專利名稱：用催化劑的順序分級(jí)燃燒的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃燒器。本發(fā)明具體涉及例如在燃?xì)廨啓C(jī)等方面用的燃燒器，在這種燃燒器中，使用催化劑，順序分級(jí)燃燒。
在燃?xì)廨啓C(jī)中，有一個(gè)或多個(gè)燃燒器，燃料在壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣中燃燒。這種燃燒器傳統(tǒng)上有一個(gè)初級(jí)燃燒區(qū)域，在此區(qū)域中，形成燃料和空氣的近乎化學(xué)計(jì)量的混合物，并在基本上均勻的條件下以擴(kuò)散型的燃燒過程進(jìn)行燃燒。在初級(jí)燃燒區(qū)域的下游將附加的空氣引入到燃燒器。雖然總的燃料/空氣比顯著低于化學(xué)計(jì)量比，但是這種燃料/空氣混合物在起動(dòng)時(shí)容易點(diǎn)火，而且由于在初級(jí)燃燒區(qū)域內(nèi)燃料/空氣混合物具有局部較富的特性，所以在很寬的點(diǎn)火溫度范圍內(nèi)都可以形成很穩(wěn)定的火焰。
不幸的是，應(yīng)用這種近乎化學(xué)計(jì)量的燃料/空氣混合物將在該初級(jí)燃燒區(qū)域中造成很高的局部溫度。這種高溫促使生成被認(rèn)為是大氣污染物的氮的氧化物(NOx)。眾所周知，在貧燃料/空氣比條件下的燃燒(有時(shí)稱作“貧預(yù)混合燃燒”)由于降低最高局部氣體溫度而可以減少NOx的生成。然而這種貧比混合物很難點(diǎn)火，而且火焰穩(wěn)定性差。雖然采用由定中配置的導(dǎo)向燃燒器產(chǎn)生的擴(kuò)散型火焰可以改進(jìn)點(diǎn)燃特性和穩(wěn)定性，但是采用這種燃燒方法將增加NOx的產(chǎn)生，從而形成產(chǎn)生NOx的下限。
因此提出了在異質(zhì)燃燒過程中使用燃燒催化劑。在受催化的燃燒/空氣混合物中產(chǎn)生的游離根對(duì)降低伴隨燃燒反應(yīng)的活化能是有作用的。因此，燃燒溫度可以較容易地保持在低于分子氮轉(zhuǎn)化為NOx(有時(shí)稱作“熱致NOx”)的溫度。另外，即使在對(duì)熱致NOx的生成有利的溫度，NOx的產(chǎn)率也將降低，因?yàn)槿剂?空氣混合物的催化作用將增強(qiáng)燃料同氮?dú)鉅?zhēng)奪現(xiàn)有氧氣的能力。
已經(jīng)提出催化燃燒的各種模式，包括使所有的燃料/空氣混合物通過一個(gè)置于導(dǎo)向燃燒器后面的催化燃燒器，或操作一個(gè)與貧預(yù)混合燃燒器并聯(lián)的催化燃燒器。在任何情況下，催化過程要求預(yù)熱燃料/空氣混合物，一般預(yù)熱到至少400℃的溫度。不幸的是，由燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣可能低于400℃。因而通常需要擴(kuò)散型的預(yù)熱燃燒器。然而像在貧預(yù)混合型燃燒器中一樣，預(yù)熱燃燒器可能產(chǎn)生足夠的NOx量，從而損害催化燃燒器滿足超低發(fā)射要求的能力。
因而需要提供一種燃燒器，使很貧的燃料/空氣混合物能夠穩(wěn)定地燃燒，因而不用產(chǎn)生NOx的導(dǎo)向燃燒器便可以減少NOx的生成。
本發(fā)明總的目的是提供一種燃燒器，使很貧的燃料/空氣混合物能夠穩(wěn)定地燃燒，因而不用產(chǎn)生NOx的導(dǎo)向燃燒器便可以減少NOx的生成。
簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的這個(gè)目的以及其它的目的可以在一個(gè)使燃料在空氣中燃燒的燃燒器中實(shí)現(xiàn)，該燃燒器包括(i)在混合區(qū)中將第一股燃料流混合到第一股空氣流中的裝置，由此形成第一燃料/空氣混合物；(ii)燃燒催化劑；(iii)使第一燃料/空氣混合物流過催化劑的裝置，從而形成已催化的燃料/空氣混合物；(iv)第一燃燒區(qū)，已催化的燃料/空氣混合物在此燃燒區(qū)中燃燒，由此產(chǎn)生已燃燒的氣體；(v)配置在第一燃燒區(qū)下游的第二燃燒區(qū)和使第一燃燒區(qū)來的已燃燒氣體流入第二燃燒區(qū)的裝置；(vi)一種裝置，該裝置用于使第二燃料/空氣混合物混入第二燃燒區(qū)中的灼熱氣體，并燃燒第二燃料/空氣混合物，由此產(chǎn)生另一股燃燒氣體。
本發(fā)明還包括使燃料在空氣中燃燒的方法，該方法包括下列步驟(i)將第一股燃料流混入第一股空氣流中，形成第一燃料/空氣混合物；(ii)使第一燃料/空氣混合物流過燃燒催化劑，產(chǎn)生已催化的燃料/空氣混合物；(iii)燃燒已催化的燃料/空氣混合物，由此產(chǎn)生已燃燒氣體；(iv)將第二股燃料流混入第二股空氣流，形成第二燃料/空氣混合物；(v)將第二燃料/空氣混合物混入已燃燒氣體而燃燒第二燃料/空氣混合物，從而將第二燃料/空氣混合物的溫度升到其點(diǎn)燃溫度以上，由此形成另一股已燃燒氣體。


圖1是燃?xì)廨啓C(jī)靠近本發(fā)明燃燒器的部分的縱向截面圖；圖2是圖1所示燃燒器的細(xì)節(jié)視圖；圖3是沿圖2的III—III線切取的橫向截面圖；圖4是圖2所示燃燒器的另一實(shí)施例的靠近灼熱氣體排出口處的細(xì)節(jié)視圖。
參考附圖，圖1示出燃?xì)廨啓C(jī)靠近燃燒部分的部分的縱向截面圖。燃?xì)廨啓C(jī)包括壓氣機(jī)部分1、燃燒部分2、渦輪部分3和穿過這三部分的轉(zhuǎn)子4。壓氣機(jī)包括許多交錯(cuò)排列的靜止葉片5和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片7。靜止葉片固定在圓筒9上，轉(zhuǎn)動(dòng)葉片固定在裝在轉(zhuǎn)子4上的圓盤8上。像通常一樣，燃燒部分2包括構(gòu)成室27的筒體10，在該筒體中，配置了許多燃燒器15和風(fēng)道16。渦輪部分3包括許多交替排列的靜止葉片6和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片(未示出)。靜止葉片固定在內(nèi)筒體11(僅示出其一部分)上，該內(nèi)筒體由外筒體口包圍。
操作期間壓氣機(jī)1吸入大氣并壓縮。然后將壓氣機(jī)1壓縮的空氣17引入室27，該室再將它分配給各燃燒器15。在燃燒器15中，可以是液體(例如餾出油)或氣體(例如天然氣)的燃料，像以下將進(jìn)一步說明的那樣，在壓縮空氣17中燃燒，產(chǎn)生灼熱的壓縮氣體40。該灼熱氣體40通過導(dǎo)管16進(jìn)入渦輪部分3。在渦輪部分中灼熱的壓縮氣體40膨脹，在轉(zhuǎn)子4上產(chǎn)生動(dòng)力。
如圖2所示，每個(gè)燃燒器15伸入筒體13，該筒體13從筒體10伸出并由端板14密封。共軸的內(nèi)套筒和外套筒51、52分別構(gòu)成燃燒器15的前端部。套筒51、52在其自身之間形成環(huán)形通道75，該通道具有接收壓氣機(jī)1的壓縮空氣17的第一部分18的圓周形入口58。在優(yōu)選實(shí)施例中，壓縮空氣18等于燃燒器15的總的燃燒空氣的約20％。通道75從入口58開始徑向向內(nèi)延伸，然后轉(zhuǎn)90°軸向延伸。
在通道75中，在緊靠入口58的下游處沿圓周配置了許多軸向延伸的燃料輸送桿63。沿每一根燃料輸送桿63的伸到通道75中的長(zhǎng)度配置許多燃料出口。因此燃料輸送桿63起著將第一部分燃料30均勻分配到通道75中的作用，由此形成貧燃料/空氣比混合物83?？梢詾槿~片型的燃料離心式噴咀67可以隨意地沿通道75配置，它起著促進(jìn)燃料30和壓縮空氣18混合的作用。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)燃料30通過燃料輸送桿63流入到壓縮空氣18中的流速，使得在通道75中保持小于0.5的當(dāng)量比，當(dāng)量比定義為實(shí)際的燃料/空氣比與化學(xué)計(jì)量的燃料/空氣比的比值。
