[发明专利]具有火焰位置电极排列的燃烧器

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求提交于2012年5月31日的名称为“LOW NO_X LIFTED FLAME BURNER”(低NO_X离焰燃烧器)的美国临时专利申请No.61/653,722和提交于2012年7月9日的名称为“LOW NO_X BURNER AND METHOD OF OPERATING A LOW NO_X BURNER”(低NO_X燃烧器及低NO_X燃烧器的操作方法)的美国临时专利申请No.61/669,634的优先权，所述临时专利申请在不与本文所公开内容相矛盾的程度内以引用方式并入。

发明内容

根据实施例，具有火焰位置电极排列的燃烧器包括被配置成发射燃料射流的燃料喷嘴、被配置成对燃料射流或由燃料射流支持的火焰充电的火焰充电器、定位在燃料射流所对应区域附近或其中的多个电极，以及被配置成可选择性地将所述多个电极中的每一个连接至保持电压的保持电压开关。施加至燃料射流或火焰的电荷被选择为与连接于保持电压的电极形成电导通并使火焰占据由连接于保持电压的电极所限定的区域。

根据另一个实施例，燃烧系统包括被配置成对燃烧流体施加电压的充电机构、被布置在燃烧流体流区域附近并且被配置成当燃烧系统低于选定工作温度时选择性地稳定火焰的多个电极、可操作地连接至多个电极并且被配置成选择性地使所述多个电极中的一个或多个与保持电压节点之间导通的电极开关，以及被布置成在燃烧流体通过多个电极后接收燃烧流体流并且当燃烧系统处于选定工作温度时稳定火焰的穿孔的火焰稳定器。

根据实施例，用于操作燃烧器的方法包括发射燃料流，向燃料流或由燃料流支持的火焰施加电荷，将沿着且邻近燃料流设置在相应距离处的多个电极中的至少一个置于与保持电压电导通，以及在沿着燃料流与被置于与保持电压电导通的至少一个电极对应的距离处用燃料流支持火焰。

附图说明

图1是根据实施例的燃烧器的示意图。

图2是根据另一个实施例的燃烧器的示意图。

图3是根据实施例的燃烧系统的示意图。

图4是示出根据实施例的用于操作燃烧器并使火焰处于选定位置的方法的流程图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考形成本文一部分的附图。除非在上下文中另外指明，否则在附图中类似的符号通常表示类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中所述的示例性实施例并不用来进行限制。在不脱离本文所述主题的精神或范围的前提下，可采用其他实施例并且可作出其他改变。

图1是根据实施例的燃烧器100的示意图，其包括被配置成发射燃料射流104的燃料喷嘴102。燃烧器100包括被配置成对燃料射流104或由燃料射流104支持的火焰108充电的火焰充电器106。燃烧器100包括设置在对应于燃料射流104的区域附近或其中的多个电极110a,110b,110c。燃烧器100包括被配置成将所述多个电极110a,110b,110c中的每一个选择性地连接至保持电压的保持电压开关112。根据实施例，施加至燃料射流104或火焰108的电荷被选择为与连接于保持电压的电极形成电导通，并使火焰108占据由连接于保持电压的电极所限定的区域。

根据实施例，多个电极110a,110b,110c各自包括沿着由燃料射流104轨线限定的方向布置在从燃料喷嘴102起的不同的相应距离的环形电极。除此之外或作为另一种选择，多个电极110a,110b,110c各自包括沿着燃料射流104并且围绕燃料射流扩展角设置的环形电极。

一般而言，燃料射流104从燃料射流104轨线中心以15度立体角(7.5度半角)扩展。该扩展对应于燃料射流104被周围气体的稀释。在典型应用中，燃料射流104会穿过炉膛容积。在非预混合应用中，炉膛容积可通常包括空气，例如燃料射流104所夹带的空气。在预混合应用或非预混合应用中，炉膛容积可以通常包括含有燃烧产物和约2％至3％氧气的烟气。

燃料射流104的稀释导致燃烧器100比稀释程度较低的燃料射流104输出更少量的氮氧化物(NOx)。然而，稀释程度较高的燃料射流104支持的火焰108也可能比稀释程度较低的燃料射流104支持的火焰不稳定。火焰稳定性一般随着炉子升温而提高。因此，所述多个选择性切换的电极可用于在启动期间保持火焰稳定性，并且还可使火焰位置随着炉膛容积升温而成功移至更高稀释的燃烧状态。在另一个实施例中，所述选择性切换的电极可用于建立例如随燃料流量而改变的优化火焰位置。