專利名稱：分開噴射燃料和氧化劑的燃燒方法以及實施這種方法的燃燒器裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在爐中進行燃燒的方法，至少一種燃料及至少一種氧化劑被分開噴射至爐中，氧化劑噴流(射流)包括一個一次氧化劑噴流和一個二次氧化劑噴流，一次氧化劑噴流靠近燃料噴射產(chǎn)生第一級不完全燃燒，第一級燃燒散發(fā)的氣體還包括至少部分燃料，而二次氧化劑噴流在距燃料噴流一定距離的位置噴射，該距離大于燃料噴流與靠近該燃料噴流的一次氧化劑噴流之間的距離，以便與第一級燃燒散發(fā)的氣體中存在的燃料一起進入燃燒。本發(fā)明還涉及一種實施這種方法的燃燒器裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)爐的燃燒系統(tǒng)性能的特征至少在于兩個因素-大氣污染物(氮氧化物NOx，粉塵，等)的排放量，它必須低于法律所規(guī)定的限制；-爐壁及所加熱的爐料的溫度，它必須落在與該方法依照產(chǎn)量和能耗的要求有關(guān)的兩個極限之間。
最近，有關(guān)大氣污染物特別是氮氧化物和粉塵的排放方面的立法修改，引發(fā)了燃燒技術(shù)方面的明顯變化。
超要求降低污染物的排放，使工業(yè)爐的燃燒方法必須根據(jù)爐的功能來定制。
例如，一種玻璃生產(chǎn)爐，必須符合爐壁和爐池的溫度指數(shù)，以避免產(chǎn)品質(zhì)量缺陷(如氣泡等)的產(chǎn)生和耐火面的提早老化。
在鋼坯再熱爐中，鋼坯必須被均勻地加熱，以防止其在進入軋機前變形。
在鐵或非鐵金屬產(chǎn)品的熔化爐中，必須沿著爐料均勻地加熱，以限制任何能耗的增加和耐火材料的過早磨損。
因此，為達到產(chǎn)品質(zhì)量和方法性能而控制工業(yè)爐的溫度范圍(溫區(qū)，即溫度可以在其間變化的溫度范圍)是必要的。耐火面和爐料沿爐的主軸的溫度范圍取決于垂直于該軸布置的燃燒器的數(shù)量、間距和能量分布。例如，其中燃燒器布置在爐料兩側(cè)的任一側(cè)的鋼錠再熱爐和玻璃爐就是這種情況。沿平行于火焰的軸的溫度范圍取決于火焰的長度、能量和動量，還取決于所加熱的區(qū)域的幾何形狀。
例如由美國專利US-A-4 531 960和US-A-4 604 123已知，用一種圍繞火焰軸的旋渦氣流來改變氧焰的長度。這一因數(shù)對火焰的長度和穩(wěn)定性有很大的影響。另一個可控制的參數(shù)為氧化劑或燃料的分級度(分別引入一次燃燒區(qū)的射流的份額(比例))。分級燃燒的燃燒器，如專利US-A-4 622007，US-A-4 642 047，US-A-4 797 087，US-A-4 718 643和Re.33 464中所描述的，其中對用空氣和氧氣作為氧化劑作了特別的說明。
以氧氣作為氧化劑的燃燒器，以及尤其是使用氣體燃料的燃燒器，一般不能使給定的能量和給定的氧參數(shù)、火焰長度和動量特征連續(xù)地改變。這種燃燒器在例如US-A-5 772 427，US-A-5 934 893，US-A-5 984 667和US-A-6 068 468中有描述。然而，通過改變?nèi)剂蠂娚淦骺梢允拱l(fā)自這些燃燒器的火焰長度改變。值得注意的是，采用小口徑的噴射器導致動量增加，因此火焰長度縮短并使最大熱通量向下游位移(并且反之亦然)。

圖1示出了US-A-5 772 427和US-A-5 934 893中能量為1MW的燃燒器的可見火焰長度及軸向熱通量，此圖清楚地示出了這一結(jié)果。相反，縮短火焰并提高總動量，對火焰的熱力分布的位移具有相反的作用。這兩個現(xiàn)象的結(jié)合導致最大熱通量向下游位移，因為這兩個作用中的一個占支配作用。圖1中的x軸的原點為爐的內(nèi)壁，與燃燒器的內(nèi)表面相一致。因此下游方向為朝著增加軸向長度的方向。
從US-A-5 302 112還知道，以不同的速度將氣體噴入爐時，速度的改變(包括絕對和相對的)可使火焰長度和動量改變。
從US-A-5 346 524還知道，用相距大約15cm交替配置的噴射器，分開地噴入燃料和氧化劑。
專利US-A-5 601 425公開了一種分級燃燒系統(tǒng)，其中液體燃油噴入周圍氧氣噴流的中心，而空氣則噴到距氧氣相當長距離的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于滿足優(yōu)化沿火焰軸向的熱力分布和最大地降低氮氧化物的排放這兩項要求。
