[发明专利]燃烧燃料的方法和用于燃烧燃料的燃烧器

说明书

一种用于使主燃料与主氧化剂燃烧的方法和燃烧器，其中，主燃料流和主氧化剂流经由喷射端喷射，该燃烧器包括至少一个金属喷射器，所述喷射端(100)位于耐火块体的主通路(260)的上游区段中，并且其中多股流喷射到主通路(260)的下游区段(270)中以增强主燃料流和主氧化剂流的混合和扰动。

技术领域

本发明涉及一种特别是工业炉中的燃烧器及其用途。

背景技术

许多通过使燃料与氧化剂燃烧而被加热的工业炉在很高的温度下工作。一些工业炉还在高压力下工作。

许多用来使燃料与氧化剂燃烧的燃烧器包括用于将燃料和氧化剂喷射到燃烧区中的非耐火金属喷射器。

当金属喷射器承受高温或高温度梯度时，它们的工作时间(使用寿命)会显著缩短。这引起炉运营商的增加的成本和甚至增加的停炉时间。

为了保护金属喷射器以防由于炉燃烧区中的高温而引起的过热和来自所述区域的热辐射，已知为燃烧器配备耐火陶瓷燃烧器块体(block)，该燃烧器块体在使用中一体形成在燃烧区周围的炉壁中，并且使金属喷射器在设置于所述燃烧器块体中的贯通通路中相对于炉燃烧区凹进。因此，所述贯通通路包括围绕所述一个或多个金属喷射器的上游区段和位于一个或多个金属喷射器下游的下游区段。这样，金属喷射器被部分地屏蔽燃烧区中的高温和来自燃烧区的热辐射。

为了限制可能经由所述通路的下游区段到达金属喷射器的来自燃烧区的热辐射，所述下游区段的面向炉燃烧区的开口一定不能过大。

此外，通常希望限制或避免燃烧气氛朝向金属喷射器再循环到燃烧器块体中，特别是在所述气氛包含可凝结的和/或腐蚀性的污染物和/或磨蚀性的固体时。这是限制所述贯通通路的下游区段的开口的又一个原因。

使金属喷射器在燃烧器块体中凹进的需求在没有另外的措施的情况下会引起燃料和氧化剂在贯通通路内的不充分混合，由此降低燃烧过程的效率。

这种不充分的混合会引起过长的火焰和/或燃料与氧化剂的不充分燃烧。它还可能引起分离和不稳定的火焰。

因此，本领域中已知将诸如旋流器和叶片的混合装置定位在喷射器或通路内，以便促进燃料和氧化剂的混合。但是，此类装置增大了由金属喷射器喷射的射流的立体角，从而又要求增大下游区段的宽度以便避免射流与下游区段之间的有害影响，由此增加了从燃烧区到金属喷射器的热辐射，提高了金属喷射器的热损伤风险，并且还提高了气氛再循环到通路中的风险。

由于颗粒固体燃料的磨蚀性质，在输送固体燃料的喷射器或通路中使用混合装置也不是工业燃烧器中的一项选择。混合装置同样不会适合于输送液体燃料的喷射器或通路。

发明内容

本发明的一个目的至少部分在于克服现有技术的上述问题。

根据本发明，提供了一种借助于包括主喷射器组件和耐火燃烧器块体的燃烧器使燃料与氧化剂燃烧的方法。该主喷射器组件终止于喷射端中，该喷射端包括用于喷射燃料和/或氧化剂的至少一个金属喷射器。由于成本和生产容易性(机械加工性)的原因，金属喷射器通常由非耐火金属制成，尽管由于安全原因，它们也可以由耐火金属制成。

该耐火燃烧器块体包括沿纵向轴线从块体的冷面延伸到块体的与冷面相对的热面并且限定主喷射方向X的主通路。在本文中，术语“热面”指的是燃烧器块体的预期在燃烧器被安装在炉中时指向燃烧区的面，且燃料和氧化剂经该面喷射到燃烧区中。另一方面，燃烧器块体的“冷面”指的是燃烧器块体的与“热面”相对的面，该面在燃烧器被安装在炉中时背离燃烧区。

耐火燃烧器块体的主通路以耐火材料的周围表面为边界。

该主通路具有与冷面邻接的上游区段和位于上游区段的下游并与热面邻接的下游区段。该下游区段终止于块体的热面中的主喷射开口中。