具有火焰位置电极排列的燃烧器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种包括火焰定位机构的燃烧器。所述火焰定位机构包括火焰充电器、沿着燃料流传播路径设于相应距离处的多个电极，以及被配置成将所述多个电极的子集置于与保持电压电导通的电极开关。所述火焰电荷与所述保持电压之间的电流将所述火焰锚定至被置于与所述保持电压电导通的电极。
【专利说明】具有火焰位置电极排列的燃烧器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求提交于2012年5月31日的名称为“LOW NOx LIFTED FLAMEBURNER” (低NOx离焰燃烧器)的美国临时专利申请N0.61/653，722和提交于2012年7月9 日的名称为“LOW NOx BURNER AND METHOD OF OPERATING A LOW NOx BURNER”(低 NOx 燃烧器及低NOx燃烧器的操作方法)的美国临时专利申请N0.61/669，634的优先权，所述临时专利申请在不与本文所公开内容相矛盾的程度内以引用方式并入。
【发明内容】
[0003]根据实施例，具有火焰位置电极排列的燃烧器包括被配置成发射燃料射流的燃料喷嘴、被配置成对燃料射流或由燃料射流支持的火焰充电的火焰充电器、定位在燃料射流所对应区域附近或其中的多个电极，以及被配置成可选择性地将所述多个电极中的每一个连接至保持电压的保持电压开关。施加至燃料射流或火焰的电荷被选择为与连接于保持电压的电极形成电导通并使火焰占据由连接于保持电压的电极所限定的区域。
[0004]根据另一个实施例，燃烧系统包括被配置成对燃烧流体施加电压的充电机构、被布置在燃烧流体流区域附近并且被配置成当燃烧系统低于选定工作温度时选择性地稳定火焰的多个电极、可操作地连接至多个电极并且被配置成选择性地使所述多个电极中的一个或多个与保持电压节点之间导通的电极开关，以及被布置成在燃烧流体通过多个电极后接收燃烧流体流并且当燃烧系统处于选定工作温度时稳定火焰的穿孔的火焰稳定器。
[0005]根据实施例，用于操作燃烧器的方法包括发射燃料流，向燃料流或由燃料流支持的火焰施加电荷，将沿着且邻近燃料流设置在相应距离处的多个电极中的至少一个置于与保持电压电导通，以及在沿着燃料流与被置于与保持电压电导通的至少一个电极对应的距离处用燃料流支持火焰。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是根据实施例的燃烧器的示意图。
[0007]图2是根据另一个实施例的燃烧器的示意图。
[0008]图3是根据实施例的燃烧系统的示意图。
[0009]图4是示出根据实施例的用于操作燃烧器并使火焰处于选定位置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0010]在以下【具体实施方式】中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在【具体实施方式】、附图和权利要求中所述的示例性实施例并不用来进行限制。在不脱离本文所述主题的精神或范围的前提下，可采用其他实施例并且可作出其他改变。
[0011]图1是根据实施例的燃烧器100的示意图，其包括被配置成发射燃料射流104的燃料喷嘴102。燃烧器100包括被配置成对燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108充电的火焰充电器106。燃烧器100包括设置在对应于燃料射流104的区域附近或其中的多个电极110a，110b, IlOc0燃烧器100包括被配置成将所述多个电极110a，110b, IlOc中的每一个选择性地连接至保持电压的保持电压开关112。根据实施例，施加至燃料射流104或火焰108的电荷被选择为与连接于保持电压的电极形成电导通，并使火焰108占据由连接于保持电压的电极所限定的区域。
[0012]根据实施例，多个电极110a，110b, IlOc各自包括沿着由燃料射流104轨线限定的方向布置在从燃料喷嘴102起的不同的相应距离的环形电极。除此之外或作为另一种选择，多个电极110a，110b, I1c各自包括沿着燃料射流104并且围绕燃料射流扩展角设置的环形电极。
[0013]一般而言，燃料射流104从燃料射流104轨线中心以15度立体角(7.5度半角)扩展。该扩展对应于燃料射流104被周围气体的稀释。在典型应用中，燃料射流104会穿过炉膛容积。在非预混合应用中，炉膛容积可通常包括空气，例如燃料射流104所夹带的空气。在预混合应用或非预混合应用中，炉膛容积可以通常包括含有燃烧产物和约2%至3%氧气的烟气。
[0014]燃料射流104的稀释导致燃烧器100比稀释程度较低的燃料射流104输出更少量的氮氧化物(NOx)。然而，稀释程度较高的燃料射流104支持的火焰108也可能比稀释程度较低的燃料射流104支持的火焰不稳定。火焰稳定性一般随着炉子升温而提高。因此，所述多个选择性切换的电极可用于在启动期间保持火焰稳定性，并且还可使火焰位置随着炉膛容积升温而成功移至更高稀释的燃烧状态。在另一个实施例中，所述选择性切换的电极可用于建立例如随燃料流量而改变的优化火焰位置。
