具有有孔火焰保持器的预混燃料燃烧器的制造方法_5

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物C〇2和出0。在另一个实施例中,保持燃烧反应208的主要部分可包括将至少80 %消 耗的燃料在穿孔116内转化为燃烧产物C〇2和出0。在另一个实施例中,保持燃烧反应208的主 要部分可包括将至少98 %消耗的燃料在穿孔116内转化为燃烧产物C〇2和出0
[0116] 保持燃烧反应208的主要部分可包括支撑燃烧,使得来自有孔火焰保持器的输入 表面118且朝向阻焰器111的可见火焰延伸部208p在距离方面小于有孔反应保持器102的厚 度Trh。在另一个实施例中,保持燃烧反应208的主要部分可包括支撑燃烧,使得来自有孔火 焰保持器的输出表面120且背离阻焰器111的可见火焰延伸部208d在距离方面小于有孔反 应保持器102的厚度Trh的Ξ分之一。在另一个实施例中,保持燃烧反应208的主要部分可包 括支撑燃烧,使得来自有孔火焰保持器的输出表面120且背离阻焰器111的可见火焰延伸部 208d在距离方面小于有孔反应保持器102的厚度Trh。
[0117] 参见图7B,根据一个实施例,烙炉701还可包括由烙炉主体104限定的烙炉壁106, 所述烙炉壁106限定具有横向范围W的燃烧体积108。有孔反应保持器102可具有由外周壁 122限定的横向范围Wrh。有孔反应保持器102的横向范围Wrh可实质上等于燃烧体积108的横 向范围W。
[0118] 参见图7A,烙炉700还可包括由烙炉主体104限定的烙炉壁106,所述烙炉壁106限 定具有横向范围w的燃烧体积108。有孔反应保持器102可具有由外周壁122限定的横向范围 Wrh。有孔反应保持器102的横向范围Wrh可小于燃烧体积108的横向范围W。有孔反应保持器 102的外周壁122与燃烧体积108的壁106之间的区域,可被选择为允许烟气712从阻焰器111 与有孔反应保持器102之间的区域远侧的燃烧体积108的区域,自然循环到阻焰器111与有 孔反应保持器102之间的燃烧体积108的区域。
[0119] 预混室107可被构造成输出燃料和空气,使得当燃料和空气穿越阻焰器111与有孔 反应保持器102之间的距离化时,烟气712被夹带在氧化剂-燃料混合物流112中。
[0120] -个实施例还可包括由烙炉主体104限定的烙炉底132。支撑结构708可被构造成 从燃烧体积底面132支撑有孔反应保持器102。
[0121] 有孔反应保持器102可包括多个区段102曰、102b、102c、102d。有孔反应保持器区段 支撑结构702可包括在内,并且被操作地联接到有孔反应保持器支撑结构708。有孔反应保 持器区段支撑结构702可被构造成支撑形成有孔反应保持器102的区段102a、102b、102c、 102d〇
[0122] 有孔反应保持器区段支撑结构702可包括金属超合金。例如,有孔反应保持器区段 支撑结构702可包括铭儀铁合金。在另一个实施例中,有孔反应保持器支撑结构708可包括 耐火砖。
[0123] 根据一个实施例,烙炉700、701还可包括限定烙炉壁106的烙炉主体104,所述烙炉 壁包括非金属耐火材料;W及设置在有孔反应保持器外周表面122与烙炉壁106之间的多个 福射区段工作流体管710。有孔反应保持器可被构造成发出热福射124W加热所述多个福射 区段工作流体管710和烙炉壁106。在另一个实施例(未示出)中,烙炉主体104可包括"水 壁",其包括用于使工作流体在壁中循环的管。该方法对于大型应用诸如发电中使用的水管 式锅炉而言是典型的。
[0124] 图8为根据一个实施例的包括从烙炉壁106支撑的有孔反应保持器支撑结构708的 烙炉800的侧面剖视图。
[0125] 包括从烙炉壁106支撑的有孔反应保持器支撑结构708的烙炉800,还包括限定烙 炉壁106的烙炉主体104。有孔反应保持器支撑结构708可从烙炉壁106支撑。
