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CN102089586B - 改进型辐射燃烧器 - Google Patents

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Abstract

辐射燃烧器，其包括限定预混合室和燃烧室的主体。预混合室通过具有多种高度的燃烧器表面的至少一个辐射燃烧器板(2)与燃烧室相分隔。燃烧室进一步由第一辐射屏(4)限定。辐射燃烧器进一步包括在燃烧室中的第二辐射屏(3)。第二辐射屏与一个或多个辐射燃烧器板相间隔、但接近且平行于所述一个或多个辐射燃烧器板，从而该第二辐射屏用作延伸的燃烧器表面并且在使用中也加热所述的至少一个辐射燃烧器板。

Description

改进型辐射燃烧器
技术领域
本发明涉及包括辐射燃烧器板和屏的辐射燃烧器。
背景技术
包括辐射燃烧器板和屏的辐射燃烧器从例如US4799879或者EP0539279中已知。屏和辐射燃烧器板一起提供燃烧器的辐射输出，其具有大约为50％的平均效率水平。在过去，通过对辐射燃烧器板的改进已经增加了燃烧器的辐射输出，所述改进从带有成排的、用于将空气和燃烧剂的混合物从板的后部引导到辐射表面的通孔或穿孔的辐射燃烧器板改进为其中通孔或穿孔布置为例如在US4569657或US4799879中描述的、现今所称的蜂窝样式的辐射燃烧器板。辐射燃烧器板的这种或类似的改进增加了燃烧器的温度水平并相应地也增加了燃烧器的辐射输出。另一方面，这些蜂窝状样式在火焰所处位置处产生燃烧器板的局部过度加热，并且还引起差的温度一致性以及相对低的平均燃烧器表面温度并因此降低能量效率。这些局部高温因此造成了这种通孔或穿孔样式在使用上的限制，并且还限制了通过这些系统获得的辐射能量的量。
另一种实现较高的辐射输出的方法在例如US3847536中提出，该方法在辐射燃烧器板之上使用了两个辐射屏。同样辐射燃烧器的这种改进引起辐射燃烧器板在辐射燃烧器中部的局部过度加热，这迫使本领域技术人员降低输入(这导致辐射燃烧器板的较低(局部)温度)，以便延长辐射燃烧器的使用寿命。
然而，仍期望进一步提高辐射燃烧器的效率。
发明内容
所要求保护的本发明的一方面提供一种辐射燃烧器，其包括限定预混合室和燃烧室的主体。预混合室通过具有多种高度的燃烧器表面的至少一个辐射燃烧器板与燃烧室相分隔。燃烧室进一步由第一辐射屏限定。辐射燃烧器进一步包括在燃烧室中的第二辐射屏。第二辐射屏与一个或多个辐射燃烧器板相间隔、但接近且平行于所述一个或多个辐射燃烧器板，以使得该第二辐射屏用作延伸的燃烧器表面并且在使用时还通过逆辐射加热所述的至少一个辐射燃烧器板。在优选的实施例中，第二辐射屏为平行间隔的圆杆或方形棒的布置。在优选的实施例中，第一和第二辐射屏由高耐热性材料制成，例如陶瓷，特别是氧化铝或氧化锆、钛酸铝、二氧化硅、刚玉或多铝红柱石、碳化硅、氮化硅或渗透金属的陶瓷，例如渗透硅的碳化硅。可替代地，辐射屏也可由其它天然的耐热性材料制成，例如包含按重量超过50％的金属硅化物的材料，如二硅化钼(MoSi2)或二硅化钨(WSi2)。在另一个优选实施例中，辐射屏由高等级的耐热性的钢制成，例如类似Kanthal APM或APMT等级的高级不锈钢；设计用于高温腐蚀的不同等级的FeCrAl合金；以及类似于Avesta 253MA、153MA、Inconel601、Incoloy 800HT、Incoloy MA956等级的铬/镍钢材。
辐射燃烧器板优选由具有耐高温以及优异的机械和热力学性能的陶瓷材料(例如堇青石或氧化锆；部分稳定的氧化锆(PSZ)、氧化铝、碳化硅或其它高级的工业陶瓷)制成。辐射燃烧器板的燃烧器表面的两种高度之间的高度差优选为从1到20mm。更优选地，从1到10mm。更加优选地，从2到7mm。最优选为5mm。
辐射燃烧器板具有多种高度的燃烧器表面。在优选的实施例中，所述多种高度成排布置并且相对于在辐射燃烧器板上的每一排通孔/穿孔交替。这样的燃烧器板的示例可在图1中看到，或者可替代地在图2和3中看到。同样地，这些类型的燃烧器板与带有蜂窝或相似穿孔样式的瓷砖(ceramic tile)相比，提供较小的发射率。其原因是具有多种高度的燃烧器表面，其中辐射燃烧器板的较低高度的燃烧器表面提供较高的辐射输出，这是因为各排的侧部也进行加热并且提供额外的辐射输出，但是高度最高的燃烧器表面不具有这样的额外的辐射输出。所以这些多种高度的辐射燃烧器板的总的辐射输出(并因此能量效率)在同样情况下低于辐射燃烧器板中的蜂窝式穿孔。
