专利名称：进行再生燃烧的工业炉和燃烧器及其燃烧方法
技术领域：
本发明涉及一种进行再生燃烧的工业炉，其燃烧器及其燃烧方法。在再生燃烧中，来自废气的热通过使废气流过储热件的方式储存在储热件中。然后，通过储热件的气流在供气流和废气流之间选择性转换，因而流过储有来自废气的热的储热件的供气被储热件加热。
日本专利公告文本第平—5—246423号公开了一对在工作中选择性转换的进行再生燃烧的燃烧器。一个储热件安装在每个燃烧器的主体中，一个转换装置设置在每个燃烧器外侧，与每个燃烧器的主体连通。
因此，这种燃烧器的一个问题是，需要设置连接转换阀和燃烧器主体的管路。这使燃烧装置变大。因此，由于被换气的管路容积大，所以在每次转换的换气时间变长。
为了解决上述问题，本申请的申请人之一曾提出一种进行再生燃烧的燃烧器，其中，一个转换机构安装在燃烧室的主体中。在这种燃烧器中，一个储热件被在燃烧器轴向延伸的隔板分成若干周向的部分。一个可转动的盘可滑动地接触隔板的端面，因此，通过储热件各部分的供气流和废气流可按照转盘的转动而转换。
另外，这种燃烧器，以及日本专利公告文本第平5—256 423号中的燃烧器中，在燃烧释放表面和空气供应和废气排放表面上开有使供气和废气流过的多个气流孔，上述表面在垂直于燃烧器轴线的同一平面内。
但是，上述燃烧器及平—5—256 423中的燃烧器仍有下述问题首先，因为同一气流孔通过转换供气和废气的气流而用作供气流动孔和废气流动孔，所以使供气流过的横截面积和使废气流过的横截面积是相等的。因此，难于通过节制供气流动孔的横截面积来提高供气的流速，因为如果节制的话，废气流动孔的横截面积也必然受到节制，这会使炉的内部压力提高到不可允许的高度。因此，供气的流速不能得到提高。因此，被供气流抽吸、卷入并在炉中再循环的燃烧废气的量就不多，这样就难于抑制NOx的产生。另外，被供气流抽吸的燃烧量也不大，这会使燃烧降级并缩短从燃烧器至炉的相对端的方向上的燃烧区长度。
第二，供气容易通过隔板端面和转盘之间的间隙泄漏，从而缩短至废气的通路。因此，使供气的流速进一步下降，这加剧了上述问题。另外，缩短的路径会引起可用供气的亏空，从而使燃烧不完善并增加在废气中的一氧化碳。
第三，当使用燃烧释放面和空气供应和废气排放面在同一平面内的普通燃烧器进行燃烧时，废气中的CO(一氧化碳)和NOx(氧化氮)含量大，因此，往往需要进行降低CO和NOx含量的某种处理。另外，由普通燃烧器产生的燃烧区一般较短。
本发明的一个目的在于提供可以为燃烧提高供气速度的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器及其燃烧方法。
本发明的另一个目的是提供可以减少燃烧中形成的CO和NOx的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器及其燃烧方法。
上述目的是通过按照本发明的下述工业炉、燃烧器和方法实现的。
(a)进行再生燃烧的工业炉，包括一个储热件，它包括沿储热件圆周方向相互分隔的多个部分；一个在储热件的轴向上在储热件一侧设置的燃烧口砖。燃烧口砖包括在其中插有一燃烧喷嘴的喷嘴插孔，多个在使供气通过的孔和使废气通过的孔之间转换的气流孔，以及开有气流孔的空气供应和废气排放表面；以及一个设置在储热件与燃烧口砖相对侧的转换机构，转换机构包括一个静止盘，一个可滑动接触静止盘的转动盘，以及一个使供气流动区域和废气流动区域相互分隔开来的隔壁，静止盘包括多个孔，转动盘包括多个气流孔，它们按照转动盘的转动开、闭，气流孔包括至少一个与位于隔壁一侧的供气流动区域连通的供气流动孔和至少一个与位于隔壁与供气流动区域相反的另一侧的废气流动区域连通的废气流动孔，其中，储热件、燃烧口砖和转换机械是相互独立的，储热件、燃烧口砖和转换机构中的至少一个固定在工业炉的壁上，作为至少一个炉构件。
(b)在上面(a)中所述的一种工业炉，其中，在转动盘上形成的开口的形状和位置以及在静止盘上形成的孔的形状和位置相对地确定以便使被转动盘上形成的废气流动开口覆盖在燃烧口砖上形成的至少一个气流孔的总横截面积等于或大于被转动盘上形成的供气流动开口覆盖的在燃烧口砖上形成的至少一个气流孔的总横截面积。
(c)进行再生燃烧的一种工业炉，包括一个燃烧口砖，它包括一个空气供应和气体排出表面，它包括多个选择性使供气和废气通过的气流孔；一个从空气供应和气体排出表面延伸的突出部；以及一个释放喷出的燃料的燃烧释放表面，燃料释放表面从一内表面伸向突出部的前端，其中燃烧口砖固定在工业炉的壁上构成至少一个炉构件。
(d)进行再生燃烧的燃烧器，包括一个储热件，它包括在储热件圆周方向相互分隔开来的多个部分；一个设置在储热件轴向上储热件一侧上的燃烧口砖，燃烧口砖包括插入燃料喷嘴的一个喷嘴插孔，多个可以在使供气通过和使废气通过之间转换的气流孔，以及设置上述气流孔的空气供应和气体排出表面；以及一个设置在储热件轴向上储热件另一侧的转换机构，转换机构包括一个静止盘、一个可滑动地接触静止盘的转动盘，以及一个使供气流动区域与废气流动区域相互隔开的隔壁，静止盘包括多个孔，转动盘包括多个气流开口，它们按照转动盘的转动开、闭，这些开口包括与位于隔壁一侧的供气流动区域连通的至少一个供气流动开口和与位于隔壁另一侧的废气流动区域连通的至少一个废气流动开口 。
(e)在(d)中所述的一种燃烧器，其中，在转动盘上形成的开口的形状和位置和在静止盘上形成的孔的形状和位置的相对确定，使得被转动盘上形成的废气流动开口覆盖的燃烧口砖上形成的至少一个气流孔的总横截面积等于或大于被转动盘上形成的供气流动开口覆盖的燃烧口砖形成的至少一个气流孔的总横截面积。
(f)进行再生燃烧的一种燃烧器，包括一个燃烧口砖，包括一个空气供应和气体排出表面，包括多个气流孔，其用于转换地使供气和废气通过；一个从空气供应和气体排出表面延伸的突出部；以及一个用于释放喷出的燃料的燃料释放表面，燃料释放表面从一内表面伸向突出部的前端。
(g)工业炉的燃烧方法，包括以下步骤通过设在一个空气供应和气体排出表面上的至少一个孔向炉中供应供气，上述至少一个孔在多个可选择性地使供气和废气通过的气流孔中用作供气流动孔；在空气供应和气体排出表面之前使燃料和供气混合并燃烧燃料和供气的混合物；以及通过在许多气流孔中用作废气流动孔的至少一个孔从炉排出燃烧废气，所述用作废气流动孔的至少一个孔的总横截面积等于或大于上述用作供气流动孔的所述至少一个孔的总横截面积。
(h)工业炉的燃烧方法，包括以下步骤通过在多个用于选择性地使供气和废气通过的气流孔中用作供气流动孔的至少一个孔向炉中供应供气；当供气沿着从空气供应和气体排出表面延伸的一突出部的侧面流向突出部前端时，使供气携带一部分燃烧废气，从而使这部分燃烧废气在炉中再循环；以及使供气和再循环部分的燃烧废气与从燃烧释放表面释放的燃料混合，使供气、再循环部分的燃烧废气和燃料的混合物在突出部的前端前面流动以形成伸向炉内的燃烧区，混合物在燃烧区内燃烧。
(j)在(h)中所述的一种燃烧方法，还包括以下步骤通过在多个气流孔中用作废气流动孔的至少一个孔从炉中排出燃烧废气，其中，使燃料释放表面借助一段突出部与空气供应和气体排出表面间隔开，从而抑制燃料从燃料释放表面直接送至所述用作废气流动孔的至少一个孔而造成的路径缩短。
在(a)项所述的工业炉和(d)项所述的燃烧器中，因为转换机构中采用了可相互滑动接触的转动盘和静止盘，因此，与普通转换机构的隔壁端面与转动盘之间的接触面积相比，转动盘和静止盘之间的接触面积较大。因此，转动盘和静止盘之间的密封更好，因此抑制了供气通过转动盘和静上盘接触表面之间很小的间隙从通向废气流动开口的供气流中的泄漏。另外，用于燃烧的供气部分与供气总量之比增大，从而提高了燃烧效率，增加了供气压力和向炉中的供气速度。
在(b)项所述的工业炉，(e)项所述的燃烧器及(g)项所述燃烧方法中，因为在燃烧口砖上形成的，用于废气流过的所述至少一个气流孔的总横截面积等于或大于在燃烧口砖上形成的，用于供气流过的所述至少一个气流孔的总横截面积，因此，与普通炉或燃烧器相比较，流过用作供气流过的气流孔的供气的流速增大。由于供气的流速增大，燃料更强地被抽吸和携入供气中。而且炉中燃烧废气的部分也更强地被供气抽吸，从而更强地在炉中再循环。由于燃料被供气抽吸，从而抑制了燃料向用作废气流过的孔的气流孔的短路，因此，改善了燃料的燃烧从而抑制了CO的产生。另外，燃烧废气被供气抽吸，更强地在炉中再循环，燃烧被迟延(所谓的废气再循环效果)，因而可以抑制在高温中NOx的形成。另外，燃烧的迟延，燃烧区向炉的相对端延伸，使燃烧区中的温度分布变得均匀。因此，燃烧区的温度在整个燃烧区长度上可被提高到允许的最高温度，而普通燃烧区则具有大的温度变化。由于温度提高，平均热流量提高，因为辐射热的传递改善，而可以高效率地燃烧。因此，在准备完成相同的热传递量的情况下，可以减小炉的尺寸，提高空间效率并降低初始成本。另外，由于平均的燃烧区温度分布，炉壁不会局部地升起高温，从而提高了炉的寿命，降低了维修成本，从而可以降低炉的初始成本。另外，由于燃烧的迟延，也可以降低燃烧的噪音。
