[发明专利]用于低CO和NOx排放燃烧器的具有燃烧室的热交换器元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有燃烧室的热交换器元件，用于锅炉和采暖设备的热交换器。更具体的说本发明涉及一种具有燃烧室和CO和Nox的形成很少的大负载预混合型燃烧器的热交换器元件。

背景技术

向外弯曲或具有脊部的预混合型燃烧器膜片，例如本申请人在WO2004/092647中记载的，尤其是具有双脊部的燃烧器膜已经被证明在大负载预混合型设备中非常有效。向外弯曲的燃烧器表面和具有脊部的燃烧器表面产生的火焰模式由横向延伸的火焰前缘限定。这些燃烧器膜被设计用于大负载燃烧并产生CO和Nox很少。然而，当这些燃烧器安装在燃烧室中时，仍然会由于燃烧室中可利用的燃烧容积和/或燃烧室的内部设计而达到较高水平的CO和NOx。当火焰直接接触冷表面时会产生高的CO值，从而过早的结束燃烧反应。在大多数现有技术热交换器的V型燃烧空间中，V型火焰直接在V型燃烧空间的冷壁面上燃烧。在这样的V型燃烧空间里，在顶部直接在燃烧器火焰之外总会产生死区。另一方面，当例如由不规则形状燃烧空间(死角)引起的热烟气的二次循环导致的烟气过热时，会产生高的NOx值。因此，这些限制阻碍了燃烧室的紧凑性，不管燃烧器膜紧凑与否。

想要得到这样一种燃烧室，其中在可达到的最小体积中确保完全燃烧，而不生成不想要的燃烧产物。

发明内容

本发明一方面提供一种新型热交换器元件，其包括一个具有向外弯曲或具有脊部的燃烧器表面的预混合型燃烧器。优选地，预混合型燃烧器为金属制预混合型燃烧器，更为优选地，该预混合型燃烧器为金属纤维预混合型燃烧器。优选地，燃烧器表面按照WO 2004/092647成型，但类似的燃烧器膜形状也是可以的。该热交换器元件进一步包括燃烧室。该燃烧室在一侧由燃烧器限制边界，并且进一步由水冷金属壁构成，该水冷金属壁先变宽后变窄至通常的热交换器元件的宽度。这为完全燃烧创造了足够的空间，从而实现了NOx和CO的低排放。

向外弯曲的燃烧器表面和具有脊部的燃烧器表面产生的火焰模式由横向延伸的火焰前缘限定。优选地，在燃烧室的第一部分(直接位于燃烧器的后面)，燃烧室沿火焰形状张开。优选地，在横向火焰前缘后端的水平面上，燃烧室向下变窄，优选地是逐渐变窄，至惯常换热器元件烟气道的宽度。这样横向火焰前缘和热烟气与冷却的侧壁完美的对准，而不产生可能发生二次循环的死角，并且避免了导致燃烧反应的过早结束的火焰在水冷金属壁上的直接燃烧。

作为优选的实施方式，燃烧室具有一个郁金香形的或水滴状的截面，更优选地是准循火焰模式并使火焰平均地弯曲，不产生突然的变化。由于避免了死角和/或二次循环，这种燃烧室宽度在下游方向上的平滑过渡在燃烧室中的可达到的最小体积内提供完全燃烧。

优选地，本发明的热交换器元件由铝或铝合金制造而成。

当描述本发明的热交换器元件时，除非在文中有另外的指示，涉及的术语按以下定义解释：

在此使用的术语“横向”(lateral)，应被理解为当面向截面时相对于中线的侧面，中线位于中心部。

术语“弯曲的”应被理解为无角部的弯曲，术语“具有脊部”应被理解为包含至少一个突起。

附图说明

图1为本发明的一种热交换器元件的示意图。

图2为图1沿线II-II’的截面图，其中结合有燃烧器。

图3A示出了典型的单脊(优选为金属纤维)燃烧器的V形火焰前缘。图3B示出了典型的双脊(优选为金属纤维)燃烧器的W形火焰前缘。

图4为本发明另外一种热交换器元件的示意图。

图5为图4沿线V-V’的截面图。附图标记10热交换器元件12燃烧室14具有脊部的燃烧器表面16水冷壁18长条翅片20烟气道22销24热交换器扩展结构26火焰前缘

具体实施方式