然而，尽管被使用的这种辐射燃烧器板同样地具有较低的辐射输出，令人惊奇的发现，通过在辐射燃烧器板附近使用这种第二辐射屏，辐射燃烧器板的辐射输出可被增加且不会导致燃烧器板的局部过度加热，而这种局部过度加热将导致辐射燃烧器板的早期失效。这可通过以下事实得到解释(而不是假装科学地纠正)：第二辐射屏作用到多种高度的辐射燃烧器板上的逆辐射在最高的燃烧器表面是最高的，因为其最接近第二辐射屏。由此，该最高的燃烧器表面也多于较低高度的燃烧器表面进行加热，较低高度的燃烧器表面离该第二辐射屏具有更大的距离。由于辐射燃烧器板的这些较低高度的燃烧器表面已经由于火焰加热穿孔开口形成的空穴附近的表面而处于较高的温度，本发明总的效果是辐射燃烧器板的燃烧器表面中的不同高度在使用时处于相同的温度。换句话说，在辐射燃烧器板的燃烧器表面上可获得更好的温度一致性。本领域技术人员将理解这种与多个辐射屏相结合的更好的温度一致性使得整个辐射燃烧器具有明显更高的能量效率。在优选实施例中，第二辐射屏和至少一个辐射燃烧器板的高度最高的燃烧器表面之间的距离为3到50mm。更加优选地，第二辐射屏和高度最高的燃烧器板之间的距离为5到30mm，进一步优选为10到25mm，最优选为15到20mm。在优选的实施例中，第二辐射屏被定位成使得第二辐射屏沿辐射燃烧器板的高度最高的各排燃烧器表面的方向。
第一辐射屏优选为金属网栅。在另一个优选实施例中，第一辐射屏为平行间隔的圆杆或方形棒的布置。更加优选地，第一和第二辐射屏都由平行间隔的圆杆或方形棒的布置形成。在进一步优选的实施例中，第一和第二辐射屏被布置为沿相同的方向。在替代性的优选实施例中，第一和第二辐射屏相对于彼此以偏移角度布置。更优选地，第一和第二辐射屏呈90度。
本发明另外可观察到的优点是具有更低的燃烧副产物例如氮氧化物或者一氧化碳的排放水平，这可能是由于第二辐射屏被用作延伸的燃烧器表面并且提供了对于气体-空气混合物的更加充分的燃烧。
所要求保护的本发明的另一个方面是提供在燃烧室中带有至少一个另外的辐射屏的辐射燃烧器。
附图说明
本发明的示例性实施例通过参考附图在下文中描述，其中：
图1到3示出了在本发明中使用的辐射燃烧器板的示例性实施例的横截面图。
图4示出了本发明的一个示例性实施例，为了更好地观察辐射燃烧器的构造，其带有切除的部分。
图5示出了图4的示例的辐射燃烧器的侧视图，为了更好地观察辐射燃烧器的构造，其也带有切除的部分。
图6示出了本发明的一个替代性的示例性实施例。
图7示出了图6的示例辐射燃烧器的侧视图。
具体实施方式
本发明的示例性实施例现在将参考图1到7来描述。
图1到3示出了可用于本发明中的辐射燃烧器板的示例性实施例的横截面图。图1示出了辐射燃烧器板2的两种高度的燃烧器表面，图2和3以两种可替代的形式示出了三种高度的燃烧器表面。
图4和5示出了本发明的一个示例性实施例。第一辐射屏4是由高等级的耐热性的钢制成的高度耐热的金属网栅，例如类似KanthalAPM或APMT等级的高级不锈钢；设计用于高温腐蚀的不同等级的FeCrAl合金；以及类似于Avesta 253MA、153MA、Inconel 601、Incoloy800HT、Incoloy MA956等级的铬/镍钢材。第二辐射屏3由高度耐热的陶瓷材料制成，在这个示例中为氧化铝或氧化锆、钛酸铝、二氧化硅、刚玉或多铝红柱石、碳化硅、氮化硅或渗透金属的陶瓷，例如带有硅渗透等级在5到50％乃至更多的渗透硅的碳化硅。可替代地，辐射屏也可由其它天然的耐热性材料制成，例如包含按重量超过50％的金属硅化物的材料，如二硅化钼(MoSi2)或二硅化钨(WSi2)。辐射燃烧器板2具有两种高度的燃烧器表面，其由堇青石或可替代的热力学上适合的上述陶瓷材料构成的瓷砖制成。
图6和7示出了本发明的可替代的示例性实施例。第一和第二辐射屏由高耐热材料制成，在这个示例中为类似于以下材料的陶瓷：氧化铝或氧化锆、钛酸铝、二氧化硅、刚玉或多铝红柱石、碳化硅、氮化硅或渗透金属的陶瓷，例如带有硅渗透等级在5到50％乃至更多的渗透硅的碳化硅。可替代地，辐射屏也可由其它天然的耐热性材料制成，例如包含按重量超过50％的金属硅化物的材料，如二硅化钼(MoSi2)或二硅化钨(WSi2)。在这个示例中，该第一和第二辐射屏沿相对于彼此成90度的方向布置。辐射燃烧器板2具有两种高度的燃烧器表面，其由堇青石构成的瓷砖制成。
因此这里描述了一种新的辐射燃烧器1，其具有很大的使用灵活性，并且其能够达到约1300℃温度，并且相对于现有技术在辐射因子方面具有约10％的显著的增加。
由于其可在非常高的温度例如1300℃以及更高时使用，并且由于它们的高的能量效率及其长的使用寿命，本发明的辐射燃烧器特别适于用于以高的网状物的速度烘干网状材料。一个优选的应用领域是烘干移动的纸网。
该新的改进型辐射燃烧器包括限定预混合室和燃烧室的主体。预混合室通过至少一个具有多种高度的燃烧器表面的至少一个辐射燃烧器板与燃烧室相分隔。燃烧室进一步由第一辐射屏限定。辐射燃烧器进一步包括在燃烧室中的第二辐射屏。第二辐射屏与一个或多个辐射燃烧器板相间隔、但接近所述一个或多个辐射燃烧器板，从而该第二辐射屏用作延伸的燃烧器表面，并且在使用时也加热所述的至少一个辐射燃烧器板。

