空气源。用于提供电动均化的系统可包括电极202，电极202配置以应用电场到燃烧的固体燃料106或邻近燃烧的固体燃料106的区域118、120。该电场可被选择以引起固体燃料的挥发馏分、燃烧气体和空气的混合和均化。
[0021]各种电极的实施方案被预期。如在实施方案201中说明的，电极202可被布置在炉篦104和固体燃料106上方。图3是根据另一个实施方案的配置为用于电动均化的固体燃料燃烧器301的图解，其中电极302包括炉篦104。如通过图2和3的观察可以理解，固体燃料燃烧器可包括界定燃烧容积的壁102。电极202、302可被布置在燃烧容积内。可替换地，电极可被布置在燃烧容积外。图4是根据另一个实施方案的固体燃料燃烧器401的图解，其中电极402被布置在燃烧容积外。
[0022]电极202、302、402可包括多个电极。这样的多个可包括多个位于燃烧容积内的电极202、多个位于燃烧容积内的炉篦电极302和/或多个位于燃烧容积外的电极402。多个电极也可包括电极202、302、402中的两种或多种的组合，该组合在图2_4中概略性的示出。可理解的是(除非另外明示地说明)，本文提到的“电极”应指的是单个或多个在实施方案201,301,401中示出的电极的任意组合。
[0023]参考图2-4和实施方案201、301、401，均化可提高炉篦104上方的氧气和燃烧反应物浓度的均化。如上描述，没有电动均化的浓度差异可包括在带有小的固体燃料106堆深度116的炉篦104区域上方的更多的氧化性气氛120，以及在带有大的固体燃料106堆深度114的炉篦104区域上方的更多的还原性气氛118。
[0024]固体燃料燃烧器201、301、401可包括配置以在炉篦104上方递送火上空气的火上空气源122。对比不包括电极202、302、402和/或不提供电动均化的系统，通过电极202、302,402施加电场可能导致满足排放要求所需要的火上空气的量的减少。对比不包括电极202、302、402和/或不提供电动均化的系统，通过电极202、302、402施加电场可能导致满足排放要求所需要的火下或炉篦下空气的量的减少。类似地，对比不包括电极202、302、402和/或不提供电动均化的系统，通过电极202、302、402施加电场可能导致满足排放要求所需要的全部空气的量的减少。最后，对比不包括电极202、302、402和/或不提供电动均化的系统，通过电极202、302、402施加电场可能导致来自固体燃料106燃烧的氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)的一种或多种的排放的减少。
[0025]根据多种实施方案，对比不包括电极202、302、402和/或不提供电动均化的系统，通过电极202、302、402施加电场可能导致更接近固体燃料106的热量释放。更接近固体燃料106的热量的释放可提供增强的固体燃料106的干燥。这可允许较低等级燃料的使用、减少的燃料预处理和/或可允许那些没有来自第二燃烧反应的热量的应用(例如与天然气共烧)则不能正常燃烧的燃料的使用。
[0026]固体燃料燃烧器201、301、401可包括可操作地耦合到电极202、302、402的电极控制器204，且电极控制器204配置以确定对应于电场的电极202、302、402电压或电荷浓度。电极控制器204可包括状态机、现场可编程门阵列、微控制器或被配置以确定电场的分立元件中的一个或多个。
[0027]固体燃料燃烧器201、301、401可包括放大器或电压倍增器206，该放大器或电压倍增器206可操作地耦合到电极控制器204和电极202、302、402，或被包括在电极控制器204中且可操作地耦合到电极202、302、402。放大器和电压倍增器206可被配置成响应于从电极控制器204接收的逻辑电平数字信号或低压模拟信号而输出工作电压波形到电极202、302、402。
[0028]根据多种实施方案，电场可包括时变电场，且电压可类似地符合应用到电极的时变电压。例如，时变电场可包括根据应用到电极的交流(AC)电压波形而变化的电场。时变电压可包括正弦、方波、锯齿波、三角波、截头三角形波、对数或指数波形。各种电压都可以使用。例如，应用到电极的时变电压可包括具有4000到115，000伏幅值(或±4000到115，000伏)的周期性电压。时变电压可包括具有例如50到800赫兹频率的周期性电压。根据一些实施方案，时变电压可具有200赫兹到300赫兹的周期性频率。
[0029]根据多种实施方案，固体燃料燃烧器201、301、401可包括一个或多个传感器(未示出)，该传感器可操作地耦合到电极控制器204并配置以测量固体燃料106的燃烧、火焰或通过燃烧的固体燃料106产生的燃烧气体的一个或多个特征。例如，一个或多个传感器(未示出)可被配置以测量燃烧的完全性的可变特征或燃料106的特征。电极控制器204可被配置成当燃烧的完全性低于目标值时或当燃料106特征对应于增加混合的需要时，选择电场特征来增加气体混合。
[0030]固体燃料燃烧器201 (和变体301、401)可包括被配置以递送固体燃料106到炉篦104组件的机械的或气动的加料机(stoker)(未示出)。
[0031]电极控制器204可被配置以控制火上空气122流动、火下空气108流动或燃料被加料机递送的速度中的一个或多个。可替换地或额外地，固体燃料燃烧器201、301、401可包括可操作地耦合到电极控制器204的火上空气控制器(未示出)、火下空气控制器(未示出)或加料机控制器(未示出)中的一种或多种。
