引燃器的製作方法

2023-04-29 23:50:41 1

專利名稱：引燃器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於點燃可燃流體流的引燃器以及包括這種引燃器的燃燒器。
背景技術：
燃燒器已知可用於燃燒破壞流體流中的有害物質。燃燒可以通過明火式裝置或者輻射式燃燒裝置在燃燒室內進行。在如圖6中部分示出的明火式燃燒器50內，流體流52與燃料氣體58 —起作為混合物通過燃燒室56的入口討被引入。混合物由引燃器62中的引燃火焰60點燃並作為燃燒有害物質的明火64燃燒。引燃器62包括噴射管66，具有靠近燃燒室入口的一端用於引入燃料氣體，燃料氣體由點火器68點燃並隨後在混合物通過入口 M被引入燃燒室時點燃混合物。這種燃燒器50存在不少問題。相對於火焰64僅在一個位置設有引燃火焰60並且因此火焰的燃燒更容易在靠近引燃火焰的區域內實現，而在遠離引燃火焰的區域可能就無法實現或者無法充分地實現。由此，進入燃燒室內的混合物可能就無法完全燃燒，結果導致有害物質從燃燒器中被排出。而且，引燃器中的噴射管通常相對較細，並且因此燃料氣體被通過該管以細濃縮射流噴射，這就有可能會干擾火焰64，從而造成混合物的不完全燃燒。 如果設有多於一個入口(圖6中未示出)例如用於從多於一個有害物質來源引入流體流， 那麼對每一個入口都需要有引燃器，除上述問題以外還造成了額外費用。在如圖7所示的輻射式燃燒器70中，燃燒室72由圍繞的基本為圓柱形的多孔壁部74構成。燃料氣體76通過入口 80被引入外腔78並流過多孔壁部74。引燃器82生成引燃火焰84用於在壁部的內表面點燃燃料氣體以形成高溫反應區86。堰裝置88形成低溫液體90(通常是水)的堰用於溶解燃燒的流體流中的成分並且用於洗掉顆粒物。低溫液體還冷卻從燃燒器排出的流體以便於對其進行處置。含有至少一種有害物質的流體流92通過入口 94被引入燃燒室72內並且通過在壁部74的表面附近與來自高溫反應區86的氣體相接觸而燃燒。燃燒也可以通過由壁部74的相對表面生成並反射的熱量實現。EP0694735 中更加詳細地示出了一種輻射式燃燒器。燃燒器70會遇到很多問題。首先，火焰86在被充分點燃時是圓柱形，並且由於引燃火焰84僅被設置在一個位置，因此高溫反應區86的點燃在該區域內得到保證。火焰86 在壁部74遠離引燃器的區域可能就無法燃燒或者無法充分燃燒。壁部表面中沒有保持在高溫反應區的區域可能會易於沉積顆粒物從而對多孔壁部造成損壞。而且，冷卻塔附近會冷卻壁部74，特別是在壁部下部的表面。另外，不會從進一步用於冷卻燃燒室72的冷卻水中反射熱量。因此，流體流92的完全燃燒可能會隨著燃料/空氣混合物76的不完全燃燒而無法實現。另外，提供單一的相對高能量集中的火焰可能會破壞燃燒器脆弱的需要昂貴更換費用的多孔壁部
發明內容
本發明提供了一種用於點燃可燃流體流的引燃器，該引燃器包括用於將燃料氣體接收到引燃器內的入口 ；用於點燃燃料氣體的裝置；以及基本為環形的管路，沿環形範圍開有圓孔，用於從入口輸送燃料氣體並且使得在燃料氣體被點燃時生成環形的引燃火焰。從屬權利要求中定義了本發明其他的優選和/或可選內容。


為了更好地理解本發明，現在參照附圖介紹本發明僅作為示例給出的實施例，在附圖中
圖Ia示出了沿圖2中的線I-I截取的穿過引燃器的截面； 圖Ib示出了沿圖2中的線J-J截取的穿過引燃器的截面； 圖2示出了引燃器的正視圖，標出了截面線I-I和J-J ； 圖3示出了包括圖1中所示引燃器的明火式燃燒器； 圖4示出了包括圖1中所示引燃器的輻射式燃燒器； 圖5示出了包括圖1中所示引燃器的另一種明火式燃燒器； 圖6示出了現有技術中的明火式燃燒器； 圖7示出了現有技術中的輻射式燃燒器； 圖8和9示出了與燃燒器中的堰裝置整體製成的另一種引燃器。