Claims (10)

1.一种辐射燃烧器，该辐射燃烧器包括限定预混合室和燃烧室的主体，所述预混合室通过具有多种高度的燃烧器表面的至少一个辐射燃烧器板与燃烧室相分隔，所述燃烧室进一步由第一辐射屏限定，其特征在于，所述辐射燃烧器进一步包括在所述燃烧室中的第二辐射屏，所述第二辐射屏与所述至少一个辐射燃烧器板相间隔、但接近且平行于所述至少一个辐射燃烧器板，从而所述第二辐射屏用作延伸的燃烧器表面，并且在使用时也加热所述至少一个辐射燃烧器板。
2.如权利要求1所述的辐射燃烧器，其中所述第二辐射屏为平行间隔的圆杆或方形棒的布置。
3.如权利要求1或2所述的辐射燃烧器，其中所述第一辐射屏为金属网栅、或者平行间隔的圆杆或方形棒的布置。
4.如权利要求1所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板为陶瓷燃烧器板。
5.如权利要求2所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板为陶瓷燃烧器板。
6.如权利要求3所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板为陶瓷燃烧器板。
7.如权利要求4所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板的燃烧器表面的两种高度的高度差为1到20mm。
8.如权利要求5所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板的燃烧器表面的两种高度的高度差为1到20mm。
9.如权利要求6所述的辐射燃烧器，其中所述至少一个辐射燃烧器板的燃烧器表面的两种高度的高度差为1到20mm。
10.如权利要求1所述的辐射燃烧器，其中所述燃烧室进一步包括至少一个另外的辐射屏。
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