[发明专利]低NOx燃烧器和操作低NOx燃烧器的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2012年7月9日提交的名称为“LOW NOX BURNER AND METHOD OF OPERATING A LOW NOX BURNER”(低NOx燃烧器和操作低NOx燃烧器的方法)的美国临时专利申请No.61/669,634和2012年5月31日提交的名称为“LOW NOX LIFTED FLAME BURNER”(低NOx离焰燃烧器)的美国临时专利申请No.61/653,722的优先权，所述临时专利申请在不与本文公开内容相矛盾的程度内以引用方式并入。

背景技术

各种氮氧化物统称为NOx，并且通常主要以单氧化物形式NO存在，其形成包含有毒的光化学烟雾的空气污染的主要成分。NOx通常在空气中的氮和氧在燃料燃烧过程的高温下结合时产生，所述燃烧过程发生在如下装置中：内燃机；燃气涡轮；工业、商业和住宅燃烧器；工业、商业和住宅锅炉；和/或其他燃烧应用装置。

已经开发出了低NOx燃烧器，但其可能存在相对较高的复杂性和成本的缺点。低NOx燃烧器可能还存在火焰稳定性相对较差并且火焰易于吹熄的缺点。为了克服发生火焰吹熄的倾向，低NOx燃烧器通常可在相对较窄的调节比范围内运行。由于减小的调节比的影响，低NOx燃烧器通常可相对于可以表示为BTU/小时的功率输出或热量输出在相对有限的动态范围内运行。

所需要的是相比于之前的低NOx燃烧器更简单和/或成本更低的低NOx燃烧器。除此之外或作为另外一种选择，所需要的是具有改善的火焰稳定性和/或适于在相对较宽的动态范围运行以便提供负载匹配的低NOx燃烧器。

发明内容

根据实施例，减少得自燃烧反应的氮氧化物(NOx)的形成的方法包括通过在燃料稀释极限附近运行来降低燃烧温度。

根据实施例，低NOx燃烧器包括导电火焰稳定器，所述导电火焰稳定器被支撑在发散燃料流附近沿着发散燃料流的一定距离处，所述距离对应于所需的燃料浓度、氧气浓度、燃料/氧气化学计量或其组合。电荷源被配置成传递给由导电火焰稳定器保持的火焰表面一定的电荷浓度。所传递的电荷浓度可被选择成保持火焰点燃并且与导电火焰稳定器接触。

根据实施例，操作低NOx燃烧器的方法包括将导电火焰稳定器支撑在发散燃料流附近且沿着发散燃料流的一定距离处，并将电荷传递到由导电火焰稳定器保持并由发散燃料流支持的火焰上。发散燃料流由喷嘴提供。火焰稳定和火焰点火随着火焰上的传递电荷和导电火焰稳定器之间的共同作用而得到维持。

根据实施例，在低NOx燃烧器中，导电火焰稳定器被支撑在距发射发散燃料流的燃料喷嘴的一定距离处。所述距离可被选择成对应于燃料/空气混合物的所需特性，例如混合物的可燃性极限。将电荷传递给火焰表面的电荷源与导电火焰稳定器协同操作，以使火焰保持点燃并且与导电火焰稳定器接触。这允许使用较稀薄的燃料/空气混合物，从而降低火焰温度并减少NOx生成。可增加燃料和空气的混合，从而进一步减少NOx生成。任选地，使用传感器来监测火焰状态。任选地，自动或手动调节导电火焰稳定器的位置或构型以维持所需的火焰状态。

附图说明

图1是根据实施例的低氮氧化物(NOx)燃烧器的示意图。

图2是根据实施例的示出了通过稀释剂的燃料流的发散的示意图。

图3是根据实施例的一体化导电火焰稳定器的透视图。

图4是根据实施例的示出了用于操作低NOx燃烧器的方法的流程图。

图5是根据实施例的示出了用于结合图1至图4所述的火焰稳定现象的机制说明示意图。

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。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可采用其他实施例和/或可进行其他更改。

图1是根据实施例的低氮氧化物(NOx)燃烧器101的一部分的剖面图。低NOx燃烧器101包括导电火焰稳定器102，其被支撑在发散燃料流104附近沿着发散燃料流104的距离X处。该距离X对应于所需的燃料浓度、氧气浓度、燃料和氧气化学计量或它们的组合。电荷源106被配置成可将一定的电荷浓度传递到由导电火焰稳定器102保持的火焰表面108上。所传递的电荷浓度被选择成可使火焰保持点燃并且与导电火焰稳定器102接触。