在(c)项所述工业炉，(f)项所述燃烧器和(h)、(i)项所述燃烧方法中，由于燃料释放表面是在从空气供应和气体排出表面向前延伸的突出部上形成的，可以防止从燃料释放表面放出的燃料被流向用作废气流过的孔的气流孔的废气所卷带，即防止向着气流孔的短路。因此，燃烧得以改善，从而抑制了CO的形成。另外，由于突出部的轴向突出，供气在携带了一部分炉中燃烧废气之后才与燃料会合，因此，这部分燃烧废气更强地在炉中再循环，使燃烧迟延，并抑制在高温下NOx的形成。另外，由于燃烧的迟延，燃烧区(即高温区)向炉的相对侧延伸，燃烧区的温度分布更为均匀。因此，燃烧区的温度在整个燃烧区长度上可提高到允许的最高温度，然而普通的燃烧区却具有大的温度变化。由于温度的提高，平均热流量提高，因辐射热传递改善，从而可实现高效率燃烧。因此，在需要实现相同的热传递量的情况下，可以减小炉的尺寸，改善空间效率，减小初始成本。另外，由于均匀的燃烧区温度分布，可以使炉壁免受局部高温，从而提高炉的寿命，降低维修成本，从而可以减小炉的初始成本。另外，由于燃烧的迟延，燃烧噪音得以降低。
对照以下附图，通过对本发明推荐实施例的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述的和其它的目的、特征和优点。
图1是按照本发明第一实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的横剖面图；图2是图1所示工业炉和燃烧器的一部分的放大横剖面图；图3是图2所示的炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图4是图3所示燃烧口砖的平面图；图5是图2所示炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图6是图5所示的转换机构的平面图；图7是按照本发明第二实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图8是图7所示转换机构的平面图；图9是按照本发明第三实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图10是从转换机构侧看去的，图9所示的转换机构的平面图；图11是从燃烧口砖侧看去的，图9所示的转换机构的平面图；图12是按照本发明第四实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图13是图12所示转换机构的平面图；图14是按照本发明第五实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图15是图14所示的转换机构的平面图；图16是按照本发明第六实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的转换机构的横剖面图；图17是按照本发明第六实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图18是按照本发明第七实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图19是按照本发明第八实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图20是按照本发明第九实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图21是按照本发明第十实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图22是图21所示燃烧口砖的平面图；图23是按照本发明第十一实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图24是按照本发明第十二实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图25是图24所示燃烧口砖的平面图；图26是图24所示燃烧口砖中的气流孔的斜视图27是按照本发明第十三实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器的燃烧口砖的横剖面图；图28是图27所示燃烧口砖的平面图；图29是表示引焰和主焰之间位置关系的横剖面图；图30是表示按照本发明所有实施例的工业炉及其热流量分布的横剖面图；图31是表示CO和NOx的形成和炉温之间关系的曲线图；以及图32是具有进行再生燃烧的燃烧器的工业炉的横剖面图。
图1～4，5，6，30和31表示按照本发明第一实施例的进行再生燃烧的工业炉和燃烧器及其燃烧方法；图7和8表示按照本发明第二实施例的工业炉和燃烧器；图9～11表示按照本发明第三实施例的工业炉和燃烧器；图12和13表示按照本发明第四实施例的工业炉和燃烧器；图14和15表示按照本发明第五实施例的工业炉和燃烧器；图16和17表示按照本发明第六实施例的工业炉和燃烧器；图18表示按照本发明的第七实施例；图19表示按照本发明第八实施例；图20表示按照本发明的第九实施例；图21和22表示按照本发明的第十实施例；图23表示按照本发明的第十一实施例；图24～26表示按照本发明的第十二实施例；图27～29表示按照本发明的第十三实施例。本发明各实施例中共同的部分使用相同的标号。
本发明可以应用于任何一种进行再生燃烧的工业炉100和燃烧器1。本发明应用于工业炉的一种情形包括进行再生燃烧的燃烧器具有一种可分成若干部分的结构。若干部分中的至少一个部分(例如燃烧口砖或者燃烧口砖和外壳的组合)整体式地固定在工业炉100的炉壁5上以构成炉侧构件的一部分或者炉本身的一部分。
另外，应用本发明的工业专业炉100的实例包括熔化炉、烧结炉、预热炉、均热炉、锻造炉、加热炉、退火炉、固溶退火炉、镀炉(plating furnace)、干燥炉、热处理炉、淬火用的加热炉、回火炉、氧化和还原炉、窑炉、烘炉、烤炉、熔融金属盛放炉、前炉、坩埚炉、均化炉、时效炉、反应促进炉、蒸馏炉、浇泡干式预热炉、模具预热炉、正火炉、焊炉、碳化炉、涂漆干炉、保温炉、氮化炉、盐浴炉、玻璃熔化炉、包括发电锅炉的锅炉、包括垃圾焚化炉在内的焚化炉，以及热水供应设备。
首先，参照图1～6，30和31描述本发明各实施例共用的部分。
如图1和2所示，进行再生燃烧的工业炉100和燃烧器1通过供气通道2与一个供气装置4(例如鼓风机或供气用的压缩机)连通。炉的废气通过排气道3排出，如必要在排气道3设置抽吸废气的风扇101。供气的鼓风机最好直接于燃烧器1本身的转换机构40上。在设有风扇101的情况下，风扇101也可直接连接在燃烧器1本身上。这种直接连接的结构可使结构更为紧凑。在设有风扇101的情况下，鼓风机4和风扇101是由共用的驱动装置(如驱动电机102)驱动的，因此，为安装驱动装置所需要的零件数目及空间可得以减少。来自燃料喷嘴20的燃烧、光导空气(pilot air)和流过储热件30的供气流入炉100中。转换机构40以一定的间隔(例如每几秒至几分，更具体来说，每6～30秒)使流过储热件的气流在供气流和废气流之间交替交换。
在储热件30上游为大约20℃的供气，当通过储热件30时被加热，当通过气流孔26流入炉中时大约为900℃。当废气从炉流入储热件30时，废气大约为1000℃，其后，当其流过储热件30时被冷却至大约200℃，从而加热了储热件30。然后，转换机构40将通过储热件的流在供气流和废气流之间转换。以这种方式来自废气的热被储热件30储存，当转换时，储热件使供气受到加热。
如图1和2所示，进行再生燃烧的工业炉100和燃烧器1包括储热件30、燃烧口砖22和转换机构40。储热件30包括多个在储热件30圆周方向上相互隔开的部分。在储热件30的轴向上，燃烧口砖22设置在储热件30的一侧。燃烧口砖22包括插入燃料喷嘴20的一个喷嘴插孔，多个可在使供气通过和使废气通过之间转换的气流孔26，以及设置气流孔26的一个空气供应和气体排出表面23。上述转换是借助转换机构40进行的。转换机构40在储热件30的轴向上设置在储热件30的另一侧。每个进行再生燃烧的工业炉100和燃烧器1还可以包括容纳燃料喷嘴20、储热件30和转换机构40的一个壳体10。
图2放大地表示工业炉100的一部分和燃烧器1。
储热件30是由耐热材料如陶瓷或耐热合金构制的。储热件30最好具有整体蜂巢结构以提供大的气体接触表面积。但是，储热件30并不局限于蜂巢结构，而可以是小直径线棒或管束结构。储热件30使气体沿其轴向流过。储热件30在其圆周方向上被一隔件31或在一圆圈上设置的多个套筒分隔。储热件30在其轴向上也被分成若干部分以防止由于温度梯度引起的裂纹并使制造变得简单。当多个部分组装时，在两相邻的储热件部分之间插入耐热隔件32以便形成间隙33(例如大约3～5mm的间隙)。因而在间隙中生成紊流。由于在间隙中生成紊流，因而改善了从废气向储热件30和从储热件30向供气的热传递。