燃料/空氣混合物83從通道75噴出后進(jìn)入預(yù)熱區(qū)91。在優(yōu)選實(shí)施例中用兩種方法預(yù)熱燃料/空氣混合物83。在起動(dòng)期間，通過燃料噴咀50(可以用常規(guī)的霧化形噴咀)將燃料輸送管72輸送的輔助燃料31噴入到由內(nèi)套筒51構(gòu)成的通道59。將導(dǎo)管73輸送的空氣21也引入到通道59中，形成富燃料/空氣混合物，該混合物可以用點(diǎn)火器(未示出，可以用常規(guī)的火花型點(diǎn)火器)點(diǎn)燃，然后燃燒，形成很穩(wěn)定的擴(kuò)散型火焰。由輔助燃料31燃燒產(chǎn)生的灼熱氣體在預(yù)熱區(qū)91與從通道75噴出的貧燃料/空氣混合物83混合，因此使燃料/空氣混合物83的溫度升高，達(dá)到適合于被催化的溫度范圍，這將在下面進(jìn)一步說明。在優(yōu)選實(shí)施例中，燃料/空氣混合物83被加熱到約400℃。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用燃料噴咀50的擴(kuò)散型燃燒作預(yù)熱源連續(xù)操作燃燒器15。因?yàn)榘凑毡景l(fā)明僅有20％的空氣流要預(yù)熱而且只加熱到低得多的溫度，所以預(yù)熱火焰的尺寸遠(yuǎn)小于常規(guī)非催化貧預(yù)混燃燒器要求的尺寸。因此大大減小了NOx的生成。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，在燃燒器15達(dá)到穩(wěn)定操作以后便關(guān)掉輔助燃料31。隨后用燃燒器15正排出的灼熱氣體40來預(yù)熱貧燃料/空氣混合物83。
在圖2所示的實(shí)施例中，這樣實(shí)現(xiàn)熱量傳輸通過導(dǎo)管80抽出一部分41由燃燒器15排放的灼熱空氣40，使它混入到在預(yù)熱區(qū)91中的燃料/空氣混合物83。導(dǎo)管80連接在內(nèi)套筒56上形成的入口81，即與燃燒區(qū)域95氣流相通(如下所述，燃燒區(qū)域95是三個(gè)燃燒區(qū)的第三個(gè))。導(dǎo)管80使入口81與內(nèi)套筒51上形成的出口82連通。由于燃料/空氣混合物83以很高的軸向速度沿內(nèi)套筒51流動(dòng)，所以內(nèi)套筒51的軸向延伸部分就形成一個(gè)噴射器33，該噴射器從第三燃燒區(qū)95中抽出灼熱氣體41。
用間接熱交換器100(即在灼熱氣體40和燃料/空氣混合物83之間不接觸而實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)的一種熱交換器)預(yù)熱燃料/空氣混合物83的另一個(gè)實(shí)施例示于圖4。熱交換器100由包圍密封燃燒區(qū)95的套筒56’一部分的套筒104構(gòu)成，因而形成環(huán)形的軸向延伸通道102和103。許多徑向延伸的傳熱片101伸入到通道102、103中。來自壓氣機(jī)1的壓縮空氣17的一部分空氣24通過通道102、103。當(dāng)壓縮空氣24穿過通道102和103時(shí)它接收從灼熱容氣40傳給葉片101和套筒56’的熱量，因而空氣的溫度升高了。加熱的空氣25從通道102和103進(jìn)入包圍套筒104的從圓周上伸出的支管74。然后加熱的空氣25從支管74流進(jìn)導(dǎo)管80的入口。
如前所述，圖2所示的噴射器33可以被用來將壓縮空氣24抽過熱交換器100?；蛘呷鐖D4所示，還可將噴射器34裝在導(dǎo)管80中。利用升壓壓氣機(jī)42進(jìn)一步壓縮來自壓氣機(jī)1的壓縮空氣17的一部分22。已進(jìn)一步壓縮的這部分空氣26通過噴射器34高速噴射到導(dǎo)管80中，因而將壓縮空氣24抽過熱交換器100。
