[发明专利]用于稳定向表面燃烧型圆柱形燃烧炉供应的气体混合物的压力和流速的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及向表面燃烧型圆柱形燃烧炉供应可燃气体混合物，所述气体混合物例如空气/天然气、空气/丙烷、空气/丁烷、空气/沼气或空气/蒸发混合燃料。

更特别地，其目的是提供一种用于稳定这种气体燃烧炉的压力和流速的装置、一种装配了这种稳定装置的气体燃烧炉以及一种用于稳定向所述燃烧炉供应的气体混合物的压力和流速的方法。

背景技术

具有表面燃烧的圆柱形气体燃烧炉包括穿有多个小孔的圆柱形穿孔壁、圆盘形底部壁和入口开口，预先形成(预先混合)的可燃气体混合物通过所述入口开口被引入到所述燃烧炉的内部，该引入是通过例如风扇或涡轮机实现的。

通常，圆柱形壁是穿孔的不锈钢金属板，所述的孔是具有非常小的截面的圆形的孔和/或狭缝。

然而，所述发明也应用于抗高温的隔栅形或多孔形材料层(例如难熔材料中的编织纤维)。

可燃气体分布在燃烧炉的内部并且快速地通过圆柱形壁的孔离开，燃烧炉已经被点燃，所述壁的外表面作为燃烧表面，每个孔根据其截面面积以及气体的流速而产生基本上较大高度的径向火焰。

这种燃烧炉主要适用于装配民用或工业用的锅炉，其具有一条或多条围绕燃烧表面的(圆形截面或其它截面的)管道。

一种或多种待加热的流体在所述管道中流动，所述管道被来自燃烧表面的燃烧气体所卷烧。

特别地包括一层平行于燃烧炉的母线的直形管道(例如参见文件FR-A-2 476 808)，或者包括一束或多束螺旋缠绕管道(例如参见文件WO 94/16272、图18或EO-A-1 813 882)的不同的结构也是可能的。

更特别地，该发明涉及所述燃烧炉内部的气体混合物的压力和流速的稳定化，从而获得在所述燃烧炉的整个圆柱形燃烧表面上的完全地且均匀地分布的具有均匀火焰高度的燃烧，通过所述的稳定化能够在减少一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO₂)的排放的同时获得最佳的产量。

通过这种燃烧炉获得的表面燃烧的质量和卫生取决于多个参数，特别地取决于在圆柱形壁中形成的所述孔的尺寸(通道的截面)，并且取决于它们彼此的间隔(穿孔壁的穿孔率)。

根据圆柱形元件的长度和直径，难以在所述燃烧炉的整个长度上确保规则的气体流速。

现在，在整个所述燃烧表面上的气体流速的均匀性决定了燃烧高度以及其在整个燃烧表面上的规则性，这决定了CO和CO₂的排放。

为了改进这种均匀性，已经提出了通过在内部向所述燃烧炉提供另外的圆柱形壳体(第二壁)而向圆柱形壁设置里层，所述圆柱形壳体也穿有孔，其直径略小于作为燃烧表面的壁上的孔的直径，这两个壁共轴设置。这种设置的效果在于，提高了气体混合物离开所需的压力水平，气体混合物应当在第一阶段穿过内侧壳体的孔，从而占据两个壁之间的环形空间，然后穿过作为燃烧表面的外侧壁的孔。因此，所述燃烧孔在外侧壁的整个表面上具有了相对规则的压力。

这个方案并不完全令人满意，因为所获得的均匀性并不完美，并且因为所述内侧壳体的连接部分总体上提高了燃烧炉的重量和成本价格。此外，内侧壳体的存在引起了在燃烧炉中循环的气流的较大的压力损失。

预先混合的气体在燃烧炉中的适当的分布与气流在刚要进入燃烧炉之前的流动有很大的关系，因此我们现在将通过参考图1至3对其进行解释。

在这些附图中示出了传统类型的表面燃烧气体燃烧炉1，其包括：具有轴线X-X′(例如为水平的)且穿有多个小孔20的圆柱形穿孔壁2、密封的圆盘形底部3以及圆形入口开口10，可燃气体混合物通过该圆形入口开口10而引入到燃烧炉1的内部。

这是一种预先由具有氧化剂的燃料制造的混合物，所述燃料主要是液化石油气、天然气、沼气(发酵形成)或甚至是蒸发燃油，其与空气或氧气按照适当的比例混合，从而保证适当以及完全的燃烧。

按照已知的方式，这种可燃预先混合物表示为G，其通过风扇V向所述燃烧炉供应。

燃烧表面由壁2的外表面形成，火焰在所述外表面上形成，火焰表示为F。

燃烧基本上由处于接近所述表面的位置的燃烧炉(未示出)引起。

为了改进燃烧炉1内部的压力的分布，并且相关地改进燃烧的质量，已知在风扇V的出口和燃烧炉的入口10之间插入套筒。

在图1所示的结构中，风扇的出口为圆形并且具有与燃烧炉的入口10相同的直径。所使用的套筒M也是具有该直径的圆柱形，并且整体沿着X-X′共轴安装。