燃料喷嘴20在燃烧器中央部分轴向地延伸。引燃空气管21与燃料喷嘴20共轴地延伸，引燃空气流过在喷嘴20外表面和引燃空气管21内表面之间的环形通道。燃料喷嘴20除其端部外覆有绝缘层。在燃料喷嘴的端部形成一引燃燃料出口20a，其用于喷出引燃烧料。引燃烧料借助燃料喷嘴20的端部和引燃空气管21之间形成的电火花而被点燃。
图3和4表示燃烧口砖22。燃烧口砖22是由耐热材料如陶瓷或耐热合金制成的。燃烧口砖22包括一个从空气供应和气体排出表面23向前伸向炉的相对端的突出部24。燃烧口砖22还包括一个在突出部前端内表面上形成的一个燃料释放表面25，其用于释放燃料和引燃空气的混合物。突出部24的轴向长度等于或大于多个气流孔26中任一个的直径的大约三分之一，更精确来说，等于或大于气流孔直径的一半，以便获得突出部的前述效益。
燃烧口砖22还包括一个空气喷嘴分隔件29，它从空气供应和气体排出表面23向前延伸，并在相邻的气流孔26之间在燃烧口砖22的径向上延伸。空气喷嘴分隔件29可防止从使供气通过的气流孔26喷出的供气直接流向使废气通过的气流孔，从而使供气基本全部用于燃烧。
燃料释放表面24的形状可在向着突出部24前端的方向上扩展，这种扩展可以是弯曲的或锥形的，表面可以是光滑的，也可以是粗糙的。
在突出部24的径向外面的部分上可设有多条导槽27，在突出部24的轴向上延伸，并在突出部24的圆周方向上在位置上与气流孔26重合。在设有导槽27的情况下，从用作供气通过孔的气流孔26之一流出的供气的至少一部分流过导槽27以形成方向性很强的高速气流28A。
气流孔26，除了靠近空气供应和气体排出表面23的气流孔端部以外，在供气流动方向上，向着空气供应和气体排出表面23，在横截面上是逐渐变小的，因此，当供气通过气流孔26时，供气的流速增大。在气流孔靠近空气供应和气体排出表面23的端部的角部，最好形成一个圆角26R，以便使废气可以顺利地流入气流孔26。另外，气流孔26在供气流动方向上趋近于突出部24的轴线。在空气供应和气体排出表面23处，气流孔26最好部分地与突出部24的形状相干涉，导槽27与干涉部分重合，以便使气流孔26不被突出部24封闭。或者，气流孔26的布置也可以同突出部24相接触，在这种情况下，在突出部的径向外面的部分上不形成导槽。转换机构40包括一个静止盘46，一个可以与静止盘46滑动接触的转动盘44，以及一个使供气流动区域和废气流动区域相互分开的隔壁41。静止盘46包括多个孔47。转动盘44包括多个按照转动盘44转动开、闭的气流开口。气流开口包括与位于隔壁41一侧的供气流动区域连通的至少一个供气流动开口42和与隔壁41另一侧的废气流动区域连通的至少一个废气流动开口43。
转换机构40包括活动件。更具体来说，在图5中，隔壁41和转动盘44是活动件。转换机构40的其余零件如静止盘46是静上件。转换机构的活动件是由一驱动装置45(例如一个电机，一气缸等)在一个方向或在相反的方向上被驱动的。由于垂直于转动盘44的轴线的转动盘44的一个平面和垂直于静止盘46的轴线的静止盘46的一个平面相互滑动接触，因而接触面面积比普通燃烧器中隔壁与转换机构的转动盘接触的情况要大得多。因此在转换机构40中可得到很好的密封效果。为了增加密封整体性，转动盘44被弹簧51和52(图9，12和14)压向静止盘46。
在储热件30每一部分的下游，在燃烧口砖22上设有至少一个气流孔26。在转动盘44上形成的开口42和43的形状和位置和在静上盘46上形成的孔47的形状和位置相互之间的确定，使得在燃烧口砖22上形成的且在转动盘44上形成的废气流动开口43覆盖的至少一个气流孔26的总横截面积等于或大于在燃烧口砖22上形成的且由在转动盘44上形成的供气流动开口42覆盖的至少一个气流孔26的总横截面积。例如，在图5和6的情形中，由供气流动开口42覆盖的气流孔26的数目是1或2，而由废气流动开口43覆盖的气流孔26的数目是3或2。因此，提供供气的气流孔26的总横截面积小于排放废气的气流孔26的总横截面积，因此，供气的流速合乎需要地被增大。用作供气通过孔的气流孔的数目和用作废气通过孔的气流孔的数目不必为整数。
同样，在转动盘44上形成的开口42和43的形状和位置与在静止盘46上形成的孔47的形状和位置被相对地确定，使得被在转动盘44上形成的废气流动开口43覆盖的储热件30的至少一个部分的总容积等于或大于被在转动盘44上形成的供气流动开口42覆盖的储热件30的至少一个部分的容积。例如，在储热件30被隔壁31分成4个部分的情形中，两或三个部分被废气流动开口43覆盖，而一或二个部分被供气流动开口42覆盖。通过增加被废气流动开口43覆盖的部分的容积，废气通过储热件30的速度被减慢，从而使储热件30储存更多的热量。
下面描述使用本发明所有实施例上述共用结构而进行的燃烧方法。
这种燃烧方法包括以下步骤通过在空气供应和气体排出表面23上设置的多个气流孔26中的至少一个用作供气流动孔的孔向炉100中供送供气，在空气供应和气体排出表面23之前使燃料和供气相互混合，燃烧燃料和供气的混合物，以及通过在多个气流孔中的用作废气流动孔且其总横截面积等于或大于用作供气流动孔的至少一个孔的总横截面积的至少一个孔从炉100排出燃烧废气。
另外，这种燃烧方法包括通过在设在空气供应和气体排出表面23的多个气流孔26中用于供气流动孔的至少一个孔供送供气。当供气沿着突出部24的侧面从空气供应和气体排出表面23流向突出部24前端时，供气抽吸并携带一部分燃烧废气。这使这部分燃烧废气在炉100中再循环。供气和燃烧废气的再循环部分与从燃料释放表面25释放的燃料混合，供气、燃烧废气的再循环部分和燃料的混合物在突出部24的前端之前流动，构成在炉中深深地延伸的燃烧区，混合物在燃烧区中燃烧。
上述燃烧方法还可以包括通过在多个气流孔26中用作废气流动孔的至少一个孔从炉100排出燃烧废气，其中，从燃料释放表面25直接流向至少一个用作废气流动孔的短路，通过一段突出部24使燃料释放表面25的前端与空气供应和气体排出表面23隔开的方式，被抑制。
下面描述本发明各实施例共有的上述结构或方法所取得的效果和优点。
由于转换机构40的转动盘44和静止盘46以垂直于其轴线的大面积平面相互接触，因而抑制了供气通过盘44和46之间的间隙的泄漏，因此增大了喷入炉中的供气的流速。
另外，由于在确定转动盘44上形成的气流开口42和43及静上盘46上形成的孔47的形状和位置时，使得用作供气流动孔的气流孔26的总横截面积等于或大于用作废气流动孔的气流孔26的总横截面积，因而射入炉中的供气流速进一步增大。由于供气流速的增大，因而供气流强力地抽吸和携带燃料和一部分炉中的燃烧废气，因此，这部分燃烧废气在炉100中很强地再循环，如图30所示。另外，由于燃料释放表面25与空气供应和气体排出表面23间隔开来，因而当供气沿突出部24的侧面流动时，在供气中抽吸并携带一部分炉中的燃烧废气，因此，燃烧废气更强地在炉中再循环(图30)。
由于供气流强力地抽吸燃料，因而抑制了燃料向废气流动孔的短路，从而改善了燃料的燃烧，抑制了CO的形成。
另外，由于炉中的燃烧废气被供气流强力地抽吸以便在炉中再循环，因而燃烧被迟延。结果，生成的NOx被降至大约20ppm，如图31所示。为了进行比较，在图32所示的进行再生燃烧的具有燃烧器1’的普通工业炉5’中，所形成的NOx大约为200ppm，而在进行非再生燃烧的具有燃烧器的普通工业炉中，所形成的NOx大约为2000ppm。因此，按照本发明可显著降低NOx的生成。另外，由于燃烧被迟延，因而燃烧区R向着炉的相对端延长，与之对照，普通炉中的燃烧区为R’。如图30所示，温度分布T也更为均匀(即，按照本发明的炉的温差ΔT小于普通炉的温差ΔT’)。因此，当最高温度T应小于炉壁的允许温度Ta时，燃烧区R的温度T可以在燃烧区R的整个范围内升高至接近于上述允许温度的温度，而普通炉中则不能。因此，热流量可以在燃烧区R的整个范围内提高，因而可实现高效率的热传递。在需要实现相同的热传递的情形中，炉子可以制得紧凑，空间效率可以提高，因而炉和设备的初始成本可以下降。另外，由于温度均匀，炉壁不会被加热至过高的温度，因此延长了炉的寿命，降低了炉的维修成本。另外，由于燃烧迟延，减小了燃烧噪音。
另外，还可以获得下述附加优点由于转动盘44与静止盘46可滑动接触，因而增加了设计转换机构40的自由度，可以实现在转换时间不减少供气量的设计，可以更自由地选择储热件的形状。
在燃料喷嘴20、储热件30和转换机构40装在壳体10中的情况下，不需要连接储热件30和转换机构40的管路，因此可使装置紧凑。另外，在设置管路的情况下，在转换时必须进行废气的换气，但是在本发明中则不需要这样的换气。
另外，由于在转动盘44上形成的废气流动开口44所覆盖的储热件30的一个部分或若干部分的总容积等于或大于在转动盘44上形成的排气流动开口42所覆盖的储热件30的一个部分或若干部分的总容积，因而当废气通过储热件30时废气的速度减慢，从而储热件30可以更有效地从废气吸收热量，因此可以提高炉的热效率。
