[发明专利]燃烧器、包括其的燃烧器模块及加热装置

说明书

本发明涉及一种燃烧器，所述燃烧器内形成有至少一个第一通路(114)、至少一个第二通路(213)和混合室(3)，所述混合室(3)与所述第一通路的出口(112)和所述第二通路的出口分别流体地连通，使得第一流体和第二流体在所述混合室内混合以形成流体混合物；其中所述燃烧器包括喷嘴(4)，所述喷嘴(4)中形成有与所述混合室流体地连通的至少一个贯通道(41)，以使得所述流体混合物经所述至少一个贯通道(41)流出，并且其中，所述至少一个贯通道(41)的截面积之和小于所述混合室(3)的截面积。本发明的燃烧器的火焰不易于熄灭，尤其在被用作浸没式燃烧器时具有诸多优点。

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，包含该燃烧器的燃烧器组件或燃烧器模块，以及设置有该燃烧器的加热装置。

背景技术

CO₂排放已成为国际社会普遍关注的问题。这是当今社会最重要的话题之一。大家正在努力寻求减少CO₂排放的解决方案。其中一个主要的方向是通过减少能源的消耗、提高能源的利用率来减少CO₂的排放。

燃烧器是一种将氧化剂与燃料通过燃烧这一化学反应方式转化成热能的设备。加热装置(例如熔炉)中设置有燃烧器，对其中的被加热介质进行加热。传统的加热方式采用火焰辐射加热或间接加热(火焰燃烧的热量通过传热介质传递给被加热介质)，具有热损耗高、热效率低、能耗高的特点。

现有技术中还采用浸没燃烧的方式用于加热，其中浸没式燃烧器位于被加热介质的表面下方。浸没式燃烧器可以安装在熔炉或其他加热装置的侧壁和/或底部，其中一些也可安装在顶部，但其喷嘴浸没在被加热介质的熔体中。对于浸没式燃烧器而言，燃料和氧化剂发生燃烧后的火焰和燃烧产物穿过被加热介质并与之直接接触。因此传热效果比在被加热介质上方的火焰辐射传热的方式有效得多，并减少了对熔炉中的耐火材料的热传递和烟气中的热量损失，这可减少燃料消耗并因此降低二氧化碳排放。而且由于被加热介质上方的燃烧室的温度较低，在燃烧过程中NOx的排放量也得以减少。进一步地，氧化剂和燃料产生的高流速的燃烧产物进入被加热介质，以及在浸没燃烧过程中的气体膨胀，使得被加热介质快速升温或熔化并产生大量湍流，被加热介质更容易获得均匀的混合效果，可避免现有技术中的对于机械搅拌器的需求，且被加热介质内部的传热效果更佳。而且，与传统的设置在被加热介质上方的燃烧器相比，浸入式燃烧器的体积更小，生产效率更高，安装成本也较低。

然而对于浸没式燃烧器而言，仍然面临着各种需要解决的问题。例如，由于燃烧器的喷嘴浸没于被加热介质的熔体中，熔体的波动极易切断燃烧器的火焰，容易导致燃烧器的熄火。尤其在被加热介质的熔体的温度较低的情况下，燃烧器更容易熄火。又例如，如何使得浸没式燃烧器的火焰更稳定、避免爆炸风险、提高在氢作为燃料燃烧时的燃烧性能、使其传热效率更高、避免被加热介质对于喷嘴的堵塞、降低对于燃烧器的烧蚀，均是在浸没式燃烧器的设计过程中需要持续关注的问题。此外，由于浸没式燃烧器的多数部件位于被加热介质中，因此不便于维护或更换，且不容易获知燃烧器的工作状态，例如是否正常工作或是已经熄火。

而且，在现有的浸没式燃烧器中，为了避免火焰的高温造成的对燃烧器喷嘴的烧蚀和损坏，通常在燃烧的同时采用循环的冷却介质对燃烧器进行冷却。冷却循环的使用带走了大量热量，造成了能耗的增加、并且冷却装置例如冷却套的使用加大了成本和燃烧器结构的复杂程度。

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面以及其它技术问题。

发明内容

在本发明的第一方案中，提供一种燃烧器，该燃烧器内形成有至少一个第一通路、至少一个第二通路和混合室，其中每个第一通路的入口均与第一流体的供应端口流体地连通，每个第二通路的入口均与第二流体的供应端口流体地连通，混合室与第一通路的出口和第二通路的出口分别流体地连通，使得第一流体和第二流体在混合室内混合以形成流体混合物，其中燃烧器包括喷嘴，喷嘴中形成有与混合室流体地连通的至少一个贯通道，以使得流体混合物经至少一个贯通道流出，并且其中，至少一个贯通道的截面积之和小于混合室的截面积。