在上述的實(shí)施例中是利用預(yù)熱燃料/空氣混合物83本身來達(dá)到預(yù)熱的。另一種預(yù)熱的方法是，在壓縮空氣18未與燃料30混合之前，預(yù)熱該壓縮空氣18。這種空氣預(yù)熱只需利用徑向延伸的燃料輸送桿63’(在圖2以虛線表示)就可以實(shí)現(xiàn)，該桿63’位于通道75的下游，因而此種情況下只有空氣18流過通道75。壓縮空氣18在預(yù)熱區(qū)91中被預(yù)熱之后再與燃料30混合，形成燃料/空氣混合物。
不管預(yù)熱的方式如何，如圖2所示，從預(yù)熱區(qū)91出來的已被預(yù)熱的燃料/空氣混合物89將通過擴(kuò)開的套筒57的流通包含燃燒催化劑的催化反應(yīng)器86。套筒57起著支承催化反應(yīng)器86的作用，如下所述，在其后端包圍著兩個(gè)燃燒區(qū)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，催化反應(yīng)器86包括單塊的襯托物，該襯托物用金屬或陶瓷制作，具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，用一種或多種具有催化活性的材料飽和。蜂窩狀結(jié)構(gòu)形成許多通過已預(yù)熱燃料/空氣混合物89的通道，因而使得該混合物可以和催化材料進(jìn)行表面接觸。或者還可以利用其它類型的催化反應(yīng)器，例如填充床型反應(yīng)器，只要它們不造成氣流過大的氣壓降。可以應(yīng)用各種燃燒催化材料，例如鉑、鈀或鎳，根據(jù)使用的燃料類型來選擇。在美國(guó)專利NO.3928961(Pfef-fcrle)和NO.4072007(Sanday)中公開了合適的催化反應(yīng)器，上述每個(gè)專利整個(gè)作為參考包括在本文中。
如圖2和3所示，中間和外套筒53、54包圍套筒57。在中間和外部套筒53、54之間形成外部環(huán)形通道77，而在中間和內(nèi)部套筒53、57之間則形成內(nèi)部環(huán)形通道76。來自壓氣機(jī)1的壓縮空氣17的一部分19通過入口78進(jìn)入內(nèi)通道76。壓縮空氣17的另一部分20通過入口79進(jìn)入外通道77。在優(yōu)選實(shí)施例中，燃燒器15的約80％的燃燒空氣通過通道76和77。
如圖2和3所示，在緊靠入口78和79的下游分別沿通道76和77的圓周配置了許多徑向延伸的燃料輸送桿64。圓形支管70將燃料輸送管71中的燃料32分配給不同的輸送桿64。如圖3所示，沿每一根輸送桿64的伸入到通道76和77的長(zhǎng)度配置了許多燃料入口。因此燃料輸送桿64起著將燃料32均勻分配到通道中的作用，分別在內(nèi)外通道76和77中形成貧燃料/空氣混合物84和85。混合裝置最好裝在通道76和77中，以促進(jìn)燃料32和壓縮空氣19與20的混合。這些混合裝置可以是旋轉(zhuǎn)葉片，例如如前所述的在通道75中所用的裝置?；蛘呷鐖D2所示可以沿通道76和77配置徑向延伸的擋板69。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以調(diào)節(jié)燃料32通過燃料輸送桿64輸送到壓縮空氣19和20中的流速，使得在通道76和77中保持低于0.5的當(dāng)量比。
如圖2所示，套筒57包圍在催化反應(yīng)器86的緊下游形成的燃燒區(qū)93。沿著形成內(nèi)通道76端壁的套筒57的向外擴(kuò)大的喇叭形部分在圓周上配置許多出口87。出口87使燃料空氣混合物84進(jìn)入由套筒53后端部包圍的第二燃燒區(qū)94。沿著形成通道77端壁的套筒53的向外擴(kuò)大的喇叭形部分在圓周上配置許多出口88。出口88使燃料/空氣混合物85進(jìn)入由套筒56包圍的第三燃燒區(qū)95。出口87和88起著產(chǎn)生氣壓差的作用，這種壓差可以防止燃燒區(qū)域94和95中的氣體回流到通道76和77中。套筒56的內(nèi)表面上最好涂一層陶瓷材料90，使得它能更好承受在燃燒區(qū)95產(chǎn)生的熱量。