另外，由突出部24从空气供应和气体排出表面23突伸，且燃料释放表面25是在突出部24内形成的，因而燃料释放表面25的前端是与用作废气流动孔的气流孔26隔开的。因此，燃料和从燃料释放表面25释放的引燃空气的混合物28B不容易被废气流28C抽吸。废气流28C会聚在废气流动孔26的附近，因而在突出部24的前端附近不强。
如果燃料被废气流抽吸和携带，那么，相当大一部分燃料会直接流向废气流动孔26而不燃烧，从而引起燃烧不佳和产生许多一氧化碳。但是，在本发明中，这种燃烧不佳的情况受到抑制，减少了生成的CO量。图31表示使用按照本发明的炉和燃烧器以每小时100,000千卡进行的燃烧试验结果。如图31所示，在废气中CO的含量很少。
另外，当燃料和供气在突出部24内流动时，突出部24的壁可防止混合物被废气抽吸。由于燃料释放表面25是扩展的，混合物容易被供气流抽吸而相互混合，从而较完善地进行燃烧，因此进一步减少了CO的生成。由于突出部24以及燃料释放表面25的扩展结构，废气中的CO含量减少到等于或小于大约200ppm的水平，而在普通的结构中则为大约3000ppm。
在突出部24的外侧面设有导槽27的情况下，从气流孔26释放的供气的至少一部分进入导槽27并以很强的方向性从导槽向前流动。该气流具有高的速度，这是因为在导槽27中气流不扩散，其速度损失很少。用于抽吸燃料的该气流的力很强，可防止燃料被废气流抽吸。供气流进一步使上述大约200ppm的CO含量水平减少到少于大约100ppm。
当燃料与具有上述很强的方向会聚性和高速度的供气混合时，混合是逐渐进行的，因而燃烧是迟延和完善的。由于这种迟延的燃烧，N2与O2的反应也是迟延的，大大地抑制了NOx的生成。
由于供气的高速和迟延的燃烧，燃烧的火焰深入炉中，因此，炉内基本所有部分可被均匀地加热，甚至远离燃烧器的物体也可以被加热。
另外，在供气流方向上，向着空气供应和气体排出表面23，气流孔的横截面是减小的，因而当供气通过气流孔26时速度增大。由于速度增大，上述效果将会增强。由于气流孔26的轴线趋向于突出部24的轴线，相当大一部分供气进入导槽27以增强供气流的方向性。如果必要，为了提高反应性，气流孔26的轴线可以向内倾斜(即，其方向使供气趋向于突出部的轴线)某个角度(例如10～20度)。
下面描述本发明每个实施例的独特结构和优点。
在本发明的第一实施例中，如图5和6所示，储热件30被隔壁31分隔。隔壁31在储热件30的径向上延伸。与此对比，转换机构40的隔壁41是在转换机构40的圆周方向上延伸的，以便在隔壁41的一侧限定与供气通道2连通的供气流动区域，并在隔壁41的另一侧限定与废气通道3连通的废气流动区域。
在转动盘44中，供气流动开口42是在隔壁41的一侧形成的，而废气流动开口43是在隔壁41的另一侧形成的。供气流动开口42设置在供气通道2的侧面上，呈弧状延伸。废气流动开口43是在废气通道3的侧面上设置的，也呈弧状延伸。
在静止盘46中，孔47在隔壁41内外设置，其位置相应于分隔储热件30的隔壁31之间的中间位置。
转动盘44只以一个方向转动。由于单向转动，可使用电机45作为驱动装置。电机45设置在供气通道2的侧面上，因此电机45不受废气热量的影响。
储热件30在周向被隔壁31分成4个部分。废气流动开口43覆盖两个或三个部分，而供气流动开口43覆盖一个或二个部分。确定开口42和43的位置关系时应使由开口43覆盖的部分不相互干涉。如果满足了这个不干涉条件，那么，储热件30的部分的数目也可以不是4个。
下面描述本发明第一实施例的操作和优点。由于隔壁31在径向上延伸，储热件30的任一个部分可以通过转动盘44的转动而在空气供应和气体排出之间转换。更具体来说，当转动盘44转动时，开口42和43相对于静止的孔47移动，供气通过的区域和废气通过的区域从一个部分转换至另一个部分。因此，空气的供应和气体的排出是连续转换的。另外，由于转换机构40的隔壁41周向延伸，因而与转动盘44的转动无关，活动的供气流动开口42在转动盘44的所有转动位置上都与静止的供气通道2连通。活动的废气流动开口43在转动盘44的所有转动位置上也与静止的废气通道3连通。被废气流动开口43覆盖的面积大于被供气流动开口42覆盖的面积。一个密封件48设置在转动盘44的外表面和静止盘46之间以便在盘44和46之间进行密封。
在废气流动方向的废气流动开口43的下游，设置一个废气抽吸机构49，其用于在以废气流动相同的方向上将一部分供气喷入废气通道，从而使废气偏向下游方向。另外，在转动盘44内的引燃空气管21的一个部分上形成一个引燃空气进口50，一部分供气通过进口50引入引燃空气管21。
现在描述本发明第二实施例的操作和优点，由于在静止盘46上形成的孔47不仅用于空气供应，而且也用于气体排出，因而虽然转换机构较为紧凑，孔47的面积也可以是大的。因此，盘46可免于变形并可用于大功率燃烧器。另外，由于密封件48设置在转动盘44的外表面，因而可有效地防止转动盘44的外表面和静止盘46之间的泄漏。另外，由于过量供气用于废气抽吸机构49，因而不必专门设置废气抽吸鼓风机，从而使装置更为紧凑并可降低成本。
本发明的第三实施例是本发明第二实施例的改进在本发明的第三实施例中，如图9～11所示，设有多个平行的圆筒形套筒31S，储热件30的每个部分是插在每个圆筒形套筒31S中的。在套筒31S中的储热件部分被静止盘46通过一个圆筒形环10b固定。因此当更换储热件部分时，首先将静止盘从壳体10的端板10a拆下。然后将环10b和储热件部分从套筒31S取出。当用新的更换了储热件部分之后，将环10b插入套筒31S，然后将静止盘连接在壳体10的端板10b上。
在燃烧口砖22上形成的每个气流孔26包括一个漏斗形部分26A，它朝着供气流的上游逐渐增大横截面积，因此，每个气流孔26的表面通过漏斗形部分26A的表面平滑地与每个套筒31S的内表面相连接。由于漏斗形部分26A的横截面和套筒31S的横截面都是圆筒形的，因而漏斗形部分26A和套筒31S可以无台阶地连接。因此，从孔26的供气的会聚流保持强大。
转动盘44和静止盘46的金属间接触形成其间的密封。转动盘44可以被弹簧52偏压在静止盘46上。在本例中，在盘44和46的滑动表面之间没有O形环。在转换机构40的圆周方向上的多个位置设有弹簧52，因此，转动盘44在转换机构的圆周方向上以均匀的力压在静止盘46上。
电机45的转矩通过主动齿轮45A，与主动齿轮45A啮合的从动齿轮45B，与从动齿轮45B固定连接的套筒45C和连接环45D传递到转动盘44。弹簧51可防止从动齿轮45B的倾斜。
在转动盘44上形成的供气流动开口42和废气流动开口具有半圆形状，在静止盘46上形成的孔47也具有半圆形状。供气流动开口42的静止盘一侧的端部和废气流动开口43的静止盘一侧的端部定位在同一个圆圈上。开口42和43，以及孔47的形状和位置在相互确定时使得废气流动开口43和孔47相互重合的面积与供气流动开口42和孔47相互重合的面积之比大于1(更精确来说是2或3)，因此，供气流的速度大于废气流的速度。
与供气流动开口42连通的供气通道2在转换机构40的轴向上连接在转换机构40上。与废气流动开口43连通的废气通道3在与转换机构40的轴向垂直的方向上连接在转换机构40上。由于上述结构，供气通道2和废气通道相互离开得远，而且驱动电机45容易在通道2和3之间的一个空间连接在转换机构40上。
现在描述本发明第三实施例的优点。由于装在每个套筒31S中的储热件30的每个部分具有圆形横截面，因而储热件30的部分易于制造和更换。
由于在燃烧口砖22上形成的气流孔26通过漏斗形部分26A连接在圆筒形套筒31S上，因而在连接处无台阶形成。因此，压力损失最小且供气流出孔时保持很强的方向性。
另外，由在盘44和46的滑动表面不设O形环，因而提高了密封的可靠性。
另外，由于气流开口42和43和孔47具有半圆形状，因而可使开口面积大，从而当空气或废气通过时压力损失小。
在本发明的第四实施例中，如图12和13所示，转换机构40的转动盘44可以选择性地占据第一位置P1和第二位置P2，并以相反的方向从第一位置转至第二位置，从第二位置转至第一位置。转动盘44由驱动装置45(例如一气缸)转动。气缸进行的转换要比电机时间短，因此，转换机构有效地构成了一个瞬时节气门。
在圆周方向上，储热件30被包括壁部31A和31B的隔壁分成两个部分。供气流动开口42穿过的壁部31A的厚度大于废气流动开口43穿过的壁部31B的厚度。壁部31A的厚度大于供气流动开口42的直径，壁部31B的厚度小于废气流动开口43的直径。因此，废气流动开口43在转动盘44的所有转动位置上(即，甚至当废气流动开口43在孔47之间的静止盘的无孔部分上时)也不会被完全封闭，因而燃料和引燃空气的混合物的燃烧废气可在任何时间排出。
当供气流动开口42进入孔47之间静止盘的无孔部分时，供气流动开口42被封闭。此时，设在燃料供应管路上的一个燃料供应量调节机构6(例如，一个控制阀)节制燃料流，使供气与燃料的比保持恒定，从而可以由引燃燃料和引燃空气进行燃烧。