根據(jù)本發(fā)明的方法特別是能夠?qū)崿F(xiàn)針對環(huán)境根據(jù)爐和爐料的熱分布、火焰長度以及氮氧化物和粉塵的排放來調(diào)節(jié)火焰的性能。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，一次氧化劑噴流本身被分為至少兩個一次噴流，即至少一個快速混合的第一一次氧化劑噴流—它被噴入燃料噴流中或與燃料噴流相接觸，以使其迅速地與周圍的燃料進行燃燒反應，和至少一個慢速混合的第二一次氧化劑噴流—它在距第一一次氧化劑噴流有距離d1的位置噴射，以使其與燃料噴流的混合比至少一個快速混合的一次氧化劑噴流的慢。
根據(jù)本發(fā)明，為了能獨立地控制火焰的動量和長度，本發(fā)明的燃燒系統(tǒng)最好是包括兩個調(diào)節(jié)參數(shù)。另外，因為最想要達到的是精確控制實施本發(fā)明的方法的爐的熱分布，第一調(diào)節(jié)參數(shù)最好是用由二次氧化劑提供的氧氣流量與由一次和二次氧化劑提供的氧氣總流量的比值(比率)來構(gòu)成。二次氧化劑的流量由一個噴射器或一個噴槍提供。
優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征為，距離d1小于或等于30cm，最好是25cm。
根據(jù)本發(fā)明的另一種變型，距離d1小于或等于慢速混合的一次氧化劑噴流的直徑d3的十倍。
通常，一次氧化劑和二次氧化劑的流率(流量)之和最好是基本按燃料流量化學計算的，在±15％的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一種變型，二次氧化劑噴流本身由多個二次氧化劑噴流組成。
優(yōu)選的是，該二次氧化劑的量在所噴射的氧化劑總量的0％和90％之間，優(yōu)選地是在10％和90％之間。
更好的是，二次氧化劑的總量在所噴射的氧化劑總量的50％和90％之間，一次氧化劑的量占氧化劑總量的10％和50％之間。
通常，二次氧化劑的總量最好在所噴射的氧化劑總量的60％和80％之間，一次氧化劑的量占同一氧化劑總量的20％和40％之間。
根據(jù)實施發(fā)明的一種方法，二次氧化劑噴射口的截面面積的總和大于或等于2.5cm2。
優(yōu)選的是，快速混合的一次氧化劑噴流與二次氧化劑噴流之間的距離等于d2，其中d2≥5D和d2≥d1并且最好是10D≤d2≤50D，D為具有與噴射二次氧化劑噴流的二次氧化劑噴射器的面積相同的面積的圓的直徑。如果采用數(shù)量為i(i可以從1變到25)的具有等同直徑Di的二次氧化劑噴射器設置在距離為d2i的位置，則d2i和Di必須分別滿足上面的公式。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，快速混合的第一一次氧化劑噴流占氧化劑總量的體積的5至40％，而慢速混合的第二一次氧化劑噴流占氧化劑總量的體積的5至95％，氧化劑可能的差額部分由二次氧化劑噴流提供。
根據(jù)一個變型的實施例，慢速混合的第二一次氧化劑噴流本身由多個噴流組成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，第二一次氧化劑噴流由兩個基本上相同的設置在距快速混合的第一一次氧化劑噴流基本相同的距離d1處的噴流組成，這三個氧化劑噴流基本在同一個平面內(nèi)。
根據(jù)發(fā)明的一種變型，至少一個慢速混合的第二一次氧化劑噴流不在由第一一次氧化劑噴流和二次氧化劑噴流所形成的平面上。
當希望燃燒裝置有好的對稱性時，最好圍繞第一一次氧化劑均勻地布置多個第二一次氧化劑噴流，另一種選擇是，相對于含有第一一次氧化劑噴流的平面對稱布置多個第二一次氧化劑噴流。
當然，控制氣體的噴射速度是重要的。為這個目的，燃料噴射速度優(yōu)選地是在20m/s和2馬赫(Mach2)之間，并且最好是在20m/s和300m/s之間。
除了這些各種可能性之外，熟知的是，對于用在本發(fā)明方法中的燃料噴射，可以在噴射前預熱燃料。另一個可能是，在噴射中可以對燃料施以脈動(脈沖)，這些脈動的頻率優(yōu)選地是在0.1和3Hz之間，更好的是在0.1和1Hz之間。關(guān)于以脈動方式噴射一種或多種流體的方法的更詳細的內(nèi)容，讀者可以參考題為“振動燃燒技術(shù)促進爐效率”(OscillatingCombustion Technology Boosts Furnace Efficiency)的論文，由EricStreicher，Ovidiu Marin，Olivier Charon和Harley Borders發(fā)表于2001年2月的“工業(yè)加熱”(Industrial Heating)上，該論文作為參考結(jié)合入本申請中。