在催化反應(yīng)器86中，已預(yù)熱的燃料/空氣混合物89與催化劑的表面接觸。在此表面上，燃料比在氣流中更容易被氧化，因?yàn)榇呋瘎└淖兞朔磻?yīng)機(jī)理，即減小了反應(yīng)活化能。燃料在催化劑表面上的這種氧化產(chǎn)生熱，釋放到氣流中增加了氣流溫度。當(dāng)溫度增加時(shí)，氣體中的氧化速度增大，最后，到達(dá)催化床的下游時(shí)，形成自持的氧化反應(yīng)。除了增加氣體溫度而外，催化劑還在氣體中注入加速氧化反應(yīng)的游離根。取決于注入的游離根，這種作用可以更大程度上加速燃料的氧化反應(yīng)，比加速氮的氧化反應(yīng)程度大，因此減小了形成NOx的比例。例如，已被接受的反應(yīng)模式具有參與許多反應(yīng)步驟的羥基OH和原子氧O，以及甲烷或其分解物，而這些具有氧化性的根極小地參與同氮的簡(jiǎn)單反應(yīng)。因此催化劑如果向氣流中注入O或OH，則人們可以期望，燃料的氧化速度將大大加速，比對(duì)氮的加速大得多。
如上所述，由于燃料/空氣混合物83的被催化，當(dāng)其沖出催化反應(yīng)器86時(shí)，其溫度急速上升到點(diǎn)燃溫度(通常約為550℃)以上。因此在燃料/空氣混合物89流出反應(yīng)器之后，幾乎立刻在燃燒區(qū)93中開始均勻的氣相燃燒。在優(yōu)選實(shí)施例中，沖出催化反應(yīng)器的燃料/空氣混合物89的溫度約為480℃。但是由于在第一燃燒區(qū)93中的均勻燃燒，進(jìn)入第二燃燒區(qū)94的氣體38的溫度很可能超過1050℃，最好約為1230℃。
由于氣體38的高溫，當(dāng)在內(nèi)通道76中形成的燃料/空氣混合物84從出口87進(jìn)入燃燒區(qū)94時(shí)，它的溫度急劇上升到其點(diǎn)燃溫度以上，從而形成均勻的燃燒反應(yīng)，在優(yōu)選實(shí)施例中，這種燃燒反應(yīng)使從第二燃燒區(qū)94出來的聯(lián)合氣流39的溫度保持在燃料的點(diǎn)燃溫度以上。同樣，由于灼熱氣體94的高溫，當(dāng)在外部通道77中形成的燃料/空氣混合物85進(jìn)入第三燃燒區(qū)95時(shí)，它的溫度急劇上升到其燃點(diǎn)溫度以上，從而形成另一個(gè)均勻燃燒反應(yīng)，該反應(yīng)足以將灼熱氣體40的溫度升到在渦輪部分3中膨脹所要求的值。
在優(yōu)選實(shí)施例中，引入內(nèi)外通道76和77的燃料32包括在燃燒器15中燃燒的燃料的約80％。在催化反應(yīng)器86的燃燒產(chǎn)物中分兩級(jí)順序加入這種附加的燃料及其有關(guān)的燃燒空氣19和20，可以防止燃燒氣體的冷卻，這種冷卻可使燃燒氣體的溫度降到其點(diǎn)燃所要求的溫度以下。雖然為了簡(jiǎn)單起見僅示出兩級(jí)，但是應(yīng)當(dāng)明白，在催化反應(yīng)器86的下游可以利用三級(jí)或多級(jí)燃燒。在任何情況下，因?yàn)槭侨剂?空氣混合物84和85的貧燃燒，因而不存在局部高溫，所以使NOx的產(chǎn)生降到了最小。
如前所述，利用本發(fā)明的分級(jí)燃燒，以及使第二和第三燃料/空氣混合物84和85的均勻燃燒與第一燃料/空氣混合物83的催化燃燒形成串聯(lián)并位于該催化燃燒之后，與先有的貧燃燒方法相比，NOx的產(chǎn)生進(jìn)一步降低了。催化反應(yīng)器86對(duì)貧燃料/空氣混合物84和85的燃燒起著導(dǎo)向器的作用，從而可以在很貧的燃料/空氣比條件下工作，并提供了充分的穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)注意到，這種穩(wěn)定性是在沒有因?yàn)槭褂脭U(kuò)散型導(dǎo)向燃燒器而產(chǎn)生附加NOx的條件下達(dá)到的。