[0126] 有孔反应保持器支撑结构708可限定孔802,所述孔802被选择为允许烟气712从阻 焰器111与有孔反应保持器102之间的区域远侧的燃烧体积108的区域,自然循环到阻焰器 111与有孔反应保持器102之间的燃烧体积108的区域。根据一个实施例,预混室107W氧化 剂-燃料混合物流804的形式输送氧化剂-燃料混合物,所述氧化剂-燃料混合物流804既非 汇聚的,也非发散的,而是竖直地流动到有孔反应保持器102。根据一个实施例,通过可操作 地联接在氧化剂源105与预混室107之间的累806,将氧化剂源105输送到预混室107。
[0127] 图9A为根据一个实施例的燃烧系统900的概略图示。根据一个实施例,燃烧系统 900包括加热设备902W便预热有孔反应保持器102并预热氧化剂-燃料混合物流112。有孔 反应保持器102可对齐W跨越输入表面118(包括多个穿孔116)接收氧化剂-燃料混合物流 112。有孔反应保持器102被构造成在加热设备902预热有孔反应保持器102之后,支撑所述 多个穿孔116中的氧化剂-燃料混合物流112所支撑的燃烧反应。燃烧系统900也可包括阻焰 器111,所述阻焰器111靠近燃烧体积底面132并且任选地联接到预混室903。预混室903可被 构造成对使用任选的控制电路904将燃料和氧化剂选择性地喷射到预混室903中作出响应, 接收燃料源103和氧化剂源105。例如,控制电路904可W被可操作地联接到阀908和鼓风机 910,W便选择性地控制喷射到预混室903中的燃料和氧化剂的体积。根据一个实施例,预混 室903从燃料入口 127和氧化剂入口 129接收燃料,所述燃料入口 127和氧化剂入口 129被构 造成预混氧化剂和燃料,如图1C和对应说明中所述,例如,氧化剂和燃料在一对反向旋转满 流137中混合。根据一个实施例,氧化剂入口 129W-定角度终止,从而将进入燃料和氧化剂 引导到预混室903中并远离预混室903的开口905, W改善燃料和氧化剂的混合并且去除和/ 或破坏燃料和氧化剂之间的任何化ylor层。
[01%]根据一个实施例,燃烧系统900也可包括管道907、累909和管道911,W便使烟气从 排气烟道134再循环到燃烧体积108中W进行下列中的一者或多者:预热氧化剂-燃料混合 物流112,稀释氧化剂-燃料混合物流112,W及燃烧烟气内的剩余可燃物。
[0129] 图9B为根据一个实施例的包括预混燃料和氧化剂源920的燃烧系统901的概略图 示。预混燃料和氧化剂源920可为燃料和氧化剂源。预混燃料和氧化剂源920被构造成将预 混的氧化剂-燃料混合物流922输出到燃烧体积108中。有孔反应保持器102包括输入表面 118,所述输入表面118对齐W接收预混的燃料和空气流。有孔反应保持器102包括多个穿孔 116,所述多个穿孔116具有跨越输入表面118分布的开口,所述多个穿孔被共同构造成支撑 燃烧反应。
[0130] 预混燃料和氧化剂源920可包括预混室914、被构造成将燃料输出到预混室914中 的燃料喷嘴126W及被构造成将燃烧空气喷射到预混室914中的空气通道916。空气通道916 可W多种角度直接联接到预混室914, W保持喷射到燃料和氧化剂源920中的燃料与氧化剂 之间的混合物,同时为混合物赋予向前动量。例如,空气通道916可W相对于预混室914的纵 向轴线成30度入射角、45度入射角、90度入射角连接预混室914。换句话讲,根据一个实施 例,空气通道916可W相对于预混室914的纵向轴线成0-90度之间的角度倾斜。阻焰器918可 被构造成阻止向预混燃料和氧化剂源920内的火焰逆燃。
[0131] 根据一个实施例,有孔反应保持器102设置在离阻焰器918的第一距离化,该距离 足W阻止阻焰器918的福射加热,所述福射加热可降低阻焰器918在阻止向预混室914内的 火焰传播方面的有效性。