至于本发明第四实施例的操作和优点，由于供气和废气中的任一个连续地流过储热件30的任意部分，因而储热件得到最有效的利用，从而减小了尺寸。
在本发明第五实施例中，如图14和15所示，气流开口42和43的数目至少为4个，因而构成一个多孔节气门。转换机构40包括一个由气缸45在相反转向上驱动的转动盘44和静止盘46、在静止盘46上形成多个圆孔47，在转动盘44上形成多个基本为短形的开口42和43。至少两个供气流动开口42位于隔壁31的每一侧，在圆筒形隔壁41之外。至少两个废气流动开口43位于隔壁31的每一侧，在圆筒形隔壁41之内。
在废气通道中设有一个废气抽吸机构49，其用于通过喷射一部分供气来抽吸废气。转动盘44被一弹簧51推压在静止盘46上，从而增强了密封整体性。
关于本发明第五实施例的操作和优点，在图15中，位置a表示空气供应在右侧而气体排出在左侧，位置b表示气体排出在右侧而空气供应左侧。转动盘44转过位置a，b和C，再通过位置c，b和a转回。在空载状态，供气流动开口42完好封闭，而在任意时刻废气流动开口43都至少局部打开，因而可以连续排气。
由于利用了储热件30的所有部分，因而可以最佳地利用储热件30，因此使燃烧器和炉紧凑。另外，由于上述多孔结构，通过储热件30的流比第四实施例更为均匀，因而储热件30得到更有效的利用。
在本发明的第六实施例中，如图16和17所示，引燃空气管21和燃料喷嘴20通过一个电绝缘件20b相互连接，并可绕一条共同轴线转动。引燃空气管21连接在转动盘44上，引燃空气管21和燃料喷嘴20的组件随转动盘44的转动而转动。在燃料喷嘴20的所有转动位置上，引燃燃料出口20a都指向用作供气流动孔的气流孔26。
关于本发明第六实施例的操作和优点，由于燃料喷嘴20的转动和转动盘44的转动在转角上相互重合，因而引燃燃料出口20a都必然将引燃燃料喷向供气流动孔，因而使空气充分地供应到引燃燃料的火焰以便使燃烧稳定。
在本发明的第七实施例中，如图18所示设有直圆筒形的助燃筒60。助燃筒60与突出部24共轴地从空气供应和气体排出表面23伸至突出部24前端之前的一个位置，并从多个气流孔26外面包围多个气流孔26。助燃筒60是用金属制成的，固定在壳体10上。燃烧气体从助燃筒60的前端流出，废气从助燃筒60的前端流入。
关于本发明第七实施例的优点，当燃烧气体的温度不高时，储热件30的温度也不高，因此，供气不能充分加热，体积不能充分膨胀。因此，供气通过气流孔26喷出的速度不高，供气的方向性不强。因而供气容易发散。但是，由于设有助燃筒60，供气的发散受到限制以便维持空气供应并稳定燃烧。因此，在废气中的CO进一步降至小于大约100ppm的水平，废气中的NOx也降至小于大约30ppm的水平。
在本发明的第八实施例中，如图19所示，设有一个助燃筒61。助燃筒61与突出部24共轴地从空气供应和气体排出表面23伸向突出部24前端前方的一个位置，并从其外面包围多个气流孔26。助燃筒61具有一个横截面缩小的前端和一个设有多个燃烧废气回流孔62的后端。在设有导槽27的情况下，回流孔62的位置在径向上相应于导槽27设置。
关于本发明第八实施例的优点，供气的发散得以防止。在本例中，由于筒61前端被节流，因而更有效地防止了供气的发散。因此不容易出现缺少空气的情况，燃烧更为稳定。在废气中CO含量进一步下降(少于10ppm)。另外，由于筒61前端被节流，通过筒61前端进入筒61的废气量很少，但是，废气可以通过废气回流孔62进入，因此不会增加压力损失。由于通过废气回流孔62进入筒61的废气量大，因而燃烧被迟延，不会增加NOx的含量。
在本发明的第九实施例中，如图20所示，燃烧口砖22具有一个空气喷嘴隔件29，它从空气供应和气体排出表面23向前突出，并在相邻两气流孔26之间在燃烧口砖22的径向上延伸。另外，还设有助燃筒63。助燃筒63与突出部24共轴地从空气喷嘴隔件29伸向突出部24前端前方的一个位置。筒63从外面包围具有导槽27的突出部24。助燃筒63比本发明第七实施例的助燃筒60短。助燃筒63是用与燃烧口砖22相同的材料(如陶瓷)制成的。助燃筒63的后端与空气供应和气体排出表面23隔开空气喷嘴隔件29的厚度(高度)的一个距离。
关于第九实施例的优点，由于设有助燃筒63，因而抑制了供气的发散。因此，不易出现燃烧中缺少空气的情况，燃烧稳定，生成的CO量减少。在助燃筒63后端和空气供应和气体排出表面23之间的间隙的作用是使燃烧废气返回筒63中，其作用与本发明第八实施例的废气回流孔62相同。
在本发明的第十实施例中，如图21和22所示，每个气流孔26下游端的内表面在燃烧口砖22的径向上与突出部的外表面隔开一个距离A，空气喷嘴隔件29从突出部24的外表面径向向外地延伸。空气喷嘴隔件29使供气流和废气流在气流孔26附近相互隔开。
关于第十实施例的操作和优点，由于设置了距离A，因而从气流孔26向外流出的供气不容易在背离突出部24的侧面的方向上发散。这是因为在距离A中的空气被供气流抽吸，从周围向距离A的空气供应不是完全自由的，在距离A中产生了较小的负压，供气流从周围垂直地压向距离A。由于这种对供气流发散的抑制，因而不必设置象本发明第七和第八实施例中的那种助燃筒60和61。另外，火焰更深地伸入炉中。
在本发明的第十一实施例中，如图23所示，每个气流孔26具有一个下游的第一部分26D和一个上游的，连接于第一部分26D的第二部分26U。第一部分26D与突出部24的轴线在某一方向上倾斜一个第一角θD(在2～10度的范围内)，因此，第一部分26D向下游侧的延长线趋近于突出部24的向下游侧的延长线。第二部分26U内表面的接近于燃烧口砖22轴线的一个部分与突出部24的轴线，在第一部分26D轴线倾斜方向相反的方向上，与突出部24的轴线倾斜一个大于第一角θD的第二角θU。
关于第十一实施例的操作和优点，由于第一部分26D的倾斜，供气流的方向倾斜以便与燃料流相碰，从而抑制了供气流的发散，因此，不必设置象本发明第七和第八实施例中那种助燃筒60和61。
另外，在低温时，供气流与燃料流相碰，因而燃料和供气很好地混合，使火焰和燃烧稳定。在高温时，由于从储热件30向供气传递的热量多，供气的体积增大，供气的速度高。在这种高速条件下，第二部分26U使供气流向内的作用很强地补偿了第一部分26D使供气流向内的作用。因此，使供气流基本平行于燃料流，不再促进燃烧和供气的混合，从而抑制了NOx的生成。
在本发明的第十二实施例中，如图24～26所示，在燃烧口砖22上形成的每个气流孔的形状为一圆筒形被一斜向延伸的平面26F切割而成。平面26位于每个气流孔26远离燃烧口砖22的一部分且在一个方向上倾斜，使平面26F的下游侧的延长部趋近于突出部24轴线的下游侧的延长线。
关于第十二实施例的操作和优点，由于设有斜面26F，供气流向内从而抑制了供气流的发散，因而不必设置象本发明第七和第八实施例中的那种助燃筒60和61。
另外，在低温时，由于供气被斜面26F斜向向内引导，供气流与燃料流相碰，使燃料和供气很好地混合以稳定火焰和燃烧。在高温时，供气因温度升高而体积膨胀，使供气流速度增大，斜面26F引起的供气的发散分量S增大，如图26所示，因此，可以进行稀燃以减少NOx的生成量。
在本发明的第十三实施例中，如图27～29所示，在燃烧口砖22上形成一个辅助气流孔26S。辅助气流孔26S具有在突出部24前端的第一端口和在每个气流孔26的内表面上的第二端口，因此，在每个气流孔26中流动的供气的一部分通过辅助气孔流26S引至突出部24前端前方的一个部分。所需要的辅助气流孔26S的数目是可以变化的。(位于辅助空气孔26S的第二端的上游的)，气流孔26的内表面的相切部分的下游侧延长部，比辅助气流孔26S的第二端下游的气流孔26的内表面部分，在气流孔26的径向上位置更向内。
关于第十三实施例的操作和优点，虽然在气流孔26和燃料释放表面之间的燃烧口砖部分前方的炉内部分缺少足够的燃烧空气，但是，在本实施例中，因为供气被引向该不足部分，所以火焰和燃烧是稳定物。更具体来说，如图29所示，在燃料喷嘴前端的前方形成一个引焰区P，而在主要燃料和来自气流孔26的供气相互混合的区域形成主焰区M。由于一部分通过辅助气流孔26S的供气送至主焰区M和引焰区P之间的炉内部分，因而主焰和引焰之间的连续性得到改善，火焰得以稳定化。
另外，由于在低温下供气流的速度低，在辅助气流孔26S上游的第二端的静压高。因此，较大量的供气通过辅助气流孔26S被引入，增强了上述的火焰稳定化。在高温下，由于供气的速度高，辅助气流孔26S的上游的第二端的静压低，因而通过辅助气流孔26S的供气量减少，抑制了NOx的生成。