[0015]根据实施例，各环形电极的直径被选择为使由燃料射流104支持的火焰108与未连接于保持电压的环形电极分离。此外，沿着燃料射流104轨线的各环形电极的距离被选择为使由燃料射流104支持的火焰108与未连接于保持电压的环形电极分离。
[0016]根据实施例，燃料喷嘴102包括预混合喷嘴，并且燃料射流104包括燃料与空气的混合射流。除此之外或可作为另一种选择，燃料喷嘴102可包括部分预混合的喷嘴，并且燃料射流104包括燃料与空气的部分预混合射流。根据实施例，燃料射流104包括烃类气体，例如天然气和/或丙烷。根据另一个实施例，燃料射流104包括液态烃。液态烃可包括雾化的燃料油。
[0017]根据另一个实施例，燃料射流104包括含有一氧化碳和氢气的工艺气体。
[0018]燃烧器100包括可操作地连接于保持电压开关112的保持电压源114。保持电压源114被配置成输出与施加至燃料射流104或火焰108的电荷极性相反的保持电压。根据实施例，火焰充电器106被配置成向燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108输出时变的电荷极性。此外，根据实施例，保持电压源114被配置成输出与向燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108输出的时变电荷的极性基本相反的时变保持电压。
[0019]根据实施例，燃烧器100包括被配置成向火焰充电器106输出火焰充电电压的充电电压源116。充电电压源116和保持电压源114被同步以输出周期性变化并且相反的电压极性。充电电压源116和保持电压源114形成为单个电源的两个部分。
[0020]根据实施例，火焰充电器106被配置成向燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108输出恒定的电荷极性。此外，保持电压源114被配置成输出与向燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108输出的电荷极性的极性相反的基本恒定的保持电压。
[0021 ] 根据实施例，保持电压包括接地电压。
[0022]根据实施例,燃烧器100包括被配置成向火焰充电器106输出火焰充电电压的充电电压源116。火焰充电器106包括被配置成发射具有与充电电压源116输出的电压极性相同的离子的电晕电极。
[0023]根据实施例，火焰充电器106被配置成对燃料流充电和/或对火焰108充电。火焰充电器106包括被配置成输出带电粒子进入燃烧空气和/或被配置成输出带电粒子进入燃料的离子发生器。
[0024]带电粒子可包括例如燃料分子或空气分子。在一些实施例中，烟气可能带电，并且电荷被传送至燃料射流104或火焰108。烟气中的带电粒子可包括例如正水合氢离子或负氢氧根离子。在一些实施例中，负电粒子可包括电子。
[0025]根据实施例，火焰充电器106包括离子发生器和介质电荷传递管。离子发生器位于火焰108周围的燃烧体积外侧。介质电荷传递管被配置成从离子发生器向火焰108附近区域或火焰108中传递带电粒子。除此之外或作为另外一种选择，介质电荷传递管被配置成从离子发生器向燃料射流104附近的区域或燃料射流104中传递带电粒子。
[0026]根据实施例，燃烧器100包括被配置成控制保持电压开关112的界面118。界面118包括用于手动控制保持电压开关112的人机界面。除此之外或作为另外一种选择，界面118包括可操作地连接至适用于自动控制保持电压开关112的电子控制器(未示出)的数据界面。
[0027]图2是根据另一个实施例的燃烧器200的示意图。火焰充电器106包括悬挂在火焰108中的充电杆。保持电压开关112包括分别可操作地连接至多个电极110a，110b, IlOc的多个开关元件202a, 202b, 202c。
[0028]如图2所示，可以打开分别连接于电极110a，IlOb的开关元件202a和202b，使电极110a，IlOb浮置于本地电压。使电极110a，IlOb电浮置导致燃料射流104与电极110a, IlOb之间的零净电流。零净电流导致火焰108不附接于电浮置电极110a，110b。另一个开关元件202c可使保持电压源114与电极IlOc之间导通。施加至火焰108的电荷(作为电压)和保持电压之间的电导通使火焰108为电极IlOc所保持。
[0029]根据实施例，所述开关元件包括磁致动开关、机械致动开关(包括簧片开关)和/或绝缘栅双极晶体管。
[0030]根据实施例，保持电压开关112被配置成用于自动控制。燃烧器200包括可操作地连接于保持电压开关112的电子控制器204。数据通信界面206可操作地连接于电子控制器204。根据实施例，数据通信界面206被连接成可接收来自远程遥控器(未示出)的主控制信号。
[0031]根据实施例，传感器208可操作地连接于电子控制器204，并且被配置成感测对应于火焰108的至少一个参数。传感器208包括温度传感器。电子控制器204被配置成响应来自传感器208的数据或信号而自动选择使对应电极与保持电压源114之间导通的开关元件。
