[发明专利]高效低NOX排放的燃烧器装置

说明书

优先权声明

本申请要求2012年3月19日提交的美国申请No.13/423,311的优先权。

技术领域

本发明涉及一种高效低NO_x排放的燃烧器装置和方法。特别地，本发明涉及一种热氧化器燃烧器装置和方法，其利用来自独立源的废气或尾气以实现高效和低氮氧化物排放。

背景技术

氮的氧化物作为燃烧产物从燃烧器中排出。在过去，各种已有构型和设计被用于提高热氧化器燃烧器的效率和降低烟道气排放物中氮氧化物的含量。在烟道气排放物中有多种氮的氧化物，例如一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）和通常一起用NO_x表示的其它氮氧化物。

已知高的氧气含量可以增加氮氧化物的形成。同样已知增加燃烧温度可以增加NO_x的产生。

在至少一个过去已有的方法中，由燃烧产生并从燃烧器中排出的烟道气、废气或尾气的一部分与进入的燃烧空气混合和再循环。

欧洲专利No.1,203,188说明了一种将燃料与内部再循环的废气预混合的例子，所述废气从炉腔抽出然后再循环。

美国专利No.5,135,387公开了一种燃烧器中的烟道气收集元件，其形成一通道以使燃烧空气和再循环的烟道气结合。

在过去的烟道气再循环系统中，废气的量和百分比将取决于炉中发生的燃烧和各种其它因素。在使废气或尾气与燃烧空气再循环的尝试中已出现了另外的问题。

废气或尾气的成分将会变化，在一非限制性例子中是98%的氮和剩余的诸如甲烷、一氧化碳、氢和各种硫化物的可燃物。由于废气或尾气几乎不含或不含氧气含量，因此将废气或尾气引入燃烧空气中将影响其氧气含量。已知一部分废气或尾气的再循环将降低和/或控制燃烧空气中的氧气含量。降低氧气含量将降低氧气的分压力，从而降低形成氧化物的反应速率。

因此，本发明的一目标和目的是提供一种利用来自外部源的烟道气的热氧化器燃烧器装置，所述外部源和与燃烧器相关联的燃烧室中的正在进行的燃烧相分离。

本发明的另一目标和目的是提供一种高效低NO_x排放的热氧化器燃烧器装置，其在混合室中具有叶瓣式末端喷嘴（lobed tip nozzole），以使燃烧空气与来自独立源的废气或尾气彻底地混合。

本发明的另一目标和目的是控制燃烧器所使用的废气或尾气的成分和含量。

本发明的另一目标和目的是提供一种热氧化器燃烧器，其中废气或尾气穿过燃烧器进气空间（plenum）被分阶段地引入燃烧室。

发明内容

本发明涉及一种高效低NO_x排放的燃烧器装置。进气室包括一进口，该进口用于引导进入并穿过所述进气室的燃烧空气。

燃烧室与进气室流体连通并相连接。一进口与一个或多个第一废气管连通，以将废气或尾气穿过进气室引入燃烧室。废气或尾气将从独立的、不与这里的燃烧相关联的外部源输送出。

在一优选布置中，第一废气管以叶瓣式末端喷嘴终止，所述喷嘴从废气管处的一端延伸到相对端，以围绕中心轴线对称布置的多个径向延伸的叶瓣终止。

第一燃料气体体管线提供了用于燃烧反应的燃料源。

废气进口还与第二废气管连通，以将一部分废气或尾气引入燃烧室，从而废气的引入是分阶段的。

此外，在一优选实施例中，第二燃料气体体管线与燃烧室连通，以分阶段地将第二燃料气体体引入燃烧室。

附图说明

图1示出了根据本发明构造的高效低NO_x排放的燃烧器装置的一优选实施例的简化示意图；

图2A示出了图1中所示燃烧器装置从燃烧室到混合进气空间的简化视图，图2B和2C示出了燃烧器装置的外部视图；

图3、4和5示出了图1中所示燃烧器装置的叶瓣式末端喷嘴的不同视图；

图6示出了燃烧器装置的一可选择的优选实施例；和

图7示出了燃烧器装置的另一可选择的优选实施例。

具体实施方式

本文讨论的实施例仅仅是制造和使用本发明的说明性的特殊方式，不应解释为限制本发明的范围。

尽管已经用一定程度的特殊性描述了本发明，但是应当注意的是，可以对本发明的构造及其部件的布置的细节进行修改，而不背离本发明的精神和范围。应当理解，本发明不受本文为举例说明而提出的实施例的限制。