虽然已针对具体实施例对本发明进行了详细的描述，但是显然本专业的技术人员可对这些具体实施例进行各种变化和改进而并不超出本发明的新颖的技术内容和优点的范围。因此，所有这样的变化和改进显然都包括在下述权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种工业炉，它包括一个储热件，它具有一轴线并包括多个沿储热件圆周方向相互分开的独立部分；一个设在所述储热件一侧上的燃烧口砖，所述燃烧口砖包括一个燃料喷嘴插孔，以及一个包括多个气流孔的空气供应和气体排出表面，所述气流孔的结构和布置可通过其选择性地供应空气和排出气体；以及一个设置在所述储热件的与所述燃烧器互相反一侧上的转换机构，所述转换机构包括一个静止盘、一个可滑动接触所述静止盘的转动盘和一个分开供气流动区域和废气流动区域的隔壁，其中，所述静止盘包括多个孔，所述转动盘包括多个可按照所述转动盘的转动开、闭的气流开口，所述气流开口包括至少一个与位于所述隔壁一侧的所述供气流动区域连通的供气流动开口和至少一个与所述隔壁的与所述供气流动区域相对的一侧的所述废气流动区域连通的废气流动开口，以及其中，所述储热件、所述燃烧口砖和所述转换机构是相互独立的。
2.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于在所述转动盘上形成的所述多个开口的形状和位置与在所述静止盘上形成的所述多个孔的形状和位置的相对关系使得在所述燃烧口砖上形成的至少一个气流孔和在所述转动盘上形成的有关相对的废气流动开口的总横截面积等于或大于在所述燃烧口砖上形成的至少一个气流孔和在所述转动盘上形成的有关相对的供气流动开口的总横截面积。
3.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于在所述转动盘上形成的所述多个开口的形状和位置与在所述静止盘上形成的所述多个孔的形状和位置的相对关系使得被在转动盘上形成的废气流动开口所覆盖的储热件的至少一个部分的总容积等于或大于被在转动盘上形成的供气流动开口所覆盖的储热件的至少一个部分的总容积。
4.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个空气供送鼓风机，其用于供送与所述转换机构中的所述供气流动区域连通的空气。
5.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个与所述转换机构的所述废气流动区域连通的废气抽吸风扇。
6.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个连接于所述转换机构中的所述供气流动区域的空气供应鼓风机；以及一个连接于所述转换机构的所述废气流动区域的废气抽吸风扇。
7.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个连接于所述转换机构的所述供气流动区域的空气供应鼓风机；和一个连接于所述转换机构的所述废气流动区域的废气抽吸风扇，其中，所述鼓风机和所述风扇是由一个共用的驱动装置驱动的。
8.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于沿着所述储热件的轴向，所述储热件进一步分成多个部分，其中在储热件相邻部分之间设有一个间隙以便产生紊流。
9.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个隔壁，其结构和布置沿所述储热件的所述圆周方向相互分隔所述储热件的所述部分，所述隔壁在相对于所述储热件的径向上延伸，而所述转换机构的隔壁相对于转换机构沿圆周方向延伸。
10.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘只在一个方向上转动。
11.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个电机，其用于转动地驱动所述转动盘，所述转动盘被所述电机在一方向上马区动。
12.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一台用于驱动所述转换机构的可转动的部分的电机，所述电机设置在所述隔壁相应于在所述转动盘上形成至少一个供气流动开口的一侧。
13.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘是三维的，所述转动盘上形成的所述至少一个供气流动开口的邻近所述静止盘的一侧和所述转动盘上形成的所述至少一个废气流动开口的邻近所述静止盘的一侧位于一个共同的圆圈上，所述静止盘上形成的所述多个孔位于一个共同的圆圈上。
14.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘是三维的，所述转动盘上形成的所述至少一个供气流动开口的邻近所述静止盘的一侧和所述转动盘上形成的所述至少一个废气流动开口的邻近所述静止盘的一侧位于一个共同的圆圈上，在所述至少一个供气流动开口的上游侧与所述至少一个供气流动开口连通的一条供气通道和在所述至少一个废气流动开口的下游侧与所述至少一个废气流动开口连通的一条废气通道中的一条在所述转换机构的轴向上连接在所述转换机构上，而所述供气通道和所述废气通道中的另一条则在与所述转换机构的轴向垂直的方向上连接在所述转换机构上。
15.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个设置在废气流动方向的所述至少一个废气流动开口的下游的废气抽吸机构，所述废气抽吸机构喷出一部分供气。
16.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述储热件的每个所述部分插在一个相应的套筒件中。
17.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述储热件的每一个部分接在一个具有一内表面的相应套筒中，在燃烧口砖上形成的每个所述气流孔包括一个在朝向供气流向上游的方向上横截面增大的漏斗形部分，因而每个气流孔的表面平滑地通过每个漏斗形部分的表面与每个所述套筒的所述内表面相连接。
18.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘和所述静止盘相互接触在其间形成密封，所述转动盘被一弹簧偏压在所述静止盘上。
19.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于在所述转动盘上形成的所述多个气流开口基本呈半圆形状，在所述静止盘上形成的所述多个孔基本呈半圆形状。
20.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘包括一个可在两个相反方向上转动的盘。
21.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个用于在两个相反方向上转动所述转动盘的气缸。
22.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘可在第一和第二转动位置之间以相反的转向有选择性地转动。
23.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于还包括一个燃料供应调节机构，其用于当在所述转动盘上形成的所述至少一个供气流动开口对着所述静止盘的所述孔间的实心部分时节制燃料流。
24.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转动盘上形成的所述气流开口的形状和位置与所述静止盘上形成的所述孔的形状和位置的相对关系使得在所述转动盘的所有转动的位置上，所述至少一个废气流动开口都不完全被所述静止盘的所述孔间的实心部分所封闭。
25.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述转换机构包括具有至少五个开口的多孔节气门。
26.如权利要求1所述的工业炉，其特征在于所述工业炉是从下述一组中选择的一种炉，所述一组包括熔化炉、烧结炉、预热炉、均热炉、锻造炉、加热炉、退火炉、固溶退火炉、镀炉(platingfurnace)、干燥炉、热处理炉、淬火用加热炉、回火炉、氧化和还原炉、窑炉、烘炉、烤炉、熔融金属盛放炉、前炉、坩埚炉、均化炉、时效炉、反应促进炉、蒸馏炉、浇包干式预热炉、模具预热炉、正火炉、焊炉、碳化炉、保温炉、涂漆干燥炉、氮化炉、盐浴炉、玻璃熔化炉、包括发电用锅炉的锅炉、包括垃圾焚化炉在内的焚化炉和热水供应设备。
27.一种工业炉，它包括一个燃烧口砖，它包括一个包括多个气流孔的空气供应和气体排出表面，所述气流孔的结构和布置使得通过其可选择地供应空气和排出气体；一个突出部，它从所述空气供应和气体排出表面突伸且具有一个内表面；以及一个用于释放喷出的燃料的燃料释放表面，所述燃料释放表面在所述内表面上形成，且伸至所述突出部的与所述空气供应和气体排出表面相对的前端。
28.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于所述燃料释放表面的形状在朝向所述突出部的所述前端的方向上扩展。
29.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于在所述突出部的径向外面的部分形成多条导槽，导槽在轴向上延伸并与燃烧口砖上形成的所述气流孔中的至少一些重合。
