[发明专利]电稳定燃烧器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年7月24日提交的名称为“ELECTRICALLY STABILIZED BURNER”(电稳定燃烧器)的美国非临时专利申请No.13/950,249的优先权权益，所述非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。

发明内容

根据一个实施例，电稳定燃烧器包括导电火焰保持器和充电器，所述导电火焰保持器被配置用于靠近燃料射流安装，所述充电器被设置成与导电火焰保持器协作以使燃烧反应在火焰保持器附近稳定。混合器被配置成将燃料与氧化剂、空气和/或烟道气在导电火焰保持器上方混合。混合器被配置成将燃料与氧化剂、空气和/或烟道气以一定速率混合，所述速率被选择为使燃烧反应的速率最大化，同时避免猝灭燃烧反应。充电器可为电晕电极或另一种离子源，其被设置成将电荷输出到燃料，输出到在燃料流附近且在导电火焰保持器下方的卷吸体积，或输出到随后与燃料或稀释燃料混合的氧化剂、空气和/或烟道气。除此之外或作为另外一种选择，充电器可以为与燃烧反应的导电部分电导通(例如，与火焰护套电导通)的充电电极。

根据一个实施例，用于操作电稳定燃烧器的方法包括在与所选燃料稀释相对应的沿着燃料射流的一定距离处靠近燃料射流支撑导电火焰保持器，将电压或电荷施加到由燃料射流支撑的燃烧反应，以及响应于燃烧反应与导电火焰保持器之间的至少间歇电压差，而使燃烧反应靠近导电火焰保持器稳定。将燃料与氧化剂、空气和/或烟道气在导电火焰保持器上方进一步混合。

附图说明

图1为根据一个实施例的电稳定燃烧器的侧剖面示意图。

图2A为根据一个实施例的图1的电稳定燃烧器的一部分的平面图，且具有混合器控制器的框图。

图2B为根据一个实施例的与图2A相对应的电稳定燃烧器的一部分的侧视图。

图3为根据一个实施例的电稳定燃烧器的至少一部分的透视图。

图4为根据另一个实施例的电稳定燃烧器的简化透视图。

图5为根据另一个实施例的电稳定燃烧器的简化透视图。

图6为根据另一个实施例的电稳定燃烧器的简化透视图。

图7为根据一个实施例的示出了用于操作电稳定燃烧器的方法的流程图。

具体实施方式

在以下具体实施方式中，参考构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。在不脱离本公开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为根据一个实施例的电稳定燃烧器101的侧剖面示意图。导电火焰保持器102被配置用于靠近燃料射流112安装。充电器106(例如，被配置成施加电荷的电极)被设置成与导电火焰保持器102协作以使燃烧反应108在导电火焰保持器102附近稳定。混合器110被配置成将来自燃料射流112的燃料与氧化剂、空气和/或烟道气在导电火焰保持器102上方混合。例如，混合器110可包括一个或多个流体通路103。混合器110被配置成引起燃料与氧化剂、空气和/或烟道气的高混合速率(或使混合时间最小化)而不会猝灭燃烧反应108。

燃料射流112以基本上恒定的角度θ从燃料喷嘴116发散。据估计燃料射流112的发散角度θ为偏离燃料运输轴线的7.5度发散角度。作为另外一种选择，发散角度可称为15度立体角(2θ)。燃料从形成燃料喷嘴出口的孔隙上游的一点发散，使得在燃料流离开燃料喷嘴116的点处，孔隙与燃料射流的边缘重合。

燃料射流区域的扩展对应于由周围流体114的卷吸造成的燃料的稀释。例如，周围流体114可包括空气和/或被重复循环的烟道气。如果周围流体114为空气；则例如被卷吸的流体可包括约21％氧气、约78％氮气以及少量的其他气体。如果周围流体114包括烟道气循环；则例如被卷吸的流体可包括约2％至5％氧气、约78％氮气以及各种燃烧产物，诸如存在于被重复循环的烟道气中的二氧化碳、水蒸气以及其他物质。随燃料射流112卷吸的再循环烟道气114因此可导致与燃料混合的较低浓度的氧气。

应当理解，离开燃料喷嘴116的燃料射流112自身可包括氧化剂、空气、烟道气和/或另一种稀释剂。在实施例中，燃料射流在其离开燃料喷嘴116时为纯燃料或燃料与氧化剂混合物，其高于燃料的富可燃极限，使得在燃料喷嘴出口处引入的火花不会引起反闪到燃料喷嘴116中。