同樣，關(guān)于氧化劑的噴射還可以有許多變型。通常，快速混合的一次氧化劑的噴射速度最好是在20m/s和2馬赫之間。
還有優(yōu)選的是，慢速混合的一次氧化劑的噴射速度在10m/s和1馬赫(Mach1)之間。
根據(jù)發(fā)明的優(yōu)選的變型，二次氧化劑的噴射速度在20m/s和2馬赫之間。
為了減少燃料消耗，最好在噴射前至少預熱其中的一個氧化劑噴流，其噴射速度可達到至多2馬赫的速度。
在脈動燃燒(該術(shù)語的含義如上所指出)的范圍內(nèi)，也可以讓其中至少一個氧化劑噴流實行脈動，可以理解的是，按照所要的結(jié)果，燃料本身可以是或不是“脈動”的。根據(jù)此變型，至少一個氧化劑噴流是以脈動噴射的，這些脈動的頻率在0.1和3Hz之間，最好是在0.1和1Hz之間。
氧化劑的組分(組成)可以改變，并且按照所要的條件或結(jié)果，該組分最好是符合至少一項下面所限定的要求-二次氧化劑可以由空氣，最好是預熱的空氣，和氧氣的混合物組成。通常，該氧化劑，特別是二次氧化劑，還可以由具有較大或較小的氧化特性的氣體的混合物組成，特別是含有5至100％氧氣(最好在體積的10和100％之間)，0％至95％二氧化碳(最好在0和90％之間的二氧化碳)，0至80％氮氣(最好在0和70％之間)，0至90％氬氣，與至少3％的氧氣混合。該混合物還可以包含其它組合以及特別是水蒸汽和/或NOx和/或SOx；-該空氣最好提供二次氧化劑的總氧流量的體積的5％至85％；其余為富氧空氣或基本上為純氧；以及-該空氣最好是構(gòu)成總氧量的體積的15至40％。
本發(fā)明的一種變型提供單一一種燃料或幾種燃料噴射，該幾種燃料可以是相同類型(比如不同的燃氣)和/或者是不同類型(比如燃氣和燃油)。
本發(fā)明還涉及一種燃燒裝置(組件)，它特別可用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法。這樣，本發(fā)明涉及一種分開噴射的燃燒裝置，它由具有至少一個燃料噴射口和至少一個氧化劑噴射口的塊形成，其特征為，燃料噴射口具有至少一個在燃料流動方向的縱向?qū)ΨQ軸，一個也具有縱向?qū)ΨQ軸的第一氧化劑噴射器設置在燃料噴射口中，這兩個縱向?qū)ΨQ軸基本上平行，在距該第一氧化劑噴射器的對稱軸有距離d1的位置處設有一個第二氧化劑噴射口，其中d1≤30cm。
優(yōu)選的是，該裝置包括至少一個第二塊，在該塊中設有一個直徑為D的第三氧化劑噴射口，該噴射口設置在距第一氧化劑噴射口的對稱軸有距離d2的位置，其中d2≥5D和d2≥d1，并且最好是10D≤d2≤50D。
根據(jù)本發(fā)明的一種變型，d1≤10d3，d3為慢速混合的一次氧化劑噴流的直徑(或如果噴射器的截面為非圓時為其等同值)，而最好是D≥0.5cm。
優(yōu)選的是，燃燒裝置的塊具有多個燃料噴射口并且，最好是，多個第一氧化劑噴射器和/或多個第二氧化劑噴射口。
根據(jù)一個可供選擇的實施例，至少一個燃料噴射口包括一個液體燃料噴射器，而根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，該塊可以設有數(shù)個分開的燃料噴射口，用以噴射一種或多種燃料。
根據(jù)一個有利的實施例，根據(jù)發(fā)明的裝置最好是包括一個第一分流閥，該第一分流閥用于將氧化劑的總流量分開，使一部分流入一次氧化劑管線，而另一部分則流入二次氧化劑管線，該二次氧化劑管線連接第三氧化劑噴射口，該一次氧化劑管線連接一個第二分流閥，該第二分流閥一方面連到第一氧化劑噴射器，而另一方面連到第二氧化劑噴射口。
根據(jù)本發(fā)明的一個可供選擇的實施例，第三二次氧化劑噴射口可以是一個具有兩個截面(或多個截面)的噴射器，以便無需改變氧化劑的流率就能改變氧化劑的速度和動量。
如果使用同樣的氧化劑作為一次氧化劑和二次氧化劑，特別是實行分級式燃燒時，二次氧化劑噴射器的截面必須使燃燒器引入的各個氧化劑噴流對于50％分級率的總動量大于其對于0分級率的對應值。
