用于电辅助启动的燃烧系统和方法
【专利说明】用于电辅助启动的燃烧系统和方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年5月10日提交的名称为“COMBUST1N SYSTEM AND METHODFOR ELECTRICALLY ASSISTED START_UP(用于电辅助启动的燃烧系统和方法)”的美国临时专利申请N0.61/822，201的优先权权益，所述临时专利申请在不与本文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，燃烧系统包括电荷源和启动燃烧保持器，该电荷源被配置成向燃烧流体施加电荷，该启动燃烧保持器被配置成在燃烧系统低于预定温度阈值时吸引电荷和保持火焰以及在燃烧系统高于预定温度阈值时不保持火焰。保持电压源可被操作地联接到启动燃烧保持器并且被配置成将启动燃烧保持器基本上保持在电荷吸引电压电势。冷却器可被操作地联接到启动燃烧保持器。
[0004]燃烧系统可被配置成在燃烧系统高于预定温度阈值时支持燃烧反应。例如，远侧有孔火焰保持器可被配置成在燃烧系统高于预定温度阈值时保持燃烧反应。
[0005]根据实施例，操作燃烧系统的方法包括操作电荷源以向燃烧反应物施加电荷，用燃烧反应物支持燃烧反应使得燃烧反应携带由燃烧反应物携带到该燃烧反应的电荷，以及向启动燃烧保持器施加保持电压的步骤。由燃烧反应物和燃烧反应携带的电荷被电吸引到由启动燃烧保持器携带的保持电压，使得响应于将电荷吸引到启动燃烧保持器而在邻近启动燃烧保持器的位置处保持燃烧反应。在启动位置处，燃烧反应可预先加热远侧定位的有孔燃烧反应保持器。在有孔燃烧反应保持器被预先加热之后，燃烧反应可从启动燃烧保持器中释放。
[0006]根据实施例，操作燃烧系统的方法包括操作电荷源以向燃烧反应施加电荷以及向启动燃烧保持器施加保持电压的步骤。由燃烧反应携带的电荷被电吸引到由启动燃烧保持器携带的保持电压，使得响应于将电荷吸引到启动燃烧保持器而在邻近启动燃烧保持器的位置处保持燃烧反应。在启动位置处，燃烧反应可预先加热远侧定位的有孔燃烧反应保持器。在有孔燃烧反应保持器被预先加热之后，燃烧反应可从启动燃烧保持器中释放。
【附图说明】
[0007]图1为根据实施例的被配置用于电辅助启动的燃烧系统的示意图。
[0008]图2为根据另一个实施例的被配置用于电辅助启动的燃烧系统的框图。
[0009]图3为根据另一个实施例的被配置用于电辅助启动的燃烧系统的示意图。
[0010]图4为根据另一个实施例的被配置用于电辅助启动的燃烧系统的示意图。
[0011]图5为根据实施例的示出了在启动状态期间的燃烧器的操作的示意图。
[0012]图6为根据实施例的示出了在操作状态期间的燃烧器的操作的示意图。
[0013]图7为根据实施例的示出了用于电辅助启动远侧火焰保持器的方法的流程图。
[0014]图8为根据另一个实施例的示出了用于电辅助启动远侧火焰保持器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]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。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可采用其他实施例和/或可进行其他更改。
[0016]图1为根据实施例的被配置用于电辅助启动的燃烧系统100的示意图。燃烧系统100包括电荷源102和启动燃烧保持器106，该电荷源102被配置成向燃烧流体104施加电荷，该启动燃烧保持器106被配置成在燃烧系统100低于预定温度阈值时吸引电荷和保持火焰以及在燃烧系统100高于预定温度阈值时不保持火焰。
[0017]—般而言，低于温度阈值的温度可对应于系统启动或可对应于系统闲置状态。高于温度阈值的温度对应于燃烧系统(燃烧室)的正常操作温度。
[0018]燃烧系统100可被配置成支持无火焰燃烧反应，可经认证支持举升位置燃烧反应，并且可经认证在燃烧系统100高于预定温度阈值时支持低氮氧化物(NOx)输出燃烧反应。
[0019]除此之外或作为另外一种选择，升高的火焰保持器108可被配置成在燃烧系统100高于预定温度阈值时保持燃烧反应。升高的火焰保持器108可包括限定延伸穿过主体的多个穿孔的主体、高温陶瓷蜂窝结构、堇青石蜂窝结构、氧化铝蜂窝结构和/或具有方形截面尺寸为约1.99mm到5mm的通道的陶瓷蜂窝结构。升高的火焰保持器108可包括厚度为约0.5英寸到4英寸的蜂窝结构板。根据另一个实施例，升高的火焰保持器108可包括厚度为约2英寸的蜂窝结构板。