30.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于所述燃烧口砖还包括一个在相邻的所述气流孔之间从所述空气供应和气体排出表面突出的一个空气喷嘴隔件。
31.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于所述气流孔的横截面除在其端部外在供气流向上是逐渐缩小的。
32.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于还包括一条与所述燃料释放表面连通的引燃空气供应管；一个在所述引燃空气供应管内设置的燃料喷嘴；以及一个转换机构，其结构和布置使其可在空气供送和气体排出之间选择气流，其中，所述引燃空气供应管和所述燃料喷嘴可绕一共同轴线同步地转动。
33.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于还包括一个助燃筒，其与所述突出部共轴地从所述空气供应和气体排出表面周围伸向所述突出部前端前方的一个位置，从而包围所述多个气流孔。
34.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于还包括一个助燃筒，其与所述突出部共轴地从所述空气供应和气体排出表面周围伸向所述突出部前端前方的一个位置，从而包围所述多个气流孔，所述助燃筒具有一个横截面缩小的前端和一个设有多个燃烧废气回流孔的后端。
35.如权利要求29所述的工业炉，其特征在于所述燃烧口砖还包括一个空气喷嘴隔件，它从所述空气供应和气体排出表面突伸并在相邻气流孔之间的径向上延伸，所述工业炉还包括一个助燃筒，其与所述突出部共轴地从所述空气喷嘴隔件的前端伸向所述突出部前端前方的一个位置并包围所述突出部。
36.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于每个气流孔的下游端的内表面在径向上与所述突出部的外表面间隔开来。
37.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于每个气流孔具有一个在下游的第一部分和一个在上游的第二部分，所述第一部分在与所述突出部轴线相交的方向上与所述突出部的轴线倾斜一个第一角，其中，所述第二部分接近于所述燃烧口砖的内表面，在与所述第一部分倾斜方向相反的方向上，与所述突出部的轴线倾斜一个大于所述第一角的第二角。
38.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于每个气流孔具有被一斜向延伸的平面切割的圆筒形的形状，所述平面位于每个气流孔的远离所述燃烧口砖轴线的部分且在趋近于所述突出部轴线的方向上倾斜。
39.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于在所述燃烧口砖上形成一辅助气流孔，所述辅助气流孔具有一个在所述突出部前端的第一端口和在每一气流孔内表面的相对的第二端口，从而将每个气流孔中的供气的一部分引至所述突出部前端前方的一个部分。
40.如权利要求27所述的工业炉，其特征在于所述工业炉是下述一组中选择的一种炉，所述一组包括熔化炉、烧结炉、预热炉、均热炉、锻造炉、加热炉、退火炉、固溶退火炉、镀炉、干燥炉、热处理炉、淬火用加热炉、回火炉、氧化和还原炉、窑炉、烘炉、烤炉、熔融金属盛放炉、前炉、坩埚炉、均化炉、时效炉、反应促进炉、蒸馏炉、浇包干式预热炉、模具预热炉、正火炉、焊炉、碳化炉、保温炉、涂漆干燥炉、氮化炉、盐浴炉、玻璃熔化炉、包括发电用锅炉的在内锅炉、包括垃圾焚化炉在内的焚化炉和热水供应设备。
41.一种燃烧器，它包括一个包括多个独立的周向部分的储热件；一个设置在所述储热件一侧上的燃烧口砖，所述燃烧口砖包括一燃烧喷嘴插孔、一个包括多个气流孔的空气供应和气体排出表面，可选择地通过气流孔供应空气和排出气体；以及一个设置在所述储热件的与所述燃烧口砖相对的另一侧的转换机构，所述转换机构包括一个静止盘，一个可与静止盘滑动接触的转动盘和一个限定供气流动区域和废气流动区域的隔壁，所述静止盘包括多个孔，所述转动盘包括多个可按照转动盘的转动而开、闭的多个气流开口，所述开口包括至少一个与位于所述隔壁一侧的所述供气流动区域连通的供气流动开口和至少一个与位于所述隔壁另一侧的所述废气流动区域连通的废气流动开口。
42.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述开口的形状和位置与所述孔的形状和位置的相对关系使得所述燃烧口砖上形成的至少一个气流孔和所述转动盘上形成的一个所述排气流动开口的总横截面积等于或大于所述燃烧口砖上形成的至少一个气流孔和所述转动盘上形成的一个所述供气流动开口的总横截面积。
43.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘上形成的所述开口的形状和位置与所述静止盘上形成的孔的形状和位置的相对关系使得所述储热件的至少一个部分和所述转动盘上形成的所述废气流动开口的总容积等于或大于所述储热件的至少一个部分和所述转动盘上形成的所述供气流动开口的总容积。
44.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个用于供送窝工气的鼓风机。其直接连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述供气流动孔连通的所述供气流动区域上。
45.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个用于抽吸废气的风扇，其连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述废气流动开口连通的所述废气流动区域上。
46.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个用于供送空气的鼓风机，其连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述供气流动开口连通的所述供气流动区域上；以及一个用于抽吸废气的风扇，其连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述废气流动开口连通的所述废气流动区域上。
47.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个用于供送空气的鼓风机，其连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述供气流动开口连通的所述供气流动区域上；以及一个用于抽吸废气的风扇，其连接在所述转换机构中的与所述转动盘上形成的所述废气流动开口连通的所述废气流动区域上，其中，所述用于供气的鼓风机和所述用于抽吸废气的风扇是由共同的驱动装置驱动的。
48.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述储热件进一步沿其轴向分成若干部分，上所述储热件的相邻的上述部分之间设有产生紊流的间隙。
49.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个使所述储热件的所述部分相互分隔的一隔壁，所述隔壁在储热件的径向上延伸，而所述转换机构的隔壁是在圆周方向上延伸的。
50.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘只能在一个方向上转动。
51.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一台电机，其结构和布置可用来只在一个方向上转动所述转动盘。
52.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一台电机，其结构和布置可用来转动所述转换机构的一个可以转动的部分，所述电机设置在所述隔壁的相应于所述转动盘的所述供气流动开口的位置的一侧。
53.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘是三维的，其中，所述供气流动开口的与所述静止盘相对的一侧与所述废气流动开口的接近于所述静止盘的一侧位于一个共同的圆圈上，在所述静止盘上形成的所述孔位于一个共同的圆圈上。
54.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘是三维的，所述转动盘上形成的所述供气流动开口的邻近于所述静止盘的一个端部与所述转动盘上形成的所述废气流动开口的接近于所述静止盘的一个端部位于同一圆圈上，其中，从所述供气流动开口的上游侧与所述供气流动开口连通的一条供气通道和从所述废气流动开口的下游侧与所述废气流动开口连通的一条废气通道中的一条在所述转换机构的轴向上连接在所述转换机构上，而所述供气通道和所述废气通道中的另一条则在与所述转换机构的轴向垂直的方向上连接在所述转换机构上。
