[发明专利]具有低孔隙率的燃烧器层面的燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种预混燃烧器，尤其涉及具有由带有孔的金属板材料制成的火焰保持件的燃烧器。优选地，该燃烧器为具有圆柱体形状的管状燃烧器。这些燃烧器特别适于用在燃烧锅炉中。

背景技术

一种已知类型的预混燃烧器由下列部件中的一个或多个构成：a)位于燃烧器顶部的端盖；b）燃烧器层面（deck），该燃烧器层面由底部的塞闭件、在中央部分中的带孔件以及顶部的塞闭件构成，所述带孔件具有规则（圆形）图案，其中出于点火目的有时会在局部对图案作另外修改。该图案通常是沿圆周方向的，并且通常以1-10mm的节距在高度方向上重复；c）分配器，其具有位于底部的塞闭件、位于中央的带孔部及位于顶部的塞闭件；d）分配器端盖；e）法兰；f）防噪管，该防噪管为设在法兰中或其附近以调节压力分布的设备。例如在EP1337789、EP2037175、WO2009/077333、WO2009/065733、WO2009/059933中描述了这种预混燃烧器。从上述参考文献中的大多数中可以看到，这些燃烧器在混合室中设有一些设备，诸如内衬、也叫分配器和/或防噪管或者位于法兰中或附近的其它设备，诸如漩涡纹或带孔圆盘。这些设备是稳定燃烧器上的火焰所需要的，而这种稳定对于噪声和散热有效。对于这些设备的需求意味着燃烧器的制造和组装变得相当复杂，同时也意味着相当高的成本。

发明内容

本发明的目的在于消除上述缺陷。

本发明的一个目标是提供一种预混燃烧器，其不需要燃烧器混合室中的这些设备，以获得良好的火焰稳定性和减少或者甚至消除噪音问题。

本发明的另一目标是提供一种预混燃烧器，其在从高CO₂至低CO₂的整个工作范围和常见气体或天然气质量的整个范围上均具有良好的稳定性。

常见气体或天然气质量的整个范围覆盖了选自碳氢化合物（诸如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔等）的所有气体。与WO 95/23315相比，本发明不特别涉及高活性燃料气体，所述燃料气体为氢气和常见燃料气体的混合物。

本发明的另一目标是提供一种产生低水平NOx的预混燃烧器。

所要求的本发明的一个方面是提供一种气体燃烧器、优选预混燃烧器，所述燃烧器包括支撑件，其具有中央进气口，用于向气体供应室提供气体。气体供应室用带有孔的金属板封闭。所述带有孔的金属板上的孔提供燃烧器层面。带有孔的金属板在底部通过基部连接至支撑件。燃烧器层面的总孔隙率等于或低于11%，优选低于10%，更优选低于9%。

在另一方面，本发明提供一种如上所述的气体燃烧器，其中该燃烧器还包括连接至带有孔的金属板的端盖，所述端盖大致与所述进气口相反。

在优选方面，本发明提供如第8段所述的气体燃烧器，其中端盖上也设有孔。这些孔从而扩大了燃烧器层面，并成为它的一部分。在优选方面，端盖由金属板材料制成。在另一优选方面，端盖和带有孔的金属板上的孔图案相等。在另一可选方面，端盖和带有孔的金属板上的孔图案不同。在另一优选方面，端盖和带有孔的金属板上的孔（诸如狭槽和孔）相等。在另一替换方面，端盖和带有孔的金属板上的孔不同。

普通的预混燃烧器的孔隙率在14-18%之间。令人惊奇的发现，降低燃烧器层面的孔隙率会减小在燃烧器层面上形成的火焰的声学时间延迟，这使得我们能够制造出不再需要扩散部的燃烧器。同样令人惊奇的发现，当这种燃烧器工作在开放空气下时，这种燃烧器的燃烧不稳定，但是当其用在热交换器内时，这种燃烧器具有稳定的火焰和燃烧图案。这种燃烧器还对于热交换器及其周边部件的第一级赫尔姆霍茨共振表现出更为稳定的响应，从而使得燃烧器不会引起低频的热声不稳定（通常称作嗡嗡声）。然而，在这种燃烧器所处的寒冷环境下的启动阶段，锅炉有时形成嗡嗡声，这种嗡嗡声有时使得燃烧器仍然需要在其混合室中设置防噪设备。在这种燃烧器中使用防噪设备还会在CO排放方面产生有益影响。还发现，降低孔隙率不会减轻热声学不稳定（其通常被称作哨声或啸声），其中所述热声学不稳定的频率要高于锅炉的第一级赫尔姆霍茨共振。为了消除这些频率，又必须使用防噪设备。