[0032]固体燃料燃烧器201、301、401可包括在加料机(未示出)和炉篦104上的固体燃料106之间的物理间隙(未示出)，该间隙被配置以减少或消除从电场通过被加料机搬运的燃料的漏电。可选地，固体燃料燃烧器201、301、401可包括可操作地耦合到加料机(未示出)的燃料存储器(未示出)和在燃料存储器(未示出)和支撑结构(未示出)之间的电绝缘体(未示出)。燃料存储器(未示出)和电绝缘体(未示出)可被配置以减少或消除从电场通过加料机(未示出)和位于加料机入口(未示出)附近的燃料的漏电。
[0033]各种类型的固体燃料的燃烧预期从电动均化中受益。例如，固体燃料106可包括生物质燃料、煤、轮胎衍生燃料(TDF)、城市固体废物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)或有害固体废物中的至少一种。
[0034]图5是示出用于操作具有燃烧反应电动均化的固体燃料燃烧器的方法501的流程图。在步骤502中，固体燃料可被递送到炉篦。例如，固体燃料可通过机械的或气动的加料机传送到炉篦。
[0035]进行到步骤504，火下燃烧空气可被从炉篦下方送入。在步骤506，炉篦上的固体燃料可至少与在燃烧反应中的火下燃烧空气一起燃烧。燃烧固体燃料可包括在由壁界定的燃烧容积中燃烧固体燃料。
[0036]进行到步骤508，挥发性固体燃料和燃料上方的火下燃烧空气的混合物通过应用具有至少一个电极的电场被均化。各种电极的安排被预期。例如，利用至少一个电极施加电场可包括利用至少一个布置在燃烧容积内部的电极来施加电场。例如，该至少一个电极可被布置在炉篦上方。可替换地或额外地，该至少一个电极可包括炉篦。根据多种实施方案，利用至少一个电极施加电场可包括利用至少一个布置在燃烧容积外部的电极来施加电场。该至少一个电极可包括单个的电极或可包括多个电极。该多个电极可包括多个相似布置的电极，例如，所有电极在炉篦上方、所有电极包括炉篦的部分或所有电极被布置在燃烧容积之外。可替换地，多个电极可包括一个或多个在炉篦上方的电极、一个或多个包括炉篦的电极和/或一个或多个布置在燃烧容积之外的电极。
[0037]步骤508可包括操作电极控制器以确定电场。在一些实施方案中，电场可以是DC电场或间歇应用的DC电场。可替换地，电场可包括时变电场。操作电场控制器可包括将从电极控制器接收的逻辑电平数字信号或低电压模拟信号放大到位于至少一个电极上的工作电压。额外地或可替换地，操作电极控制器可包括操作状态机、操作现场可编程门阵列、操作微控制器或操作被配置以确定(可选地时变的)电场的分立元件中的一个或多个。
[0038]时变电场可包括根据应用到电极的交流(AC)电压波形变化的电场。时变电场可包括正弦、方波、锯齿波、三角波、截头三角形波、对数或指数波形。
[0039]在步骤508，应用时变电压到电极以产生时变电场可包括应用具有4000到115，000伏幅值的周期性电压。应用时变电压到电极以产生时变电场可包括应用具有50到800赫兹频率的时变周期性电压。根据一些实施方案，时变电压可具有200赫兹到300赫兹的周期性频率。
[0040]可选地，方法501可包括操作可操作地耦合到电极控制器一个或多个传感器以测量一个或多个燃烧反应的特征。例如，操作一个或更多传感器可包括测量燃烧的完全性的可变特征。在步骤508中的操作电极控制器可包括当燃烧的完全性低于目标值时，选择电场以增加均化。
[0041]电动均化可增加炉篦上方氧气浓度的均匀性。差异可通过炉篦上固体燃料堆深度的变化引起，该差异包括带有小的固体燃料堆深度的炉篦区域上方的更多的氧化性气氛和带有大的固体燃料堆深度的炉篦区域上方的更多的还原性气氛。
[0042]在步骤508中通过电极施加电场可进一步增加燃料附近的热量释放。这可被用于干燥潮湿燃料、预热难以燃烧燃料或以其它方式改善燃料灵活性。
[0043]进行到步骤510，火上或二次空气可被应用在炉篦上的燃烧燃料的上方。例如，这可包括操作火上空气源。操作火上空气源可包括递送充足的火上空气以大体上完全燃烧固体燃料。对比不包括电极的系统，通过电极施加电场可能导致满足排放要求所需要的火上空气的量的减少。额外地或可替换地，对比不包括电极的系统，通过电极施加电场所提供的电动均化可能导致满足排放要求所需要的火下空气的量的减少。此外，对比不包括电极的系统，通过电极施加电场可能导致满足排放要求所需要的全部空气的量的减少。
[0044]对比不包括为了应用电场的电极的系统，通过电极施加电场可能导致来自固体燃料燃烧的氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)中的一种或更多种的排放的减少。
[0045]方法501可以可选地包括控制火上空气流动、火下空气流动或燃料被加料机递送的速度中的一个或多个。额外地或可替换地，方法501可包括从电极控制器与火上空气控制器、火下空气控制器或加料机控制器中的一个或多个之间的通信。
[0046]固体燃料可包括生物质燃料、煤、轮胎衍生燃料(TDF)或其它固体燃料。如上面提及的，燃料灵活性可通过电动均化提高。
[0047]在用加料机将固体燃料传送到炉篦的情况下，从电场穿过固体燃料的漏电可通过在加料机和炉篦上的固体燃料之间保持空气间隙来减少或消除。额外地或可替换地，从电场穿过固体燃料的漏电可通过递送电隔离燃料到燃料存储器、保持燃料存储器和支撑结构之间以及加料机和支撑结构之间的电绝缘来减少或消除。加料机可从电隔离的燃料存储器递送固体燃料。