55.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个废气抽吸机构，其设置在所述废气流动开口的废气流向的下游，并喷出一部分供气。
56.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述储热件的每个部分括一个相应的套筒中。
57.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述储热件的每个部分插在一个相应的套筒中，其中，所述燃烧口砖上形成的每个气流孔包括一个在供气流向的上游方向上横截面发散的漏斗形部分，使每个气流孔通过其漏斗形部分的表面平滑地与每个套筒的内表面相连接。
58.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘和所述静止盘相互接触在其间形成密封，其中，所述转动盘被一弹簧压向所述静止盘。
59.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘上形成的所述气流开口基本呈半圆形状，所述静止盘上形成的所述孔基本呈半圆形状。
60.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘可在相反的转向上转动。
61.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括用于在两相反的方向上转动所述转动盘的装置，该装置包括一气缸。
62.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘可选择性地在第一和第二转动位置之间以两相反的方向转动。
63.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于还包括一个燃料供应量调节机构，其结构和布置可以在所述转动盘上形成的所述供气流动开口与所述静止盘的所述孔间的无孔部分相对时节制燃料流。
64.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转动盘上形成的所述气流开口的形状和位置与所述静止盘上形成的所述孔的形状和位置的相对关系使得在所述转动盘的所有转动的位置上，所述至少一个废气流动开口总是最多被所述静止盘的在所述孔间的无孔部分部分地封闭。
65.如权利要求41所述的燃烧器，其特征在于所述转换机构包括具有至少五个气流开口的多孔节气门。
66.一种燃烧器，它包括一个燃烧口砖，它包括一个包括多个气流孔的空气供应和气体排出表面，所述气流孔的结构和布置可选择地使供气和废气通过；一个具有内表面的突出部，它从所述空气供应和气体排出表面突伸；以及一个用于释放被喷出的燃料的燃料释放表面，它在所述内表面上形成且伸向所述突出部的一个远离所述空气供应和气体排出表面的前端。
67.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于所述燃料释放表面在朝向所述突出部的所述前端的方向上是扩展的。
68.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于多条导槽在所述突出部的径向的外面部分上形成并在突出部的轴向上延伸以便在位置上与所述燃烧口砖上形的气流孔重合。
69.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于所述燃烧口砖还包括一个空气喷嘴隔件，它从所述空气供应和气体排出表面突伸且在相邻的气流孔间径向延伸。
70.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于每个所述气流孔除靠近所述空气供应和气体排出表面的端部以外，其横截面沿供气流向朝着所述空气供应和气体排出表面逐渐缩小。
71.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于还包括一条与所述燃料释放表面内的空间连通的引燃空气供应管；一个设置在所述引燃空气供应管内的燃料喷嘴；以及一个可按照所述转动盘的转动工作的转换机构，其中，所述引燃空气供应管和所述燃料喷嘴可绕其共同轴线转动，所述引燃空气供应管的转动和所述燃料喷嘴的转动是同步进行的。
72.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于还包括一个助燃筒，其与所述突出部共轴地从所述空气供应和气体排出表面的周围伸向所述突出部前端前方的一个位置，并在周围包围所述多个气流孔。
73.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于还包括一个助燃筒，它从所述空气供应和气体排出表面伸过所述突出部的所述前端，所述助燃筒在周围包围所述多个气流孔，所述助燃筒具有一个横截面缩小的前端和一个设有多个燃烧废气回流孔的后端。
74.如权利要求68所述的燃烧器，其特征在于所述燃烧口砖还包括一个空气喷嘴隔件，它从所述空气供应和气体排出表面突伸并在相邻气流孔之间径向延伸；所述燃烧器还包括一个助燃筒，它与所述突出部共轴地从所述空气喷嘴隔件的前端伸向超越所述突出部所述前端的一个位置并包围其上具有导槽的所述突出部的一个部分。
75.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于每个气流孔的下游端的内表面与所述突出部的外表面在径向上间隔开来。
76.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于每个气流孔具有一个下游的第一部分和一个与所述第一部分连接的，上游的第二部分，所述第一部分在趋向于所述突出部的轴线的方向上与所述突出部的轴线倾斜一个第一角，所述第二部分的接近于所述燃烧口砖的一个部分在与所述第一部分的所述轴线倾斜的所述方向的相反方向与所述突出部的所述轴线倾斜一个大于所述第一角的第二角。
77.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于每个气流孔具有被一斜向延伸的平面切割的圆筒形形状，所述平面在一个方向上倾斜，使得所述平面的下游侧延长部趋近于所述突出部轴线的下游侧延长线。
78.如权利要求66所述的燃烧器，其特征在于在所述燃烧口砖上形成一个辅助气流孔，所述辅助气流孔具有一个在所述突出部前端的第一端口和在所述气流孔的内表面上的相对的第二端口，从而将每个气流孔中流动的一部分供气引至所述突出部前方的一个部分。
79.一种工业炉燃烧方法，包括以下步骤通过在燃烧口砖的一个空气供应和气体排出表面上形成的至少一个孔向炉中供送供气；混合并燃烧燃料和供气；以及通过在燃烧口砖的所述空气供应和气体排出表面上形成的至少一个孔从炉排放燃烧废气，所述排放燃烧废气的至少一个孔所具有总横截面积等于或大于供送供气的所述至少一个孔的总横截面积。
80.一种在炉中燃烧再循环方法，所述炉包括一个燃烧口砖，燃烧口砖具有一个空气供应和气体排出表面和穿过其的多个气流孔，所述多个气流孔的结构和布置使得通过其可选择供送空气或排出气体，所述炉还包括一个突出部，所述突出部具有一内表面并从所述空气供应和气体排出表面突伸，在所述突出部的内表面上设有燃料释放表面，所述燃烧再循环方法包括以下步骤通过至少一个选择用作供气流动孔的所述气流孔向炉中供送供气；引导供气以便抽吸并携带炉运行产生的一部分燃烧废气，所述供气沿着突出部的内表面在离开所述空气供应和气体排出表面的方向上流动，以便在炉中再循环燃烧废气；以及使另外的供气和再循环的燃烧废气部分与从燃料释放部分的燃料混合，使另外的供气、再循环的废气和燃料的混合物背离所述突出部和所述空气供应和气体排出表面流动。
81.如权利要求80所述的燃烧再循环方法，其特征在于还包括以下步骤通过所述多个气流孔的选择用作废气流动孔的至少一个气流孔从所述炉排出燃烧废气，其中，所述燃料释放部分的前端被一段所述突出部与所述空气供应和气体排出表面间隔开来。
全文摘要
一种进行再生燃烧的工业炉和燃烧器包括一储热件、一个设在储热件一端的转换机构和一个设在储热件另一端的燃烧口砖。燃烧口砖具有一个在一个空气供应和气体排出表面前方延伸的突出部。转换机构具有一个静止盘和一个可与静止盘滑动接触的转动盘。在运转中，向炉中供气的速度等于或大于从炉排出废气的速度。
文档编号F23L15/02GK1129781SQ9511849
公开日1996年8月28日 申请日期1995年10月13日 优先权日1994年10月14日
发明者三谷和久, 西山智彦, 田中良一 申请人:丰田自动车株式会社, 日本锅炉工业株式会社