具體實施例方式參照圖la，Ib和2，示出了用於點燃可燃流體流的引燃器10。引燃器包括入口 12， 入口 12可以包括用於將燃料氣體14接收到引燃器內的文氏管裝置，燃料氣體包括燃料和空氣/氧氣的混合物。點火裝置16例如火花點火器或點火電極被設置用於點燃燃料氣體 14。基本為環形的管路18沿環形範圍開口形成圓孔20。管路18從入口向圓孔輸送燃料氣體。在流出圓孔20的燃料氣體被點燃時，沿管路徑向生成連續的環形引燃火焰。環形管路如圖所示為圓形，但是也可以被成形為其他形狀例如正方形、矩形或六邊形。在此，環形管路通過360度地輸送燃料氣體並允許氣體從入口流動，以使得在將其點燃時生成環形的火焰。類似地，生成的環形火焰不必為環形，而是可以改為基本對應於管路的形狀。例如，如果管路是矩形，那麼即可生成基本為矩形的火焰。如圖la，Ib和2中所示的管路沿其環形範圍開有圓孔20。孔延伸通過360度以允許燃料氣體從管路近似等量地圍繞其圓周流動。確定孔的尺寸以確保等流量的燃料氣體被圍繞圓周分配以生成穩定的火焰。燃料氣體通常包含燃料例如烴類和氧氣或空氣的混合物。如圖1和2中所示，管路18沿徑向內部的環形範圍開口以使得圓孔20徑向向內。 在通過點火裝置16點燃燃料氣體14時，在管路中徑向向內地生成環形的引燃火焰用於圍繞要被點燃的流體流。在其他的設置方式中，管路可以沿軸向開口，例如在圖2中面朝上的表面上開口或者從頁面向外開口。儘管生成的引燃火焰為環形，但是只需要一個點火器16，原因在於一旦在點火器區域內點燃火焰，火焰就可以輕易地圍繞引燃器的圓周擴散。因此，點火裝置16如圖所示被設置在引燃器圓周內的單個位置並且在使用時點燃燃料氣體以形成連續的環形引燃火焰。引燃火焰可能在點燃之後並不始終都是完整的環形，原因在於燃料氣體的流量可能不會圍繞圓周完全等量地分配或者流體流偶爾可能會熄滅部分環形火焰。但是，通常在使用中引燃器都能夠生成連續的環形引燃火焰。檢測或測量裝置可以圍繞引燃器間隔設置用於檢測或測量引燃器的特性例如火焰的存在性或者燃料氣體的流量或壓力。這樣的測量裝置可以反饋至用於引燃器的可以被連接至燃料氣體供給閥或點火裝置的控制裝置。圖1 Ib和2中基本為環形的管路18包括用於從入口 14接收燃料氣體的充氣室 22以及用於從充氣室向圓孔20輸送燃料氣體以形成連續環形引燃火焰的圓形通道M。在使用中充氣室22圍繞管路18的環形範圍在等壓下基本等量地分配燃料氣體以使得在被點燃時連續的環形引燃火焰以大致相同的強度和尺寸基本上均勻地圍繞管路的環形範圍燃燒。這種設置方式有助於生成環形和完整的引燃火焰。管路18內的氣體壓力可以在接近入口 12的區域內達到最大。所以，離開圓孔20 的氣體量可以在入口附近達到最大並且因此環形火焰可以在入口 12附近達到最大。如上所述的充氣室裝置用於圍繞管路等量地分配氣體。另外可以看出入口 12並未與通道部分 M對齊。相反通過入口進入的氣體在通過圓孔離開引燃器之前必須沿曲折的路徑流動。用這種方式，如圖Ia和Ib中所示的與入口相對的充氣室表面以及擋板的上表面就用作燃料氣體流動的擋板。引燃器可以由單片或者隨後被固定在一起的兩片或多片金屬材料模製而成。通道部分M或者引燃器中與引燃火焰接觸或緊密地靠近的其他部分可以由耐熱或耐火材料例如陶瓷材料或金屬譬如不鏽鋼構成。優選的要避免金屬表面與引燃火焰相接觸，原因在於這樣可能會生成不合需要的氮氧化物。在使用時，燃料氣體被引入管路22並圍繞管路輸送以使其能夠從圓孔20流出。 在建立起通過孔的流動之後，點火裝置16點燃燃料氣體，從而生成從孔徑向向內延伸並且基本為環形結構的引燃火焰。向管路內引入燃料氣體的速率以及孔的尺寸被選擇用於降低向充氣室22內逆燃的可能性。在這方面，火焰速度應該小於燃料氣體的前進速度。火焰速度就是火焰向其源燃料和氧化劑返回的速度。前進速度就是基本上沿徑向向內的方向輸送氣體通過孔並且在速率上應該大於火焰速度的速度。在氣體混合物離開孔時，它會擴散開 (扇狀)，由此減小前進速度。