[0032]燃料喷嘴210可操作地连接于接地电压210。在一些实施例中，保持电压源114可基本上由接地电压210构成。对于保持电压源114被实施为接地电压的实施例，可省略控制器204的控制界面。任选地，可省略控制器204和充电电压源116之间的控制界面。根据一些实施例，在控制器204和充电电压源116之间存在控制界面的情况下，控制功能可限制为打开或关闭。在其他实施例中，控制器204和充电电压源116可被布置成协同输出选定的电荷密度、电荷极性和/或电荷波形。
[0033]图3是根据实施例的燃烧系统300的示意图，其包括被配置成向燃烧流体施加电压的充电机构106。燃烧系统300包括多个电极IlOa至IlOe，这些电极被布置在燃烧流体流区域附近，并且被配置成当燃烧系统300低于选定工作温度时选择性地稳定火焰108。燃烧系统300包括保持电压开关112，其可操作地连接至多个电极IlOa至110e，并且被配置成选择性地使多个电极IlOa至IlOe中的一个或多个与保持电压节点114之间导通。燃烧系统300包括穿孔的火焰稳定器302，其被布置成在燃烧流体通过多个电极IlOa至IlOe后接收燃烧流体流，并且当燃烧系统300处于选定工作温度时稳定火焰108。
[0034]根据实施例，燃烧流体包括火焰108、燃料流、燃烧空气和/或烟气。
[0035]根据实施例，当多个电极IlOa至IlOe周围的燃烧体积304和穿孔的火焰稳定器302低于选定工作温度时,燃烧系统300低于选定工作温度。
[0036]当多个电极IlOa至IlOe周围的燃烧体积304和穿孔的火焰稳定器302处于或高于最低温度时，燃烧系统300处于选定工作温度。根据实施例，最低温度为约1000华氏度或更高。根据另一个实施例，最低温度为约1200华氏度或更高。
[0037]根据实施例，穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰108，该火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约15ppm来输出氮氧化物(NOx)。根据另一个实施例，穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰108，该火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约8ppm来输出氮氧化物(NOx)。根据另一个实施例，穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰108，该火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约5ppm来输出氮氧化物(NOx)。根据另一个实施例，穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰108，该火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约2ppm来输出氮氧化物(NOx)。根据另一个实施例，穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰108，该火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约0.5ppm来输出氮氧化物(NOx)。
[0038]燃烧系统300包括被配置成向充电机构106施加电压的充电电压源116。根据实施例，充电电压源116被配置成向充电机构106输出约15千伏。
[0039]根据实施例，保持电压节点114包括接地电压。
[0040]根据实施例，保持电压开关112包括旋转选择开关。
[0041 ] 燃烧系统300包括可操作地连接在多个电极I 1a至I 1e与保持电压开关112之间的电阻器306。电阻器306包括多个电阻器，多个电阻器中的每一个连接在各电极与保持电压开关112上的节点之间。根据实施例，选择电阻器306来减少多个电极IlOa至IlOe中的每一个与燃烧流体之间的电弧形成。电阻器306包括各具有约4欧姆和10欧姆之间的电阻的多个电阻器。根据另一个实施例，电阻器306包括各具有6欧姆和8欧姆之间的电阻的多个电阻器。或者，电阻器306可接入在保持电压开关112与保持电压节点114之间。
[0042]图4是示出根据实施例的用于操作燃烧器并使火焰处于选定位置的方法400的流程图。用于操作燃烧器的方法400从步骤402开始，在该步骤中发射燃料流。步骤402包括发射烃类气体和/或与空气预混合的烃类气体。根据另一个实施例，发射燃料流的步骤402包括发射烃类液体和/或发射与空气预混合的烃类液体。另外，发射烃类液体可包括雾化所述烃类液体。步骤402可包括发射空气与燃料的预混合流、发射纯燃料和/或穿过周围气体发射燃料流。根据实施例，进行至步骤404，燃料流在穿过周围气体时由周围气体稀释燃料流。在步骤404中，燃料流穿过周围气体时逐渐变得更稀释。根据实施例，周围气体可包括空气、燃料流所夹带的空气、和/或烟气。
[0043]根据实施例，在步骤406中，电荷被施加至燃料流或由燃料流支持的火焰。步骤406可包括向接触火焰的充电电极施加电压。步骤406还可包括向电晕电极施加充电电压，以发射带电粒子进入燃料流。
[0044]根据实施例，步骤406可包括开动离子发生器以使带电粒子进入燃料流所夹带的空气流中，和/或开动离子发生器以使带电粒子进入空气或燃料流周围的烟气中。