(該總動量以各氧化劑噴流的速度乘以其質(zhì)量流量的乘積之和來計算，將燃燒器引入的所有氧化劑噴流計算在內(nèi)。)上述特征的優(yōu)點在于，分級度大于50％時，火焰的長度和動量隨分級度同步增加，這與改變噴射管的技術(shù)不同。如果燃燒器只使用相同類型的氧化劑，該分級率為二次氧化劑噴流的流量與氧化劑(一次加二次)的總流量之比。如果其中一個氧化劑不同于另一個，比如空氣和氧化劑，在流量比中只計算各噴流中的氧氣或氧化劑的比例。采用一個使火焰的長度和燃燒器的總動量同步增加的參數(shù)，可使最大傳熱位置得以精確控制。
根據(jù)發(fā)明，最好是采用一個第二調(diào)節(jié)參數(shù)，此參數(shù)在于將一次氧射流分為一個與燃料非常快速混合的射流和一個相比之下較為慢速混合的射流。該第二調(diào)節(jié)參數(shù)因此可選成通過快速混合噴射引入的一次氧的比率(份額)。
具體實施例方式
結(jié)合所示的附圖，參照下面的實施例的說明，將更加清晰地理解本發(fā)明。
-圖1的曲線示出了已知類型1MW燃燒器根據(jù)其在爐中的位置的沿火焰軸的熱通量的值。(圖1中的x軸從爐的內(nèi)壁開始，該內(nèi)壁與燃燒器的內(nèi)表面一致。因此下游方向為朝著增加軸向長度的方向)；以及-圖2是作為火焰長度的函數(shù)的軸向頂部(拱頂)溫度分布圖。
圖1顯示的曲線給出了作為沿著爐的縱向距離(m)的函數(shù)的火焰的熱通量(kW/m2)。氧燃料燃燒器(未顯示)位于爐的后壁(x＝0)。
曲線1顯示了動量很低的火焰的熱通量。該曲線對應于火焰4，其可見部分比較長。
曲線2顯示了低動量的火焰5的熱通量(所有其它情況相同)，火焰5比火焰4略短。
曲線3顯示了具有高動量的火焰6的熱通量(所有其它情況相同)，火焰6比火焰5短。應該指出的是，這些火焰的熱點(分別為火焰4的A點，火焰5的B點和火焰6的C點。)遠離燃燒器的頂端(爐的后壁)，而當火焰的動量增加時，可見火焰的長度減小(從所有者以品牌ALGLASS銷售的1MW燃燒器產(chǎn)生的比較曲線)。
圖2顯示了三個曲線，給出了同一爐的作為所產(chǎn)生的火焰長度的函數(shù)的頂部溫度，然而每個火焰具有相同的熱通量(三個火焰在平均速度為30m/s時的低動量)。所用的燃燒器是與上面同一類型的2MW燃燒器。短的火焰10的最高溫度D大致上在距離爐的后壁3m的位置，而火焰長度增加使最高頂部溫度的位置向爐的前壁位移(曲線11的最高溫度E位于差不多距離爐的后壁4m的位置，而曲線12的最高溫度F則位于距離后壁4.5m左右的位置)。
圖3顯示了實施根據(jù)本發(fā)明的方法的本發(fā)明的燃燒裝置的一個例子的部分俯視示意圖(圖3a)和剖面圖(圖3b)。
該燃燒裝置設置于一個耐火磚33中，其中分別設置有兩個塊34和35。
最好為圓柱的塊34中最好是穿入一管(或噴射器)26，其口開設在塊的位置38處。該管或噴射器26(可以是一個可插入圓孔26中的中空的圓柱形金屬噴射器)的直徑(在位置38)為D(如果噴射器不是圓形的，D代表與噴射器在位置38的截面面積相同面積的圓的直徑)。該塊34插入磚33中的圓形套筒36中。該管26接納二次氧化劑22。
塊35包括一個用于噴射快速混合的一次氧化劑23的管28，該管28同軸地設置于噴射燃料25的管(或噴射器)29之中。在相距d1的位置設有噴射慢速混合的一次氧化劑的噴射器(或管)27。該噴射器27在露出所述噴射器27的位置30的截面直徑為d3(如果截面不是圓形的，d3為上面所定義的等同直徑)。塊35套在孔37中。總氧化劑管線20分為一個一次氧化劑管線21和一個設有一個第一控制閥42的二次氧化劑管線22，該閥將氧化劑流在管線21和管線22之間分開(當然是根據(jù)所述管線相應的直徑)。如果不想在此進行調(diào)節(jié)，也可以將閥42設置在管線21的臂上，包括二次氧的流量可以為0的情況。管線21本身被分為兩個管線23和24，根據(jù)是否需要在分支23或分支24中消除氧化劑流而在其中一個管線上設有閥43。(當然，也可以在每一個分支上設置一個閥，而且同樣也可以除了在分支22上設有閥42以外還在分支21上設置一個閥)。
當系統(tǒng)運行時，氧氣根據(jù)需要達到的結(jié)果分配到各不同的管線中，所述管線具有各自的直徑，以使在不同的噴射器中得到不同或相同的氧氣噴射速度。
當然，噴射器27可以設置成使其頂端30位于半徑為d1的圓上的點39或40或41或任意點上。也可以同時設有數(shù)個口30和/或39和/或40和/或41，其噴射器連接在一起，慢速混合的氧氣分給這些不同的噴射器。也可以通過設置一個噴射器28，使其靠近位置32的端部具有收斂/擴散的形狀(稱為拉瓦爾噴嘴)，來造出一種超音速氧化劑燃燒器/噴射器，同時氧氣和燃料的相對比例可以根據(jù)所要達到的目標進行改變或不進行改變。這樣，借助配有一個超音速噴嘴的噴射器28，可以通過28和32以超音速單獨噴射氧化劑，或者用以亞音速通過29噴射燃料和通過27噴射氧化劑所產(chǎn)生的火焰包圍該超音速噴流，可選擇地通過26補充噴射氧化劑，或者僅用29和27(如果必要或想要可加上26)產(chǎn)生亞音速火焰。