前進速度與火焰速度相等的固定區域因此就恰好在孔的出口以外。如果製成引燃器主體部分的材料是金屬，那麼例如由陶瓷製成的耐火部分可以被設置在孔20的區域內。引燃器在該實例中包括第一或下方的引燃器面板116，其和第二或上方的引燃器面板117 —起形成了充氣室22、通道部分M和圓孔20。第一和第二引燃器面板可以通過任意合適的方式例如螺栓被固定在一起。墊片121被圍繞引燃器面板間隔設置，用於將第一引燃器面板與第二引燃器面板隔開。墊片確保通道部分M和圓孔20得以圍繞引燃器被準確和均勻地成形。在該實例中為點火電極的點火裝置16延伸穿過第一引燃器面板的壁部並通過鍛造系統被製成為不透氣的。點火電極伸入圓孔內以在燃料氣體流過孔時提供點火源。入口 12被成形在第一引燃器面板116內，可以用接頭鎖緊螺母部件將其密封。明火式燃燒器27包括圖3中部分示出的引燃器10。為了簡單起見，在圖3中並未詳細示出引燃器10。
流體流四與燃料氣體35 —起作為混合物通過燃燒室33的入口 31被引入。混合物由引燃器10中的引燃火焰37點燃並作為燃燒有害物質的明火39燃燒。儘管在圖3中僅示出了火焰37中的半圓形部分，但是引燃火焰37是環形並且因此在流體流和燃料氣體的混合物通過入口 31進入燃燒室33時圍繞流體流和燃料氣體的混合物。如本文中所用的術語「水平引燃器」被用於描述圖示的裝置，其中引燃器基本上垂直於進入燃燒器內的氣流方向延伸。通常燃燒器如圖所示為立式，並且在此情況下引燃器通常是水平的。因此，混合物被從所有側面側向暴露給引燃火焰，從而確保了混合物的相對完全燃燒。這種設置方式構成了對上述現有技術的改進，在現有技術中只有靠近引燃火焰的流體流部分可以穩定地燃燒。另外，由於圓孔20相對較大並且火焰因此是低能量分布的火焰，所以流過孔的燃料氣體不會明顯地幹擾主火焰39。參照圖4，示出了包括引燃器10的輻射式燃燒器沈，用於從流體流觀中去除有害物質。燃燒器沈包括燃燒區域，燃料氣體可以在其中燃燒以用於使流體流燃燒。在這種設置方式中，燃燒區域由被基本為圓柱形的壁部32圍繞的腔室30 構成。壁部32是多孔的以允許燃料氣體由此通過進入燃燒室內用於在壁部的內表面上燃燒。燃料氣體34通過入口 38被引入外腔室36並流過壁部32。壁部可以構成直圓柱體、橢圓柱體、拋物柱體或雙曲柱體，以使壁部形成燃料氣體34可以在其上燃燒徑向向內輻射熱量並使流體流燃燒的表面。還應該理解引燃器10被設置為遠離燃燒器空間有限的頂部或頭部。堰裝置44形成低溫液體46(通常是水)的堰用於溶解燃燒的流體流中的成分並且用於洗掉顆粒物。低溫液體還冷卻從燃燒器排出的流體以便於方便地對其進行處置。引燃器10在圖4中以簡化形式示出並且位於壁部36下方以及燃燒室30和堰裝置44之間。在使用時，引燃器10生成環形火焰40，不過在圖4中僅示出了環形火焰的半圓形部分。引燃火焰40在壁部的內表面上點燃燃料氣體以形成火焰42。含有至少一種有害物質的流體流28通過入口 48被引入燃燒室30內並且通過在壁部74的表面附近與高溫反應區42相接觸而燃燒。引燃器10被設置為使得在被點燃時連續的環形引燃火焰40和基本為圓柱形的壁部32沿其各自的環形範圍接近，從而使得流過基本為圓柱形的壁部的燃料氣體34能夠被有效地點燃並且保持表面上的火焰。由於環形引燃火焰40確保了火焰42下部所有的圓周範圍都被點燃並保持燃燒，因此壁部32整個內表面上的燃料氣體34的燃燒就得以增強。另外，引燃器10被設置為使得在被點燃時連續的環形引燃火焰40熱隔離主燃燒反應區42的底部免受由堰裝置上流過的相對低溫液體46產生的冷卻效果的影響。因此，得以在反應區42底部更加有效地生成熱量，從而在最接近堰的底部改善來自於燃燒室的排放，例如一氧化碳和烴類(CxHy)排放。表1示出了在測試本發明實施例時觀測到的改進。表 權利要求
