[发明专利]燃烧器和用于运行燃烧器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，它包括一个通道，通道有一个混合区和一个氧化剂输入件，尤其空气输入件，以及有至少一个用于喷入燃料的燃料输入件。此外本发明还涉及这种燃烧器的工作方法。

背景技术

干天然气预混燃烧利用于低有害物排放的天然气燃烧。预混燃烧器典型地包括一个预混区，空气和燃料在其中混合，然后将混合物引入燃烧室。混合物在燃烧室燃烧，与此同时产生处于高压状态的燃气。这种燃气进一步引向涡轮机。预混合尤其对于氮氧化物排放是有利的，因为在预混火焰中基于均匀的混合形成均匀的火焰温度。氮氧化物的生成随火焰温度成指数关系增加。因此，与预混燃烧器的工作相结合，尤为重要的是保持低的氮氧化物排放量和避免失控燃烧，例如火焰反冲。

合成气燃烧器的特征在于，在其中使用合成气作为燃料。与传统的涡轮机燃料，亦即基本上由碳氢化合物组成的天然气和石油相比，合成气的可燃成分主要是一氧化碳和氢。取决于气化方法和整个设备的设计方案，合成气的热值比天然气大约小5至10倍。

除了合成气的化学计量的燃烧温度外，在火焰前缘合成气与空气之间的混合质量，对于避免温度峰值并因而对于将高温氮氧化物的生成减小到最低程度是重要的影响参数。

合成气的主要组成部分，除一氧化碳和氢外还有惰性成分。惰性成分涉及氮和/或水蒸气以及可能还有二氧化碳。因为热值低，所以必须在燃烧室内引入大容积流量的可燃气体。

当前的合成气燃烧室基于高的反应性设计为扩散燃烧室。蒸汽或氮通常用作稀释剂，目的是减少热NOx生成。在合成气燃烧时使用蒸汽/氮作为稀释剂，降低总设备的最高效率。

为了降低峰值温度并因而降低NOx排放量，迄今所有合成气燃烧器要求添加或混合一种惰性介质(蒸汽)。但是由于合成气燃烧器的设计基础是以合成气作为主燃料，所以需要量很大的惰性介质，这使得用天然气工作在经济上并没有吸引力，因为例如在用天然气工作时，使用扩散燃烧的设计方案也要添加一种惰性介质。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种燃烧器，它不仅可以用可燃的天然气，尤其天然煤气工作，也可以用合成气工作，并且克服上面提及的那些缺点。另一个要解决的技术问题是提供一种用于运行这种燃烧器的方法。

第一个技术问题通过按权利要求1的燃烧器得以解决。涉及方法的技术问题通过提供一种按权利要求12所述的方法得以解决。从属权利要求包含本发明其他有利的设计。

按本发明的燃烧器包括一个通道，它具有混合区，尤其预混区和氧化剂输入件，尤其空气输入件，以及具有至少一个用于喷入燃料的燃料输入件，其中，在通道内设隔离装置，它将通道沿通道的纵长区分成至少两个隔开的通道，亦即第一通道和第二通道。

因此，按本发明单个通道分成至少两个通道，亦即第一和第二通道。形成的每个这种通道有比总通道小的容积。现在附加地通过隔离装置形成的第二通道，优选地容积较小的通道，可根据工作类型供给燃料。当在此第二通道内喷入合成气时，在这里是空气的氧化剂在此第二通道内基本上被置换。这种置换是可能的，因为涉及的是一种所谓开放的第二通道。此时它通过隔开的第一通道流动。由此基本上形成一种扩散式合成气工作模式。在第二通道中的合成气/或合成气氧化剂混合物，以与在第一通道内氧化剂相同的速度排出。由此避免不希望的切变。此外，第二通道和第一通道可以加入氧化剂，优选地空气。除此之外，紧接着可以在两个通道内都喷入天然气，它们在预混区内预混合。这与传统的用天然气工作和预混合一致。

因此借助本发明燃烧器既可以用合成气也可以用天然气工作。

此外本发明还可以使合成气的工作基本上相当于扩散式工作模式，而天然气工作基本上相当于预混合原则。由此使例如合成气燃烧器的工作，在经济上对于用天然气工作有吸引力。

优选地，规定一条中轴线，以及隔离装置同心于该中轴线。按优选的设计，隔离装置基本上处于一条流线上。由此不形成在流动技术上认为是失控的紊流。此外，与传统的标准燃烧器相比，实现所述方式仅相当于有微小的改变，这又带来突出的经济上的优点。

优选地，隔离装置由金属或金属合金，尤其金属板制成。这可以非常简单和便宜地实现，而且还有必要的耐热强度。

按优选的设计，设一个或多个用于燃料，尤其合成气的进口。它们可以在预混通道内设置在面朝中轴线的那个通道侧。此外优选地，设一个带有涡旋叶片的涡旋发生器，尤其空气涡旋发生器。在这里，所述一个或多个燃料进口配置在沿主流方向的涡旋叶片上游。通过这种配置方式，得到一个开放的第二通道。