[0132] 根据一个实施例,有孔反应保持器102远离燃烧体积108的壁106设置。有孔反应保 持器102离燃烧体积108的壁的间距为如下两者间的自然烟气循环712提供通道:从有孔反 应保持器102的输出表面120上方的燃烧体积一部分,到预混燃料和氧化剂源920与有孔反 应保持器102的输入表面118之间的燃烧体积108-部分。预混燃料和氧化剂源920被构造成 输出氧化剂-燃料混合物流922,所述氧化剂-燃料混合物流922被选择为在到达有孔火焰保 持器的输入表面118之前,至少部分地夹带循环的烟气712。
[0133] 参见图9A和9B,燃烧系统900、901可任选地包括被操作地联接到加热设备902的控 制电路904,所述控制电路904被构造成使加热设备902操作。
[0134] 控制电路904还可包括被操作地联接到控制电路904的热传感器906,所述热传感 器906被构造成检测有孔反应保持器102的溫度。控制电路904可被构造成响应于来自热传 感器906的输入,控制加热设备902。控制电路可被构造成使加热设备902保持有孔反应保持 器102的温度。
[0135] 燃料控制阀908可包括在内并被构造成控制从燃料源103到燃料和氧化剂源920的 燃料流,所述燃料控制阀被操作地联接到控制电路904。
[0136] 控制电路904还可包括被操作地联接到控制电路904的热传感器906,所述热传感 器906被构造成检测有孔反应保持器102的溫度。燃料控制阀908可被构造成控制从燃料源 103到燃料和氧化剂源920的燃料流,所述燃料控制阀被操作地联接到控制电路904。控制电 路904可被构造成响应于来自热传感器906的输入,控制燃料控制阀908。控制电路904可被 构造成控制燃料控制阀908W保持有孔火焰保持器102的操作溫度。控制电路可被构造成控 制加热设备902W将有孔反应保持器10巧日热到操作溫度,然后再控制燃料控制阀908W使 氧化剂-燃料混合物流112、922输出到有孔反应保持器102。
[0137] 鼓风机910可包括在内并被操作地联接到控制电路904,并且被构造成使空气强制 通过预混燃料和氧化剂源920。
[0138] 控制电路904还可包括氧传感器912,所述氧传感器912被设置成检测排气烟道134 中的氧浓度并且被操作地联接到控制电路904。
[0139] 当考虑在输入表面118处引入之前不充分混合燃料和氧化剂相关的潜在后果时, 预混燃料和氧化剂源920的运种构型可特别有利。例如,不充分混合燃料和氧化剂可导致保 持纯燃料与氧化剂之间的化ylor层。如上所述,未混合的纯燃料的引入,即使量很少,也可 升高燃烧反应的溫度,从而导致NOx副产物增多。根据一个实施例,通过从预混室914的相同 侧引入氧化剂和燃料,可在将氧化剂-燃料混合物流112、922输送到有孔反应保持器102进 行燃烧之前完全破坏化y lor层。
[0140] 参见图10,根据一个实施例,加热设备902可包括火焰保持器1002,所述火焰保持 器1002被构造成支撑火焰1004,所述火焰1004被设置成加热有孔反应保持器102。
[0141] 预混室107可被构造成从氧化剂源105接收氧化剂并从燃料源103接收燃料,并且 可被构造成预混燃料和氧化剂W通过阻焰器111将氧化剂-燃料混合物流112输送到有孔反 应保持器102。
[0142] 加热设备1000还可包括控制电路904和火焰保持器致动器1006,所述火焰保持器 致动器1006被操作地联接到控制电路904和火焰保持器1002。控制电路904可被构造成当有 孔火焰保持器102处于操作溫度时,促使火焰保持器致动器1006使火焰保持器1002不保持 火焰1004。<
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