[0045]步骤406可包括启动充电电压源以产生与施加至燃料流或由燃料流支持的火焰的电荷密度相当的高电压。根据实施例，所述高电压大于1000伏特量级。根据另一个实施例，所述高电压为约15，000伏特量级。
[0046]根据实施例，步骤406可包括在可操作地连接至燃料流或火焰的充电电极或离子发生器上施加正极性电压、施加负极性电压，和/或施加交变极性电压。
[0047]根据实施例，进行至步骤408，至少一个电极被选择置于与保持电压电导通。步骤408包括选择支持火焰的沿着燃料流的距离和/或选择支持火焰的沿着燃料流的位置，从而保持火焰稳定性。所述至少一个被置于与保持电压电导通的电极对应于至少一个与选定位置对应的燃料流稀释部分。此外，步骤408包括选择支持火焰的沿着燃料流的位置，从而使来自火焰的氮氧化物(NOx)的释放最小化。
[0048]根据实施例，步骤408可以除此之外或作为另外一种选择包括选择与有利于使带电反应物的浓缩更集中或成为最小的位置对应的沿着燃料流的距离。通过电荷响应行为(对于电极性的相对吸引或排斥)与分子量或分子直径响应行为(在一个位置上的流动速度)相平衡，可使选定的带电部分具有相对于被施加电压的电极的浓度梯度。
[0049]根据实施例，步骤408包括选择火焰将移动穿过的位置的序列。例如，在步骤408中，测量对应于火焰的参数，执行算法，访问数据库，并且读取查找表(LUT)以选择至少一个电极。在步骤408中，启动传感器以测量燃烧体积参数，并且将所测量的燃烧体积参数用于选择至少一个电极。此外，在步骤408中，确定将火焰移动至穿孔的火焰稳定器的动作，并且选择将火焰移动至穿孔的火焰稳定器的电极序列。
[0050]根据实施例，进行至步骤410，沿着且邻近燃料流设置在相应距离处的多个电极中的至少一个被置于与保持电压电导通。步骤410包括将多个电极中的一个置于与保持电压电导通。除此之外或作为另一种选择，步骤410包括将多个电极中的两个置于与保持电压电导通。
[0051]在将多个电极中的不止一个置于与保持电压电导通的情况下，火焰通常会附接到被置于与保持电压电导通的电极中的一个。哪一个电极将充当火焰附接件取决于火焰相对于多个电极的平衡姿态。对于与多个电极相比平衡火焰位置更邻近燃料发射点(例如燃料喷嘴)的情况，火焰将附接到被置于与保持电压电导通的电极中的最近侧的电极。对于与多个电极相比平衡火焰位置更远离燃料发射点的情况，火焰将附接到被置于与保持电压电导通的电极中的最远侧的电极。在一个实施例中，可选择一个电极将其置于与保持电压电导通，以建立已知的火焰位置。可在瞬间将两个电极置于与保持电压电导通以在这两个电极之间移动火焰，然后将保持电压与从其移开火焰的电极之间的电导通切断。
[0052]根据实施例，步骤410包括将多个电极中的至少一个置于与接地电压电导通。除此之外或作为另一种选择，步骤410可包括将多个电极中的至少一个置于与施加至燃料流或由燃料流支持的火焰的电荷极性相反的电压电导通。
[0053]根据实施例，在步骤412中，火焰在对应于被置于与保持电压电导通的至少一个电极的沿燃料流的一距离处由燃料流支持。
[0054]虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但也可设想其他方面和实施例。本文所公开的各个方面和实施例出于说明性目的，而并非旨在进行限制，其具有由以下权利要求书所指示的真实范围和精神。
【权利要求】
1.一种燃烧器，包括: 燃料喷嘴，其被配置成发射燃料射流； 火焰充电器，其被配置成对所述燃料射流或由所述燃料射流支持的火焰充电； 多个电极，其被设置在对应于所述燃料射流的区域附近或其中；以及 保持电压开关，其被配置成可选择性地将所述多个电极中的每一个连接至保持电压； 其中施加至所述燃料射流或火焰的所述电荷被选择为与连接于所述保持电压的电极形成电导通并使所述火焰占据由连接于所述保持电压的所述电极所限定的区域。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述多个电极各自包括环形电极，所述环形电极沿着由燃料射流轨线所限定的方向布置在从所述燃料喷嘴起的不同相应距离处。
3.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述多个电极各自包括环形电极，所述环形电极沿着所述燃料射流并且围绕所述燃料射流扩展角设置。
4.根据权利要求3所述的燃烧器，其中所述各环形电极的直径被选择为使由所述燃料射流支持的所述火焰与未连接于所述保持电压的环形电极分离。
5.根据权利要求3所述的燃烧器，其中所述各环形电极沿着燃料射流轨线的所述距离被选择为使由所述燃料射流支持的所述火焰与未连接于所述保持电压的环形电极分离。
6.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述燃料喷嘴包括预混合喷嘴；以及 其中所述燃料射流包括燃料与空气的混合射流。
7.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述燃料喷嘴包括部分预混合喷嘴；以及 其中所述燃料射流包括燃料与空气的部分预混合射流。