圖4顯示了快速混合的一次氧化劑和燃料噴射的可選擇的實施例，該燃料為天然氣。
耐火磚35具有直徑為d5(或相同面積的圓的直徑)的孔51。該孔空間51中最好設有一個直徑為d4的圓柱形天然氣噴射器52，該噴射器回縮設置成使噴射器52的頂部與耐火磚35的表面有一距離h。該噴射器52為中空的，以便供送氧氣，最好其上表面至少設有一個孔53和/或在側(cè)壁上(圖4中所示的垂直壁)至少設有一個孔54。
天然氣56噴入孔51的垂直壁與噴射器52的垂直壁57之間的環(huán)形空間中，而氧化劑則噴射到噴射器52的垂直壁57之中。
(如果使用燃油作為燃料，該快速混合的一次氧將是用來噴射燃油的流體，該氧可以與空氣一同使用來作為噴射流體。)圖5僅以示意圖形式顯示了本發(fā)明的一種可選擇的實施例。
如果要全部或部分用燃油運行燃燒系統(tǒng)，耐火磚100的上部設有一個液體燃油噴射口101。在噴射口101下方沿水平線布置有多個慢速混合的一次氧噴射口102，103，104和105。
在耐火磚100的下部設有一排三個同心的孔組110/111，120/121，130/131(可以有比這些更多或更少的孔組)，用于分別噴射燃料，如天然氣，和氧化劑，如快速混合的一次氧(詳見圖3)。在耐火磚100的兩側(cè)任何一側(cè)距離d2的位置，設有，作為舉例但非必要，氧噴射口106和107。
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的可選擇的實施例的示意圖，包括兩個耐火磚200、300，它們從上至下分別設有一個燃油噴射口201和301，兩個天然氣噴射口202、203和302、303，兩個同軸的中間噴氧氣而周圍噴燃料的噴射口205、204和305、304，以及分別設置在距同軸噴射口d2距離位置的噴射二次氧的噴射器206和306。
圖7顯示了火焰總動量為表示二次氧氣量除以總氧氣量的比值的比率的函數(shù)。該動量在比率為30％左右具有最小值，然后升高，在大于比率為60％以上時，達到高于沒有二次氧噴射時的動量值。
權(quán)利要求
1.一種在爐中燃燒的方法，至少一種燃料和至少一種氧化劑被分開噴射至爐中，氧化劑噴流包括一個一次氧化劑噴流和一個二次氧化劑噴流，該一次氧化劑噴流靠近燃料噴射以產(chǎn)生第一級不完全燃燒，第一級燃燒所散發(fā)的氣體還包括至少部分燃料，二次氧化劑噴流在距離燃料噴流一定距離的位置噴射，該距離大于燃料噴流與靠近燃料噴流的一次氧化劑噴流之間的距離，使之與特別被發(fā)自第一級燃燒的氣體稀釋但還未與氧化劑反應的燃料部分進入燃燒，其特征在于，一次氧化劑噴流本身被分為至少兩個一次噴流，即至少一個噴射至燃料噴流中的快速混合的第一一次氧化劑噴流—以使其與周圍的燃料快速進行燃燒反應，以及至少一個在距該第一一次氧化劑噴流有距離d1的位置噴射的慢速混合的第二一次氧化劑噴流—以使其與燃料噴流的混合比至少一個快速混合的一次氧化劑噴流的慢。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，距離d1小于或等于30cm，最好是25cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所要求的方法，其特征在于，距離d1小于或等于慢速混合的一次氧化劑噴流的直徑d3的十倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所要求的方法，其特征在于，一次氧化劑噴流和二次氧化劑噴流的總量基本上是根據(jù)燃料流量來化學計算的，最好是在相對于化學計算的流量的±15％范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑噴流本身由多個二次氧化劑噴流組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑的量是在所噴射的氧化劑總量的0％和90％之間，最好是在10％和90％之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑的總量在所噴射的氧化劑總量的50％和90％之間，一次氧化劑的量則在氧化劑總量的10％和50％之