1.一種用於點燃可燃流體流的引燃器，所述引燃器包括用於將燃料氣體接收到引燃器內的入口 ；用於點燃燃料氣體的裝置；以及基本為環形的管路，沿環形範圍開有圓孔，用於從入口輸送燃料氣體並且使得在燃料氣體被點燃時生成環形的引燃火焰。
2.如權利要求1所述的引燃器，其中所述管路沿徑向內部的環形範圍開口以使得在燃料氣體被點燃時在管路中徑向向內地生成環形的引燃火焰。
3.如權利要求1或2所述的引燃器，其中在被點燃時，所述引燃火焰圍繞引燃器的環形範圍是連續的。
4.如以上任意一項權利要求所述的引燃器，其中所述點火裝置由火花點火器構成。
5.如以上任意一項權利要求所述的引燃器，其中點火裝置由單個點火器構成並且在使用時點燃燃料氣體以形成連續的環形引燃火焰。
6.如以上任意一項權利要求所述的引燃器，其中基本為環形的管路包括用於從入口接收燃料氣體的充氣室以及用於從充氣室輸送燃料氣體以構成連續的環形引燃火焰的圓形通道。
7.如權利要求6所述的引燃器，其中在使用中充氣室圍繞管路的環形範圍以基本相等的壓力分配燃料氣體以使得在被點燃時連續的環形引燃火焰基本上均勻地圍繞管路的環形範圍燃燒。
8.一種用於從流體流中去除有害物質的燃燒器，所述燃燒器包括燃燒區域，燃料氣體可以在其中燃燒以用於使流體流燃燒；以及如權利要求1至7所述的引燃器，用於點燃燃燒室內的燃料氣體。
9.如權利要求8所述的燃燒器，其中所述燃燒區域由腔室構成，具有圍繞的基本為圓柱形的壁部，用於經壁部將燃料氣體引入燃燒室內以在由引燃器點燃時在所述壁部的表面上燃燒，從而能夠使流過所述腔室的流體流燃燒。
10.如權利要求9所述的燃燒器，其中所述引燃器被設置為使得在被點燃時環形的引燃火焰和壁部沿其各自的環形範圍接近，從而使得流過壁部的燃料氣體能夠被有效地點燃並且保持表面上的火焰。
11.如權利要求10所述的燃燒器，包括位於燃燒室下遊的堰裝置，用於接收燃燒的燃料流，其中引燃器被設置為使得在被點燃時環形的引燃火焰熱隔離基本為圓柱形的壁部免受堰裝置上流過的相對低溫液體的影響。
12.如權利要求8至11中的任意一項所述的燃燒器，所述燃燒區域包括燃燒室上遊的入口，用於將流體流和燃料氣體作為混合物引入燃燒區域內。
13.如權利要求12所述的燃燒器，其中所述混合物在所述入口處由在基本為圓柱形的壁部表面上形成的火焰點燃。
14.如權利要求13所述的燃燒器，其中所述引燃器位於基本為圓柱形的壁部和入口之間，用於在入口處點燃混合物以及在基本為圓柱形的壁部表面上點燃燃料氣體。
15.如權利要求8所述的燃燒器，其中所述燃燒區域包括燃燒室上遊的入口，用於將流體流和燃料氣體作為混合物引入燃燒區域內，並且所述引燃器被設置為使得在被點燃時環形引燃火焰圍繞要被燃燒的混合物。
16.如權利要求14所述的燃燒器，其中包括通往燃燒室的多個入口，用於將多股流體流和燃料氣體作為相應的混合物引入燃燒室內，並且所述引燃器被設置為使得在被點燃時環形引燃火焰圍繞要被燃燒的混合物，從而使得所有的混合物都能夠由所述引燃器點燃。
17.如權利要求11或12所述的燃燒器，其中堰裝置的一部分與引燃器整體形成，並且其中引燃器包括可關閉通道，在打開時用於清洗引燃器的水流過所述通道並在堰上流動， 並且在關閉時引燃器能夠形成所述環形火焰。
全文摘要
示出了一種用於點燃可燃流體流的引燃器(10)。引燃器包括用於將包括燃料和空氣/氧氣混合物的燃料氣體(14)接收到引燃器內的入口(12)。點火裝置(16)例如火花點火器或點火電極被設置用於點燃燃料氣體(14)。基本為環形的管路(18)沿環形範圍開口形成圓孔(20)。管路(18)從入口向圓孔輸送燃料氣體。在流出圓孔(20)的燃料氣體被點燃時，沿管路徑向生成連續的環形引燃火焰。
文檔編號F23G7/06GK102317685SQ201080007435
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月21日 優先權日2009年2月11日
發明者D. 斯坦頓 G. 申請人:愛德華茲有限公司