[0048]进行到步骤512，来自燃烧的热量可被提供。例如，热量可被提供给发电系统、化学过程或提供家庭取暖。
[0049]用于操作固体燃料燃烧器301的方法可包括操作可操作地耦合到电极控制器的一个或多个传感器以测量一个或多个燃烧反应的特征。操作一个或多个传感器可包括测量燃烧的完全性的可变特征。操作电极控制器可包括当燃烧的完全性低于目标值时，选择时变电场以增加均化。至少一个传感器(未示出)可被布置以感测靠近燃烧燃料或燃烧燃料上方燃烧气体的状况。第一传感器可经由传感器信号传输路径(未示出)被可操作地耦合到电极控制器。该至少一个传感器(未示出)可被配置以感测燃烧燃料或燃烧燃料上方燃烧气体的燃烧参数。例如该至少一个传感器可包括一个或多个火焰亮度传感器、光传感器、红外线传感器、燃料流量传感器、温度传感器、烟气温度传感器、射频传感器和/或气流传感器。
[0050]虽然多个方面和实施方案已经在本文公开，但是其它方面和实施方案被预期。本文公开的多个方面和实施方案是用于说明的目的，并不旨在限制，真正的范围和精神通过以下权利要求被指出。
【权利要求】
1.一种带电动均化的固体燃料燃烧器，包括: 炉篦，其被配置以支持燃烧的固体燃料； 火下空气源，其被配置以从所述炉篦下方递送火下空气到燃烧的固体燃料；和 电极，其被配置以应用电场到燃烧的固体燃料或靠近燃烧的固体燃料的区域； 其中所述电场被选择以引起固体燃料的挥发馏分、燃烧气体和空气的混合和均化。
2.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 机械的或气动的加料机(未示出)，其被配置以递送固体燃料到所述炉篦组件。
3.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电极被布置在所述炉篦和固体燃料的上方。
4.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电极包括所述炉篦。
5.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述均化增加了所述炉篦上方的氧气和燃烧反应物浓度的均匀性。
6.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 火上空气源，其被配置以在所述炉篦上方递送火上空气。
7.根据权利要求6所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的火上空气的量的减少。
8.根据权利要求6所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的火下空气的量的减少。
9.根据权利要求6所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的全部空气的量的减少。
10.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致来自固体燃料燃烧的氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)中的一种或多种的排放的减少。
11.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致更接近固体燃料的热量释放和固体燃料的干燥。
12.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 界定燃烧容积的壁； 其中所述电极被布置在所述燃烧容积内部。
13.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 界定燃烧容积的壁； 其中所述电极被布置在所述燃烧容积外部。
14.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电极包括多个电极。
15.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 电极控制器，其被可操作地耦合到所述电极并配置以确定对应于所述电场的电极电压或电荷浓度。
16.根据权利要求15所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电场包括时变电场且所述电压对应于时变电压。
17.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述时变电场包括根据应用到所述电极的交流(AC)电压波形而变化的电场。
18.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述时变电压包括正弦、方波、锯齿波、三角波、截头三角波、对数或指数波形。
19.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述时变电压包括具有4000到115，000伏的幅值的周期性电压。
20.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述时变电压包括具有50到800赫兹的频率的周期性电压。