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑的總量在所噴射的氧化劑總量的60％和80％之間，一次氧化劑的量則在該同一總量的20％和40％之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑噴射口的截面面積的總和大于或等于2.5cm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所要求的方法，其特征在于，快速混合的一次氧化劑噴流與二次氧化劑噴流之間的距離等于d2，其中d2≥5D和d2≥d1并且最好是10D≤d2≤50DD為具有與噴射二次氧化劑噴流的二次噴射器的面積相同的面積的圓的直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項所要求的方法，其特征在于，快速混合的第一一次氧化劑噴流占氧化劑總量的體積的5至40％，而慢速混合的第二一次氧化劑噴流占氧化劑總量的體積的5至95％，氧化劑可能的差額部分由二次氧化劑噴流提供。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項所要求的方法，其特征在于，慢速混合的第二一次氧化劑噴流本身由多個噴流組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所要求的方法，其特征在于，第二一次氧化劑噴流由兩個基本相同的設置于距快速混合的第一一次氧化劑基本相同的距離d1的位置的噴流組成，這三個氧化劑噴流基本在相同平面內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一項所要求的方法，其特征在于，至少一個慢速混合的第二一次氧化劑噴流不在由第一一次氧化劑噴流和二次氧化劑噴流所形成的平面內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任意一項所要求的方法，其特征在于，圍繞著第一一次氧化劑噴流均勻地布置有多個第二一次氧化劑噴流。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所要求的方法，其特征在于，多個第二一次氧化劑噴流相對于包含第一一次氧化劑噴流的平面對稱布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任意一項所要求的方法，其特征在于，燃料噴射速度大于20m/s并且最好是小于或等于2馬赫。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所要求的方法，其特征在于，燃料噴射速度在20m/s和300m/s之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17和18中任意一項所要求的方法，其特征在于，燃料可以在噴射前進行預熱。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中任意一項所要求的方法，其特征在于，燃料在噴射中被施以脈動，這些脈動的頻率優(yōu)選地在0.1和3Hz之間，更好的是在0.1和1Hz之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項所要求的方法，其特征在于，快速混合的一次氧化劑噴射速度在20m/s和2馬赫之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任意一項所要求的方法，其特征在于，慢速混合的一次氧化劑噴射速度在10m/s和1馬赫之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑噴射速度在20m/s和2馬赫之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一項所要求的方法，其特征在于，至少一個氧化劑噴流在其噴射前進行預熱，其噴射速度可以達到至多為2馬赫的速度。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所要求的方法，其特征在于，至少一個氧化劑噴流以脈動方式噴射，這些脈動的頻率在0.1和3Hz之間，最好是在0.1和1Hz之間。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所要求的方法，其特征在于，二次氧化劑由空氣，最好是預熱的空氣，和氧氣的混合物組成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所要求的方法，其特征在于，該空氣提供了二次氧化劑總氧量的體積的5％至80％，其余部分由富氧空氣或基本上純氧提供。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所要求的方法，其特征在于，該空氣組成總氧量的體積的15％至40％。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所要求的方法，其特征在于，噴射單一一種燃料，或者噴射數(shù)種不同的燃料。
