[发明专利]流体燃料燃烧装置

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技术领域

背景技术

燃烧器为这样的装置，该装置通常用于通过使用不同种类的燃料(比如煤、木材、气体或油)来生成火焰以加热产品。因此，燃烧器可用来将水加热以提供温水或蒸汽，所述温水或蒸汽可用于加热目的和/或电能生产。

近年来，规定燃烧器所必须具有的效率的国家和/或国际规范以及限定污染物的所允许的排放量以便改善空气质量以及以便限制由燃烧所造成的温室气体的排放的国家和/或国际规范已经连续增加。此外，关于燃料燃烧器的最显著的问题之一是燃烧器的效率，特别是当用于燃烧器的燃料利用具有相对低的热值的燃料时，因为低热值可能降低燃烧过程的清洁。

关于燃烧器的一个重要问题是，为了获得有效的燃烧，使燃料在预定温度条件下燃烧是重要的，所述预定温度对于特定种类的燃料而言是最佳的。可能导致燃烧过程的清洁降低的因素之一是，燃烧器的室可能被构造成使得所述室内部的温度有所不同，亦即其中所述室内部的某一体积可能会具有比所述室内部的其它体积更低的温度。这意味着，在燃烧器的更低温度的体积中，燃烧过程没有所述室的另一体积那么有效，所述另一体积为最有效的，因为它具有适当的温度。

燃烧器通常被构造成使得燃烧器的壁限定燃烧室。关于燃烧室的一个常见问题是，所述室的外围区域(亦即靠近所述壁的区域)比所述室的中心区域更凉。更凉的区域可能起因于许多不同的原因，比如所述壁的隔热效果差或者所述室内部的火焰相对于所述室的尺寸的大小。当燃烧器为流体燃烧器时，可能更是如此，在流体燃烧器中燃料为呈液态和/或气态形式的、基于碳氢化合物的燃料。这意味着，所述室可被填充以燃料蒸气(其在所述室内部扩散)，并且所述室内部的不同的温度意味着，所述蒸气中的某些可能在比另一些更低的温度条件下燃烧，并因此降低燃烧效率，因为并不是流体燃料的所有的分子都被焚化。所述室内部的不同的温度意味着，碳氢化合物中的某些可能在未被完全地焚化的情况下(亦即被部分地焚化)从燃烧室漏出，并且燃烧器的效率可能会降低。

当基于碳氢化合物的燃料可能为可能具有低热值的燃料混合物的部分时(亦即其中燃料未被很好地燃烧)，效率降低是特别明显的。具有低热值的燃料混合物可为具有低热值和高水分含量或者水分含量达到40％的废弃材料。传统燃烧器未被很好地装备成使这样的燃料混合物焚化，并且通过尝试使混合物燃烧，将导致大量的烟灰和/或NOx颗粒。

美国专利申请2005/0048426A1示出了使用高压涡流空气的气化燃烧器。燃烧室的内表面由比如陶瓷的耐火材料构成，以使得通过将外部与内部隔离而防止从燃烧室向燃烧器的壳体所进行的热传导。

因此，需要一种具有相对清洁的排放物的燃烧器装置，所述燃烧器装置具有均匀的温度并且使流体燃料有效地焚化，其中在燃烧器的燃烧室内可基本保持特定的流体燃料混合物的最佳焚化温度。

发明内容

根据本发明，提供一种流体燃料燃烧装置，其包括：长形燃烧隔室，所述长形燃烧隔室包括具有外表面和内表面的侧壁，所述外表面和内表面限定所述燃烧隔室的径向外围，所述燃烧隔室具有沿纵向方向从燃烧隔室的近侧末端延伸至远侧末端的中心轴线，其中所述远侧末端为打开的，容许从燃烧隔室内部离开燃烧隔室的流体连通；气流装置，用于沿平行于燃烧隔室的中心轴线的方向、沿从燃烧隔室的近侧末端朝向远侧末端的方向提供空气流；燃料喷嘴，用于在燃烧隔室内部使流体燃料雾化；燃料进给装置，用于将流体燃料进给至所述燃料喷嘴；压力提供装置，用于将压力施加至经由所述燃料进给装置所进给的流体燃料；隔热层，所述隔热层在径向上布置于所述燃烧隔室的中心轴线和燃烧隔室的侧壁之间，沿从燃烧隔室的中心轴线朝向侧壁的方向降低了热传递；其中所述流体燃料燃烧装置进一步包括吸热层，所述吸热层在径向上布置于所述燃烧隔室的中心轴线和隔热层之间，使得在燃烧隔室内所生成的热能能够被吸收并且能够在燃烧隔室和吸热层之间已经达到热平衡时被沿朝向中心轴线的方向辐射返回至燃烧隔室中。

通过确保燃烧隔室的侧壁均设置有吸热层和隔热层，降低了通过燃烧装置的壁从燃烧隔室内部的热量的热耗散。因此，可以确保的是，燃烧隔室和/或燃烧室内部的内体积具有均匀分布的温度，其中隔室的中心区域的体积具有与靠近侧壁的那些部分类似的热特征。

此外，保温吸热层在燃料燃烧/灼烧期间能够升温至与燃烧隔室内部的温度大致相等的温度。这意味着，吸热材料可进一步用来将热量从吸热材料放射至燃烧隔室中，以使得在隔室的内体积和吸热层之间的温差最小。这确保了隔室的内表面面积在燃烧隔室内部不提供“冷的”或更凉的区域，确保在隔室内部燃烧的燃料跨过燃烧隔室的整个横截面直径在大致相同的温度条件下燃烧。