CN114321906A

CN114321906A - 气体燃烧器

Info

Publication number: CN114321906A
Application number: CN202111138604.9A
Authority: CN
Inventors: 多梅尼科·佩塞里科; 瓦尔特·卡瓦索; 彼得罗·帕利亚罗
Original assignee: Polidoro SpA
Current assignee: Polidoro SpA
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-04-12
Also published as: EP3974718A2; EP3974718A3; EP3974718B1

Abstract

一种空气冷却的气体燃烧器(1)包括：多个斜坡状元件(2)，其各自包括具有相应的入口(21A，22A)和相应的出口(21B，22B)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)，其中多个斜坡状元件(2)沿着横向方向(T)连续地设置；歧管(3)，其被构造为将气体供应至第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的入口，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)被构造为通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到它们相应的入口(21A，22A)中；用于每个斜坡状元件(2)的相应的扩散器(4)，其限定了多个孔(40)，通过来自第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的气体的燃烧而从这些孔中产生火焰。

Description

气体燃烧器

技术领域

本发明涉及一种气体燃烧器和一种燃烧气体的方法。

背景技术

特别地，本发明的燃烧器适用于锅炉和热水器。在本领域中已知包括多个元件(或斜坡或板)的燃烧器，它们彼此平行设置并在它们内部限定管道，通过位于元件的第一端部处的歧管将气体供应到这些管道中。气体与空气(称为初级空气)一起被吸入到管道中并到达元件的第二端部(或头部)，在此处存在扩散器，气体通过扩散器产生传播到燃烧室中的火焰。在现有技术中已知其中每个元件(或斜坡或板)都限定了被构造为并行地吸入初级空气和气体的两个管道的燃烧器；这种燃烧器在气体向扩散器均匀分布的方面特别有利，因此在燃烧室中产生的热通量方面特别有利。例如，在以下专利文献中描述了具有两个进气管道的燃烧器的例子：FR2745891B1、WO2016/193904、CN204438118U。在以下专利文献中提供了燃烧器的其他例子：DE4207814A1、EP1201990A1和DE3338126A1。

现有技术的燃烧器会释放大量的亚氮排放物(氮氧化物排放物，NO_x)和其他有毒物质，并且还存在火焰稳定性问题。特别地，如果在化学计量或次化学计量条件下发生燃烧，元件的头部会过热，从而导致NO_x还有一氧化碳的大量排放；这个问题在燃烧器使用的热功率接近工作范围的最小值时尤其明显。为了克服这个问题，一些现有技术的燃烧器(例如，在本申请人名下的文献WO2016/193904中描述的燃烧器)使用允许头部保持在低温下的水冷系统，从而确保NO_x排放物在整个运行范围内保持在较低水平。然而，这种冷却系统非常昂贵并且严重增加了燃烧器的最终成本。

发明内容

本公开的目的在于提供克服现有技术的上述缺点的一种燃烧器和一种燃烧气体的方法。这个目的通过所附权利要求中表征的本公开的燃烧器和方法完全实现。

根据一个方面，本公开涉及一种气体燃烧器。气体或气体燃料是指至少主要包括甲烷的天然气。优选地，该燃烧器是空气冷却的。优选地，该燃烧器没有水冷系统。

该燃烧器包括多个斜坡状(或板状)元件。斜坡状元件彼此平行设置。更具体地，每个斜坡状元件都位于与纵向方向和进气方向平行的相应的延伸平面中。因此，斜坡状元件的定位平面彼此平行。每个斜坡状元件都包括第一进气管道和第二进气管道。针对每个斜坡状元件，第一进气管道和第二进气管道都具有相应的入口。针对每个斜坡状元件，第一进气管道和第二进气管道都可具有相应的出口(这些出口中的每一个都在纵向上延伸斜坡的整个长度的一半)；替代地，第一进气管道和第二进气管道可具有共同的出口(其在纵向上延伸斜坡的整个长度)。优选地，第一进气管道和第二进气管道彼此几何对称；更具体地，它们关于沿着进气方向定向并介于第一进气管道和第二进气管道之间的轴线对称。优选地，第一进气管道和第二进气管道以空气燃料比(也称为lambda)恒定的方式配置，也就是说，第一进气管道和第二进气管道中的空气燃料比相同。

在一个或多个实施方式中，每个斜坡状元件还包括第三进气管道。在一个实施方式中，每个斜坡状元件还可包括第四和/或第五进气管道。

第一进气管道和第二进气管道(以及在提供的情况下的第三和/或第四和/或第五进气管道)沿着某个方向彼此间隔开；该方向可以是纵向方向(在这种情况下，优选地，进气管道的入口竖直地定向)，或者替代地可以竖直地间隔开(在这种情况下，优选地，进气管道的入口纵向地定向)。在这两个例子中，进气管道的一个或多个出口可以竖直地定向。

第一进气管道和第二进气管道(以及在提供的情况下的第三和/或第四和/或第五进气管道)沿着纵向方向彼此间隔开。第一进气管道和第二进气管道(以及在提供的情况下的第三和/或第四和/或第五进气管道)在入口和出口之间沿着具有与进气方向平行的至少一个分量的方向延伸。应当注意，第一进气管道和第二进气管道(以及在提供的情况下的第三和/或第四和/或第五进气管道)可以彼此不平行；实际上，它们中的每一个都在具有与进气方向平行的一个分量的方向上延伸，但该方向也可以具有不与进气方向平行的其他分量。多个斜坡状元件沿着横向方向连续地设置；该横向方向垂直于纵向方向和进气方向。