8.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括:可操作地连接于所述保持电压开关的保持电压源。
9.根据权利要求8所述的燃烧器，其中所述保持电压源被配置成输出与施加至所述燃料射流或火焰的所述电荷极性相反的保持电压。
10.根据权利要求8所述的燃烧器，其中所述火焰充电器被配置成向所述燃料射流或由所述燃料射流支持的所述火焰输出时变的电荷极性；以及 其中所述保持电压源被配置成输出与向所述燃料射流或由所述燃料射流支持的所述火焰输出的所述时变电荷极性的极性基本相反的时变保持电压。
11.根据权利要求8所述的燃烧器，还包括: 被配置成向所述火焰充电器输出火焰充电电压的充电电压源。
12.根据权利要求11所述的燃烧器，其中所述充电电压源和所述保持电压源被同步以输出周期性变化并且相反的电压极性。
13.根据权利要求11所述的燃烧器，其中所述充电电压源和所述保持电压源形成为单个电源的两个部分。
14.根据权利要求8所述的燃烧器，其中所述火焰充电器被配置成向所述燃料射流或由所述燃料射流支持的所述火焰输出恒定的电荷极性；以及 其中所述保持电压源被配置成输出极性与向所述燃料射流或由所述燃料射流支持的所述火焰输出的所述电荷极性相反的基本恒定的保持电压。
15.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述保持电压包括接地电压。
16.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括: 被配置成向所述火焰充电器输出火焰充电电压的充电电压源。
17.根据权利要求16所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括电晕电极，所述电晕电极被配置成发射极性与由所述充电电压源输出的所述电压相同的离子。
18.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器被配置成对所述燃料流充电。
19.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器被配置成对所述火焰充电。
20.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括被配置成输出带电粒子进入燃烧空气的离子发生器。
21.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括被配置成输出带电粒子进入燃料的离子发生器。
22.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括离子发生器和介质电荷传递管； 其中所述离子发生器位于围绕所述火焰的燃烧体积外侧；以及 其中所述介质电荷传递管被配置成从所述离子发生器向所述火焰附近的区域或所述火焰中的区域传递带电粒子。
23.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括离子发生器和介质电荷传递管； 其中所述离子发生器位于围绕所述火焰的燃烧体积外侧；以及 其中所述介质电荷传递管被配置成从所述离子发生器向所述燃料射流附近的区域或所述燃料射流中的区域传递带电粒子。
24.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括被配置成控制所述保持电压开关的界面。
25.根据权利要求24所述的燃烧器，其中所述界面包括用于手动控制所述保持电压开关的人机界面。
26.根据权利要求24所述的燃烧器，其中所述界面包括可操作地连接至适用于自动控制所述保持电压开关的电子控制器的数据界面。
27.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述火焰充电器包括悬挂在所述火焰中的充电杆。
28.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述保持电压开关包括分别可操作地连接至所述多个电极的多个开关元件。
29.根据权利要求1所述的燃烧器，其中所述电极开关被配置成用于自动控制。
30.根据权利要求1所述的燃烧器，还包括: 可操作地连接至所述电极开关的电子控制器。
31.根据权利要求30所述的燃烧器，还包括: 可操作地连接至所述电子控制器并且被配置成感测对应于所述火焰的至少一个参数的传感器。
32.根据权利要求31所述的燃烧器，其中所述传感器包括温度传感器。
33.根据权利要求31所述的燃烧器，其中所述电子控制器被配置成响应来自所述传感器的数据或信号而自动选择使对应电极与保持电压源之间导通的开关元件。
34.一种燃烧系统,包括: 充电机构，其被配置成向燃烧流体施加电压； 多个电极，其被布置在燃烧流体流区域附近并且被配置成当所述燃烧系统低于选定工作温度时选择性地稳定火焰； 电极开关，其可操作地连接至所述多个电极并且被配置成选择性地使所述多个电极中的一个或多个与保持电压节点之间导通；以及 穿孔的火焰稳定器，其被布置成在燃烧流体通过所述多个电极后接收所述燃烧流体流并且当所述燃烧系统处于所述选定工作温度时稳定火焰。
35.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述燃烧流体包括所述火焰。