21.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 放大器或电压倍增器，其被可操作地耦合到所述电极控制器和所述电极，或被包括在所述电极控制器中并可操作地耦合到所述电极； 其中所述放大器或电压倍增器被配置成响应于从所述电极控制器接收的逻辑电平数字信号或低压模拟信号而输出工作电压波形到所述电极。
22.根据权利要求16所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电极控制器包括状态机、现场可编程门阵列、微控制器或被配置以确定所述时变电场的分立元件中的一个或多个。
23.根据权利要求15所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 一个或多个传感器，其被可操作地耦合到所述电极控制器，并配置以测量固体燃料的燃烧、火焰或通过燃烧的固体燃料所产生的燃烧气体的一个或多个特征。
24.根据权利要求23所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述一个或多个传感器被配置以测量燃烧的完全性的可变特征或燃料特征；且 其中，所述电极控制器被配置成当所述燃烧的完全性低于目标值时或当所述燃料特征对应于增加混合的需要时，选择电场特征来增加气体混合。
25.根据权利要求15所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述电极控制器被进一步配置以控制火上空气流动、火下空气流动或燃料被加料机递送的速度中的一个或多个。
26.根据权利要求15所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 可操作地耦合到所述电极控制器的火上空气控制器、火下空气控制器或加料机控制器中的一个或多个。
27.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中所述固体燃料包括生物质燃料、煤、轮胎衍生燃料(TDF)、城市固体废物(MSW)、垃圾衍生燃料(RDF)或有害固体废物中的至少一种。
28.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括在加料机和所述炉篦上的固体燃料之间的物理间隙，所述间隙被配置以减少或消除从所述电场通过被所述加料机所搬运的燃料的漏电。
29.根据权利要求1所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，还包括: 可操作地耦合到燃料加料机的燃料存储器；和 所述燃料存储器和支撑结构之间的电绝缘体； 其中所述燃料存储器和所述电绝缘体被配置以减少或消除从所述电场通过所述加料机和位于加料机入口附近的燃料的漏电。
30.一种用于操作固体燃料燃烧器的方法，包括: 递送炉篦下方的火下燃烧空气； 利用在燃烧反应中的燃烧空气燃烧在所述炉篦上的固体燃料；且 通过利用至少一个电极施加电场来使燃烧反应中的挥发性固体燃料和火下燃烧空气的混合物均化。
31.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述均化增加所述炉篦上方氧气浓度的均匀性。
32.根据权利要求31所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中差异由所述炉篦上的固体燃料堆深度的变化而引起。
33.根据权利要求32所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述差异包括在带有小的固体燃料堆深度的所述炉篦的区域上方的更多的氧化性气氛和在带有大的固体燃料堆深度的所述炉篦的区域上方的更多的还原性气氛。
34.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 操作火上空气源以递送所述炉篦上方的火上空气。
35.根据权利要求34所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中操作所述火上空气源包括递送充足的火上空气以大体上完全燃烧固体燃料。
36.根据权利要求35所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的火上空气的量的减少。
37.根据权利要求30所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的炉篦下空气的量的减少。
38.根据权利要求30所述的带电动均化的固体燃料燃烧器，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致达到排放要求所需要的全部空气的量的减少。
39.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中与不包括所述电极的系统相比，通过所述电极施加电场导致来自固体燃料燃烧的氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)中的一种或多种的排放的减少。
40.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中燃烧固体燃料包括在由壁界定的燃烧容积中燃烧固体燃料。