除開不用產(chǎn)生NOx的導(dǎo)向燃燒器而又可以進(jìn)行貧燃燒而外，可以認(rèn)為，通過對(duì)燃料/空氣混合物83的催化產(chǎn)生的游離根由于燃料/空氣混合物84和85也以另一種方式均勻燃燒而減小了NOx的產(chǎn)生。如前所述，游離根增強(qiáng)了燃料同氮?dú)鉅?zhēng)奪現(xiàn)存氧的能力，所以即使在同樣的貧燃料/空氣比條件下，與非催化燃燒的情況相比，由燃料/空氣混合物84和85的燃燒產(chǎn)生的NOx減少了。與其它方式可能的情況相比，游離根還可以使燃燒在更貧的燃料/空氣比條件下進(jìn)行。
如前所述，最好采用從灼熱氣體40中轉(zhuǎn)移熱量的方法來實(shí)現(xiàn)燃料/空氣混合物83的預(yù)熱，這樣可以避免產(chǎn)生附加的NOx。但是，不是使所有燃料和空氣流過催化反應(yīng)器86的這樣一種分級(jí)燃燒，即使在連續(xù)應(yīng)用燃料噴嘴50來進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，也可以使NOx達(dá)到較低的量。之所以如此是因?yàn)?，根?jù)本發(fā)明，大部分燃料和空氣不通過催化反應(yīng)器86，因此不需要預(yù)熱。因此在產(chǎn)生NOx量高的燃料噴咀50中燃燒的燃料量要低于必須預(yù)熱所有燃料和燃燒空氣的方法中所用的燃料量。
權(quán)利要求
1.一種使燃料在空氣中燃燒的燃燒器(15)，其特征在于，在混合區(qū)(59)使第一燃料流(30)混入第一空氣流(18)的裝置(75)，由此形成第一燃料/空氣混合物(83)；燃燒催化劑(86)；使上述第一燃料/空氣混合物通過上述催化劑而形成催化的燃料/空氣混合物的裝置；第一燃燒區(qū)(93)，上述催化的燃料/空氣混合物在此區(qū)域中燃燒，形成已燃燒氣體(38)；配置在上述第一燃燒區(qū)下游的第二燃燒區(qū)(94)和使上述已燃燒氣體從上述第一燃燒區(qū)流入上述第二燃燒區(qū)的裝置(61)；使第二燃料/空氣混合物(84)混入上述第二燃燒區(qū)中的上述灼熱氣體并使上述第二燃料/空氣混合物燃燒產(chǎn)生另一股已燃燒氣體(39)的裝置(87)。
2.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征在于，使第二燃料流(32)混入第二空氣流(18)形成上述第二燃料/空氣混合物(84)的裝置，其中，上述第二燃料和空氣混合裝置包括繞上述燃燒催化劑(86)一圈的環(huán)形通道(76)。
3.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征還在于，配置在上述第二燃燒區(qū)(94)下游的第三燃燒區(qū)(95)、使上述另一股已燃燒氣體(39)從上述第二燃燒區(qū)(94)流入上述第三燃燒區(qū)(95)的裝置(62)和使第三燃料/空氣混合物混入上述第三燃燒區(qū)中的上述另一股已燃燒氣體中并使上述第三燃料/空氣混合物燃燒的裝置(88)。
4.如權(quán)利要求1所述的燃燒器，其特征還在于，在使上述第一燃料/空氣混合物通過上述燃燒催化劑(86)之前加熱上述第一燃料/空氣混合物(83)的裝置(33、80、100)。
5.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，加熱上述第一燃料/空氣混合物的上述裝置包括將上述另一股已燃燒氣體(39)中的熱量轉(zhuǎn)移到上述第一燃料/空氣混合物(83)中的裝置(33、80、100)。