36.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述燃烧流体包括燃料流。
37.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述燃烧流体包括燃烧空气。
38.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述燃烧流体包括烟气。
39.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中当围绕所述多个电极和所述穿孔的火焰稳定器的燃烧体积低于所述选定工作温度时，所述燃烧系统低于所述选定工作温度。
40.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中当围绕述多个电极和所述穿孔的火焰稳定器的燃烧体积处于或高于最低温度时，所述燃烧系统处于所述选定工作温度。
41.根据权利要求40所述的燃烧系统，其中所述最低温度为约1000华氏度或更高。
42.根据权利要求41所述的燃烧系统，其中所述最低温度为约1200华氏度或更高。
43.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述穿孔的火焰稳定器被配置成支持火焰，所述火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约15卯!II来输出氮氧化物(勵X〉。
44.根据权利要求43所述的燃烧系统，其中所述穿孔的火焰稳定器302被配置成支持火焰，所述火焰在烟气中2%至3%的残余氧气浓度下以等于或低于约8卯!II来输出氮氧化物(勵X〉。
45.根据权利要求34所述的燃烧系统，还包括被配置成向所述充电机构施加所述电压的充电电压源。
46.根据权利要求45所述的燃烧系统，其中所述充电电压源被配置成向所述充电机构输出约15千伏。
47.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述保持电压节点包括接地电压。
48.根据权利要求34所述的燃烧系统，其中所述电极开关包括旋转选择开关。
49.根据权利要求34所述的燃烧系统，还包括在所述多个电极与所述电极开关之间可操作地连接的电阻器。
50.根据权利要求49所述的燃烧系统，其中所述电阻器包括多个电阻器，所述多个电阻器中的每一个连接在各电极与所述电极开关上的节点之间。
51.根据权利要求49所述的燃烧系统，其中所述电阻器被选择以减少所述多个电极中的每一个与所述燃烧流体之间的电弧形成。
52.根据权利要求49所述的燃烧系统，其中所述电阻器包括各具有约4欧姆和10欧姆之间的电阻的多个电阻器。
53.根据权利要求52所述的燃烧系统，其中所述电阻器包括各具有6欧姆和8欧姆之间的电阻的多个电阻器。
54.一种用于操作燃烧器的方法，包括: 发射燃料流； 向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷； 将沿着且邻近所述燃料流设置在相应距离处的多个电极中的至少一个置于与保持电压电导通；以及 在沿着所述燃料流的与被置于与所述保持电压电导通的所述至少一个电极对应的距离处由所述燃料流支持所述火焰。
55.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中发射燃料流包括发射空气与燃料的预混合流。
56.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中发射燃料流包括发射纯燃料。
57.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中发射所述燃料流包括发射所述燃料流通过周围气体；以及 还包括: 当所述燃料流通过所述周围气体时用所述周围气体稀释所述燃料流。
58.根据权利要求57所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述燃料流在通过所述周围气体时逐渐变得更稀释。
59.根据权利要求58所述的用于操作燃烧器的方法，其中被置于与所述保持电压电导通的所述至少一个电极对应于至少一个燃料流稀释部分。
60.根据权利要求57所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述周围气体包括空气。
61.根据权利要求60所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述周围气体包括所述燃料流所夹带的空气。
62.根据权利要求57所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述周围气体包括烟气。
63.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括向接触所述火焰的充电电极施加电压。
64.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括向电晕电极施加充电电压以发射带电粒子进入所述燃料流。