41.根据权利要求40所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中利用至少一个电极施加电场包括利用被布置在所述燃烧容积内的至少一个电极来施加电场。
42.根据权利要求40所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中利用至少一个电极施加电场包括利用被布置在所述燃烧容积外的至少一个电极来施加电场。
43.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述至少一个电极包括多个电极。
44.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 操作电极控制器以确定所述电场。
45.根据权利要求44所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述电场包括时变电场。
46.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 将从所述电极控制器接收的逻辑电平数字信号或低电压模拟信号放大到位于所述至少一个电极上的工作电压。
47.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中操作所述电极控制器包括操作状态机、操作现场可编程门阵列、操作微控制器或操作被配置以确定所述时变电场的分立元件中的一个或多个。
48.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 操作可操作地耦合到所述电极控制器的一个或多个传感器以测量所述燃烧反应的一个或多个特征。
49.根据权利要求48所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中操作一个或多个传感器包括测量燃烧的完全性的可变特征；且 其中操作所述电极控制器包括当燃烧的完全性低于目标值时，选择所述时变电场以增加均化。
50.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述时变电场包括根据应用到所述电极的交流(AC)电压波形而变化的电场。
51.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述时变电场包括正弦、方波、锯齿波、三角波、截头三角波、对数或指数波形。
52.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 应用时变电压到所述电极以产生所述时变电场，所述时变电压包括具有4000到115，000伏的幅值的周期性电压。
53.根据权利要求45所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 应用时变电压到所述电极以产生所述时变电场，所述时变电压包括具有50到800赫兹的频率的周期性电压。
54.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 利用加料机将固体燃料递送到所述炉篦。
55.根据权利要求54所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 控制火上空气流动、火下空气流动或燃料被所述加料机递送的速度中的一个或多个。
56.根据权利要求54所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 利用所述电极控制器与火上空气控制器、火下空气控制器或加料机控制器中的一个或多个通信。
57.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述固体燃料包括生物质燃料。
58.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述固体燃料包括煤。
59.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，其中所述固体燃料包括轮胎衍生燃料(TDF)。
60.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 利用加料机将固体燃料递送到所述炉篦；和 通过保持所述加料机和所述炉篦上的固体燃料之间的空气间隙，减少或消除从所述电场穿过固体燃料的漏电。
61.根据权利要求30所述的用于操作固体燃料燃烧器的方法，还包括: 利用加料机将固体燃料递送到所述炉篦；和 通过以下方式减少或消除从所述电场穿过燃料的漏电: 递送电隔离燃料到燃料存储器处； 保持在所述燃料存储器和支撑结构之间和在所述加料机和所述支撑结构之间的电绝缘； 其中利用加料机将固体燃料递送到所述炉篦包括从所述燃料存储器递送固体燃料。
【文档编号】F23B90/00GK104285099SQ201380016192
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月27日
【发明者】蒂姆·W·宋尼申, 特蕾西·A·普雷沃, 约瑟夫·科兰尼诺, 大卫·B·古德森, 克里斯多佛·A·威克洛夫 申请人:克利尔赛恩燃烧公司