[发明专利]用于燃烧气体燃料或液体燃料的方法和设备

说明书

本发明涉及用于在具有水力直径D的燃烧室中燃烧气体燃料或液体燃料的方法及相关设备。燃料以及一次氧化剂经由燃烧器喷枪引入燃烧室中，燃料和一次氧化剂在从燃烧器喷枪喷入燃烧室的入口处具有一定平均速度u₁，并且二次氧化剂经由降气道以平均速度u₂引入燃烧室中。燃烧器喷枪布置在位置p，使得位置p具有定义为p与燃烧室中心线a之间最小距离的距离|d₁|，从位置p到燃烧室和降气道相交区域S与降气道中心线的交点i的距离|d₁|小于从p与燃烧室中心线a之间最短连线与燃烧室中心线的交点到燃烧室和降气道相交区域S与降气道中心线c的交点i的距离|d_c|。

技术领域

本发明涉及用于在燃烧室中燃烧气体燃料或液体燃料的方法及其对应的燃烧器组件，燃烧室可以是截面直径为D的圆筒形，经由燃烧器喷枪(包括喷嘴头)将气体燃料或液体燃料以及一次氧化剂以平均速度u₁引入燃烧室中。

背景技术

经由降气道将二次氧化剂以平均速度u₂引入燃烧室中。某些工业处理(例如在相关炉中对炉料进行加热)依赖于燃料和氧化剂燃烧所产生的热量。燃料通常是天然气或石油。氧化剂通常是空气、污染空气、氧气或富氧空气。所使用的燃烧器组件通常具有燃烧室，燃烧室具有至少一个燃烧器喷枪，以用于引入气体燃料或液体燃料和一次氧化剂；还可选地具有二次氧化剂供应装置，例如用于二次空气的降气道。根据现有技术，燃烧室具有水平中心线，用于二次空气的降气道在与燃烧室的相交处具有竖直中心线，燃烧器喷枪具有水平中心线，并且燃烧器喷枪在燃烧室的中心线上定位在燃烧室的封闭端板处(例如参见US2016/0201904 A1)。

由于以下原因，这种燃烧器组件的技术挑战是不均匀温度分布：首先，不均匀温度分布导致燃烧室壁上的热应力。其次，火焰中的热点将增加NOx的形成。此外，燃烧室中的不均匀温度分布通常导致要对炉料进行热处理的相关炉中的不均匀温度分布。这继而导致热处理后炉料的不均匀产品质量。

上述最后一个理由应该针对铁矿石球团厂中的球团焙烧来更详细地解释：也就是说，球团床在水平方向上表现出不均匀温度分布，这是由于从燃烧室内火焰的对流传热而使炉内局部形成热区所导致的。由于火焰仅占据有限的空间，而周围的空间被来自降气道的较冷二次空气占据，因此在燃烧室与炉的相交处沿着燃烧室的半径以及跨炉本身的宽度都可以发现巨大的温度梯度。由于热区位于炉的中心，即球团床的中心，因此在炉的整个宽度上球团的质量会产生很大的差异。

通常，应通过注入氧化剂和燃料的混合物来减少NOx排放。文献US 8,202,470 B2描述了一种焙烧炉的燃烧器组件，具有通向加热区的空气通道。预热循环空气流被驱动经由通道流向加热区，并与燃料气体混合以形成可燃混合物，可燃混合物在通道中点燃。这通过以下方式来实现：将燃料气体以在进入通道之前未与预热循环空气形成可燃混合物的股流注入通道中。

文献WO 2015/018438 A1公开了一种燃烧器组件，其中，燃烧空气注入燃烧室中，以使燃烧空气经过燃烧器，然后偏转，从而预热的燃烧空气流以及较小的燃料流和一次空气流大致平行地从燃烧器流动到混合管的炉中，进入燃烧室以与燃烧空气混合。

然而，所描述的这些解决方案不能防止燃烧室部件遭受高局部热应力。另外，这些文献没有解决温度梯度的根本影响，而仅仅是试图避免会导致高NOx排放的高温热点。

发明内容

因此，本发明的目的是在整个炉中产生更均匀的气体温度。

通过根据权利要求1的方法解决了该问题。