65.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括开动离子发生器以使带电粒子进入所述燃料流所夹带的空气流中。
66.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括开动离子发生器以使带电粒子进入空气或所述燃料流周围的烟气中。
67.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括启动充电电压源以生成与施加至所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰的电荷密度相当的高电压。
68.根据权利要求67所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述高电压大于1000伏特量级。
69.根据权利要求67所述的用于操作燃烧器的方法，其中所述高电压为约15，000伏特量级。
70.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括在可操作地连接至所述燃料流或火焰的充电电极或离子发生器上施加正极性电压。
71.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括在可操作地连接至所述燃料流或火焰的充电电极或离子发生器上施加负极性电压。
72.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中向所述燃料流或由所述燃料流支持的火焰施加电荷包括在可操作地连接至所述燃料流或火焰的充电电极或离子发生器上施加交变极性电压。
73.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，还包括: 选择被置于与所述保持电压电导通的所述至少一个电极。
74.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极包括选择支持所述火焰的沿着所述燃料流的距离。
75.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极包括选择支持所述火焰的沿着所述燃料流的位置，从而保持火焰稳定性。
76.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极包括选择支持所述火焰的沿着所述燃料流的位置，从而使来自所述火焰的氮氧化物⑶03的释放最小化。
77.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极包括选择由所述火焰移动通过的一系列位置。
78.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极还包括: 测量对应于所述火焰的参数；以及 执行算法以选择所述至少一个电极。
79.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极还包括: 测量对应于所述火焰的参数；以及 访问数据库以选择所述至少一个电极。
80.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极还包括: 测量对应于所述火焰的参数；以及 读取查找表1)以选择所述至少一个电极。
81.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极还包括: 启动传感器以测量燃烧体积参数；以及 使用所测量的燃烧体积参数来选择所述至少一个电极。
82.根据权利要求73所述的用于操作燃烧器的方法，其中选择所述至少一个电极还包括: 确定将所述火焰移动至穿孔的火焰稳定器的动作；以及 选择将所述火焰移动至所述穿孔的火焰稳定器的一序列电极。
83.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中将多个电极中的至少一个置于与所述保持电压电导通包括将所述多个电极中的一个置于与所述保持电压电导通。
84.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中将多个电极中的至少一个置于与所述保持电压电导通包括将所述多个电极中的两个置于与所述保持电压电导通。
85.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中将所述多个电极中的至少一个置于与所述保持电压电导通包括将所述多个电极中的至少一个置于与接地电压电导通。
86.根据权利要求54所述的用于操作燃烧器的方法，其中将所述多个电极中的至少一个置于与所述保持电压电导通包括将所述多个电极中的至少一个置于与施加至所述燃料流或由所述燃料流支持的所述火焰的所述电荷极性相反的电压电导通。
【文档编号】F23D14/02GK104334970SQ201380026628
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】约瑟夫·科兰尼诺, 罗伯特·E·布赖登塔尔, 伊戈·A·克里克塔弗维奇, 克里斯多佛·A·威克洛夫 申请人:克利尔赛恩燃烧公司