[发明专利]燃烧器

说明书

本申请是于2009年9月22日向中国专利局递交的申请号为200980146768.7(发明名称：燃烧器)的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是主张2008年9月22日提出申请的美国临时专利申请第61/099,200号的优先权的正式申请。

技术领域

本发明涉及燃烧器，并且更具体地涉及使空气或氧气与气态或蒸发燃料混合的燃烧器。

背景技术

使用气态燃料或液态燃料的燃烧器用于包括锅炉、管式加热器、炉子、其它燃气用具的许多应用以及其它应用中。基本上，这些燃烧器将气态燃料或液态燃料引入到空气或氧气流中。如果使用液态燃料，必须蒸发或雾化该液态燃料。首先，点燃产生的燃料和空气或氧气流并使该燃料和空气或氧气流作为可见火焰或作为极热气体混合物流离开燃烧器的喷嘴。

为了试图提高例如锅炉、管式加热器、炉子及其它燃气用具的不同应用中的现有技术的水平，进行详细的研究以使这些上述领域中的每一个中的现有技术水平合格并量化该现有技术水平。研究毫无例外地表明可以对这些领域中的每一个，特别是减少操作成本并减少或消除排放物进行改进。在目前的世界市场中，操作成本和诸如减少或消除排放物的环境问题通常是最显著争论点的中的两个，甚至是大多数行业所面临的最显著的争论点。

值得注意地，在现有技术中显而易见的是对使用燃烧器以产生热量的这些各种类型的装置进行的可能的改进最终不会导致显著地改进。在现有技术中显而易见的是，毫无例外地，这些各种类型装置中的基本问题在于燃烧器的效率低。大多数现有技术的燃烧器的效率仅在大约60％-70％。燃料的不完全燃烧是所有这些装置所固有的主要问题。此外，燃烧效率低的这种问题是导致行业中以上所述两个显著成本(即，操作成本和环境问题)的主要原因。

因此，为了根本上改进诸如锅炉、管式加热器、炉子及其它燃气用具的装置，已经发现必须使燃烧器技术的设计具有显著和基本的进步。更具体地，为了最大化锅炉、管式加热器、炉子及其它燃气用具的设计，根据成本、效率等，需要根本上重新设计为所述锅炉、管式加热器、炉子及其它燃气用具提供动力的燃烧器。如果用于这些设备的燃烧器可以防止低效率，则不用改善锅炉技术、管线加热炉技术、熔炉技术等等。

要注意的是已经试图对各种类型的燃烧器的这种改进在各种领域中已经进行了许多年，但没有显著的成就。因此，通常对燃烧器系统和使用燃烧器的装置进行其它方面的改善。

用于克服排放物的环境问题的最通常的设计改进为使废气再循环。总之，已经发现废气的再循环可以用于减少燃烧器系统的整个排放物。然而，具有与这种废气的再循环相关联的问题。最显著的问题在于废气的再循环基本上会增加使燃烧空气和添加的废气的混合物流通过系统所需的能量。例如，通常从排出返回到燃烧器的百分之十(10％)的废气再循环的增加通常会导致迫使空气进入燃烧器系统的风扇所述的功率增加大约40％-45％。显而易见地，与根据效率并因此根据成本得到的解决方案相比较，这种解决方案是不易被接受的。在考虑大多数废气多次通过燃烧器系统是这尤其不易被接受。

具有一种使用来自高速燃烧空气射流的能量以促进燃烧器系统内再循环的燃烧器系统。这种技术的可行性取决于许多因素，并且如果使用这种技术通常更加难以使相当大的一部分燃烧产物返回到燃烧器，从而使得在许多情况下难以采用该技术。

清楚的是使废气再循环以改进排放物不是一种改进燃烧器系统的设计的可行方案。在燃料通过燃烧器系统的情况下使燃料尽可能有效率地燃烧是唯一合理的解决方案；然而，不存在理想的有效的燃烧器。

只有燃烧器和燃烧器技术的基本重新设计将导致产生低排放物的有效燃烧器。燃烧器的基本技术在最近几十年没有显著变化。现有技术的研究已经揭示了根据效率和排放物的被公知为相对有效但没有随后所述的本发明有效率的燃烧器的两个示例。

2009年2月3日授予Kobayashi等人的美国专利No7,484,956公开了使用共同产生的氧气和氮气流的低NOx燃烧。通过将烃类燃料供给到稍微富氧大气中，并且将空气分离成被分别供给到燃烧装置中的富氧气流和富氮气流通过形成较少的NOx而实现所述烃类燃料的燃烧。