30.一種分開噴射燃燒器裝置，由一個具有至少一個燃料噴射口和至少一個氧化劑噴射口的塊構(gòu)成，其特征在于，該燃料噴射口具有至少一個沿燃料流動方向的縱向?qū)ΨQ軸，一個也具有一個縱向?qū)ΨQ軸的第一氧化劑噴射器設置在燃料噴射口中，上述兩個縱向?qū)ΨQ軸基本上平行，一個第二氧化劑噴射口設置在距第一氧化劑噴射器的對稱軸有距離d1的位置處，其中d1≤30cm。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所要求的裝置，其特征在于，它包括至少一個第二塊，其中設置有一個直徑為D的第三氧化劑噴射口，該噴射口設置于距第一氧化劑噴射器的對稱軸有距離d2的位置，其中d2≥5D和d2≥d1，并且最好是10D≤d2≤50D
32.根據(jù)權(quán)利要求30和31中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，d1≤10d3。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所要求的裝置，其特征在于，D≥0.5cm。
34.根據(jù)權(quán)利要求30至33中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，所述塊具有多個燃料噴射口。
35.根據(jù)權(quán)利要求30至34中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，所述塊具有多個第一氧化劑噴射器。
36.根據(jù)權(quán)利要求30至35中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，所述塊具有多個第二氧化劑噴射口。
37.根據(jù)權(quán)利要求30至36中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，所述燃料噴射口包括一個重燃油噴射器。
38.根據(jù)權(quán)利要求30至37中的任意一項所要求的裝置，其特征在于它具有幾個分開的燃料噴射口，以噴射一種或多種燃料。
39.根據(jù)權(quán)利要求30至38中的任意一項所要求的裝置，其特征在于它包括一個第一分流閥，該第一分流閥用于將氧化劑的總流量分開，使一部分流至一次氧化劑管線，而另一部分流入第二氧化劑管線，該第二氧化劑管線連接第三氧化劑噴射口，該一次氧化劑管線連接一個第二分流閥，該第二分流閥一方面連到第一氧化劑噴射器，另一方面連到第二氧化劑噴射口
40.根據(jù)權(quán)利要求30至39中的任意一項所要求的裝置，其特征在于，第三二次氧化劑噴射口為一個具有兩個截面的噴射器，以使得可以無需改變該噴射器上游氧化劑的壓力就能夠改變氧化劑的速度和動量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃燒方法及實施該方法的燃燒器。燃料和氧化劑分開噴射。燃料被分為兩個不同的部分，二次氧化劑用于使燃燒分級，一次氧化劑被分為兩個不同的噴射流，其中一噴射流為噴入燃料中的快速混合的一次氧化劑，另一個噴射流為在距前一個噴射流短距離處噴射的慢速混合的一次氧化劑。
文檔編號F23C99/00GK1507549SQ02809294
公開日2004年6月23日 申請日期2002年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者J·迪蓋, T·勒吉瑞特, R·P·齊阿瓦, O·盧埃丹, 5, J 迪蓋, 鹛, 齊阿瓦 申請人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會的有限公司, 液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具