[0020]如上所述，高于温度阈值的温度对应于一个或多个火焰保持器外围的燃烧系统的正常操作温度。预定温度阈值可基本上由系统特定的额定燃烧温度组成，高于该额定燃烧温度6西格玛或其他火焰稳定可靠性经认证用于不由启动燃烧保持器106保持的燃烧反应。在其他实施例中，预定温度阈值可基本上由对封装燃烧器或锅炉型号的评级组成。例如，认证可由锅炉或燃烧器制造商、系统认证工程师、或锅炉或燃烧器操作者提供。在一些实施例中，预定温度阈值是作为数据承载于非瞬时性计算机可读介质上的系统控制程序值。根据实施例，用户界面包括温度阈值选择器，该温度阈值选择器被配置用于供操作工程师选择。
[0021]冷却燃烧系统100 (在低于预定温度阈值的温度下)可暗示，系统(包括烟气循环，如果有的话)的温度对于燃烧来说太低而不能可靠地持续燃烧和/或对于燃烧反应来说太低而不能实现清洁燃烧。相比之下，“热”燃烧系统100 (在高于预定温度阈值的温度下)通常可被认为是在特定调节过程中处于至少暂时的稳态或伪稳态的热输出中。在许多燃烧系统中，热燃烧系统100可接近绝热火焰温度减去与从燃烧反应到散热器(诸如蒸汽管、处理器、热交换器或壳体)的热传递对应的温度差。
[0022]燃烧流体104可包括在不同位置处的燃料流、火焰、燃烧空气和烟气。如上所述，将电荷添加到燃烧流体。在一些实施例中，将电荷添加到燃烧流体的特定部分，并且带电部分将电荷传递到火焰。在一些实施例中，在一个或多个特定位置处添加电荷并且经过的燃烧流体的部分根据火焰位置而变化。
[0023]燃烧系统100可包括保持电压源110，该保持电压源110被操作地联接到启动燃烧保持器106并且被配置成将启动燃烧保持器106基本上保持在电荷吸引电压电势。保持电压源110可包括对应于电压接地点的电气节点和被配置成输出与施加于燃烧流体104的电荷极性相反的电压的电压源。保持电压源110可被配置成使启动燃烧保持器106保持在当燃烧系统100低于预定温度阈值时足以保持火焰的电压电势。
[0024]电子控制器(未示出)可被操作地联接到保持电压源110以及被配置成控制施加于启动燃烧保持器106的保持电压。被操作地联接到电子控制器并且被配置成感测燃烧体积属性的传感器(未示出)可被操作地联接到电子控制器。电子控制器可被配置成响应于来自传感器的反馈控制由充电电压源输出到电荷源102的电压。传感器可包括温度传感器。据发现，电子控制器为可选的。
[0025]燃料喷嘴112可被配置成输出燃料流(在图1中标记为104)。燃料阀114可被操作地联接到燃料喷嘴112并且被配置成控制燃料流量。在一种操作模式下，燃料阀114被配置成使得，当燃烧系统100处于启动模式(低于温度阈值)时来自燃料喷嘴112的燃料流速度不足以将火焰从启动燃烧保持器106吹熄，而当燃烧系统100处于操作温度(高于温度阈值)下时该燃料流速度足以将火焰从启动燃烧保持器106吹熄。
[0026]电子控制器(未示出)可被操作地联接到燃料阀114。电子控制器可被配置成控制由燃料喷嘴112输出的燃料流速。被操作地联接到电子控制器并且被配置成感测燃烧体积属性的传感器可被操作地联接到电子控制器，并且电子控制器可被配置成响应于来自传感器的反馈控制由燃料喷嘴112输出的燃料流速。传感器可包括温度传感器。
[0027]电荷源102可被配置成向具有一定电荷浓度或密度的燃烧流体104施加电荷，该电荷浓度或密度在燃烧系统100低于预定温度阈值时足以使火焰被启动燃烧保持器106保持而在燃烧系统100高于预定温度阈值时不足以使火焰被启动燃烧保持器106保持。
[0028]根据实施例，启动燃烧保持器106被配置成在燃烧系统100启动过程期间稳定地保持火焰，并且在启动过程完成之后不保持火焰。实验发现，使启动火焰保持器冷却允许容易地调整火焰举升特征。
[0029]图2为根据另一个实施例的被配置成用于电辅助启动的燃烧系统200的框图。燃烧系统200包括被操作地联接到启动燃烧保持器106的冷却器202。如图2所示，启动燃烧保持器106可被称为近侧保持器。根据实施例，启动燃烧保持器106可包括引火燃烧器(未示出)中的全部或部分。冷却器202可被配置成向启动燃烧保持器106施加在燃烧系统200低于预定温度阈值时足以使得启动燃烧保持器106保持火焰的冷却，可被配置成增加暖机循环期间启动燃烧保持器106保持火焰的那部分时间，以及可被配置成升高燃烧体积温度，启动燃烧保持器106在此温度下保持火焰。冷却器202可包括被操作地联接到冷却器202和