6.如權(quán)利要求5所述的燃燒器，其特征在于，上述轉(zhuǎn)移熱量的裝置包括至少將一部分上述另一股已燃燒氣體(39)混入上述第一燃料/空氣混合物(83)中去的裝置(33、80)。
7.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其中加熱上述第一燃料/空氣混合物(83)的上述裝置的特征還在于，在空氣(20)中燃燒第三燃料流(32)產(chǎn)生又一股已燃燒氣體(40)的裝置(95)和使上述義一股已燃燒氣體混入上述第一燃料/空氣混合物中的裝置(33、80)。
8.如權(quán)利要求4所述的燃燒器，其特征在于，加熱上述第一燃料/空氣混合物(83)的上述裝置包括在將上述第一燃料流(30)混入上述第一空氣流(18)之前至少將一部分上述另一股已燃燒氣體(39)混入上述第一空氣流(18)中的裝置(33、80)。
9.一種在空氣中燃燒燃料的方法，其特征在于包括下列步驟將第一燃料流混入第一空氣流形成第一燃料/空氣混合物；使上述第一燃料/空氣混合物通過燃燒催化劑，形成已催化的燃料/空氣混合物；燃燒上述已催化的燃料/空氣混合物，產(chǎn)生已燃燒的氣體；將第二燃料流混入第二空氣流，形成第二燃料/空氣混合物；使上述第二燃料/空氣流混合物混入上述已燃燒氣體，由此使上述第二燃料/空氣混合物燃燒，因而使上述第二燃料/空氣混合物的溫度上升到其燃點(diǎn)溫度以上，產(chǎn)生另一股已燃燒的氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于，它包括下列步驟使上述已催化的燃料/空氣混合物的燃燒在燃燒器的第一燃燒區(qū)域中進(jìn)行，上述第一燃燒區(qū)配置在上述催化劑的下游；使上述第二燃料/空氣混合物的混合和燃燒在配置于上述第一燃燒區(qū)下游的第二燃燒區(qū)中進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于包括以下步驟將第三燃料流混入第三空氣流中，形成第三燃料/空氣混合物，并將上述第三燃料/空氣混合物混入上述另一股已燃燒的氣體中，由此使第三燃料/空氣混合物的溫度上升到其燃點(diǎn)溫度以上，因而使上述第三燃料/空氣混合物燃燒。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于包括以下步驟使上述已催化的燃料/空氣混合物在燃燒器的第一燃燒區(qū)中進(jìn)行燃燒，上述第一燃燒區(qū)配置在上述催化劑的下游；使上述第二燃料/空氣混合物在配置于上述第一燃燒區(qū)下游的第二燃燒區(qū)中進(jìn)行混合和燃燒；使上述第二燃料/空氣混合物在配置于上述第二燃燒區(qū)下游的第三燃燒區(qū)中進(jìn)行混合和燃燒。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于，加熱上述第一燃料/空氣混合物的步驟包括將上述第一燃料/空氣混合物加熱到至少約400℃的溫度。
全文摘要
一種NOx生成量低的燃燒器，在該燃燒器中，用燃燒器排出的灼熱氣體中的熱量預(yù)熱貧燃料/空氣的第一混合物。預(yù)熱后的該第一貧混合物在催化反應(yīng)器中被催化、燃燒，產(chǎn)生溫度超過燃料點(diǎn)燃溫度的灼熱氣體。第二、三貧燃料/空氣混合物然后依次引入灼熱氣體，使其溫度超過點(diǎn)燃溫度，造成上述第二、三混合物均勻燃燒。由于存在第一混合物催化期間產(chǎn)生的游離根，進(jìn)一步增加了燃燒的均勻性。催化反應(yīng)器起導(dǎo)向器的作用，賦與第二、三貧燃料混合物燃料以燃燒的能力。
文檔編號(hào)F23C6/04GK1118408SQ95106578
公開日1996年3月13日 申請(qǐng)日期1995年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月7日
發(fā)明者杰弗里·查爾斯·鮑克, 丹尼斯·邁克爾·巴喬欽 申請(qǐng)人:西屋電氣公司