燃烧器包括歧管，其被构造为将气体供应至斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道的入口。更具体地，歧管包括多个喷嘴；斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道的入口分别设置在相应的喷嘴附近，以接收从喷嘴流出的气体。因此，针对每个斜坡状元件，歧管都包括第一喷嘴和第二喷嘴(并且在一个或多个实施方式中包括第三和/或第四和/或第五喷嘴)。斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道被构造为通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到它们相应的入口中。流入到每个管道中的气体来自相应的喷嘴；初级空气从管道的入口的外周进入管道。在每个文丘里管内，初级空气与气体混合；因此，在每个管道的出口处，存在初级空气和气体的混合物。应注意的是，喷嘴的直径优选在0.3与1.5mm之间(例如0.8mm)；这样，初级空气量与文丘里管所吸入的气体量之间的比值就足够高。

针对多个斜坡状元件中的每一个，燃烧器都包括(至少)一个相应的扩散器。扩散器设置在第一进气管道和第二进气管道的出口处。扩散器限定了多个孔，通过来自第一进气管道和第二进气管道的气体的燃烧(即，通过气体与存在于初级空气中的氧的反应)从这些孔中产生火焰。

应当注意，根据本公开的一个方面，每个斜坡状元件的几何形状都使得非常大量的空气流入到管道中，从而使初级空气和气体的混合物的燃烧至少在部分工作范围内(接近最小功率水平)在超化学计量条件下发生，即空气超过产生完全燃烧反应所需的理想量。因此，在降低的温度下发生燃烧，从而即使在没有水冷系统的情况下也减少了NO_x的产生。特别地，每个斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道各自的出口沿着横向方向的宽度除以第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件之间的沿着横向方向的间距的比值大于0.15(或0.16或0.17或0.18)；优选大于0.2或0.25；更优选大于0.3或0.35或0.4。应当注意，“间距”是指连续的两个斜坡状元件(特别是第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件)的两个对应的点之间的距离。因此，每个斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道的出口沿着横向方向的宽度(也称为头部下方宽度)大于现有技术的燃烧器的该宽度，这允许更大量的初级空气流入，从而在NO_x产生方面具有有益效果。

例如，头部下方宽度可以是6mm(优选地，该宽度沿着纵向方向是恒定的)，其中第一个斜坡状元件和第二个斜坡状元件之间的间距为17mm；这样，比值为0.353。与比值为0.17(通过2.9mm的头部下方宽度和17mm的第一个斜坡状元件与第二个斜坡状元件之间的间距获得)的现有技术中的118mg/kWh的NO_x产生量相比，在该例子中实验测试得出的NO_x产生量为96mg/kWh，。因此，所进行的测试表明，当头部下方宽度增加并因此使头部下方宽度与两个连续的斜坡状元件之间的间距之比增加时，NO_x产生量有所改善。

应注意的是，优选地，燃烧器的最大(或标称)热功率与斜坡状元件的出口的开口截面积的总和之间的比值在3与6W/mm²之间，优选在4与5W/mm²之间；例如，在具有35kW的最大(或标称)热功率和各自的(第一管道和第二管道的)出口具有441mm²的开口截面积的17个燃烧器元件的燃烧器中，最大热功率与斜坡状元件的出口的开口截面积的总和之间的比值将为4.27W/mm²。

根据本公开的另一个方面，在第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件之间，燃烧器限定了用于使二级空气流向扩散器的流入开口(或狭槽)。二级空气在斜坡状元件的管道外侧通过该开口流向扩散器。更具体地，燃烧器包括定位在第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件之间的板。该板限定(或包括)用于使二级空气通过(或流入)的开口。优选地，燃烧器包括多个开口，每对连续的斜坡状元件之间具有一个开口。更具体地，燃烧器包括多个板，也就是说，其针对每对连续的斜坡状元件都包括相应的板，该板限定了用于使二级空气通过的相应的开口并且定位在这对斜坡状元件之间。

用于二级空气的板(或每个板)平行于横向方向定向；更具体地说，其垂直于斜坡状元件的延伸平面定向。开口允许二级空气沿着进气方向从其中流过；因此，二级空气跟随具有与进气方向平行的至少一个分量的路径流向扩散器。在板中(或在每个板中)限定的开口的形状沿着纵向方向是细长的。一个或多个横向开口也可以被限定在板的横向边缘与斜坡状元件的壁之间；这样的一个或多个横向开口的形状优选沿着纵向方向是细长的。这些横向开口允许降低头部的温度，从而避免因头部变红和白炽引起的问题。

应当注意，针对第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件中的每一个，扩散器都沿着纵向方向伸长并且限定了沿着纵向方向连续设置的(至少)一个相应的孔排。用于使二级空气通过的开口在纵向方向上的长度至少等于孔排在纵向方向上的长度。

用于分隔二级空气的板在NO_x排放物方面具有有益效果，因为它们降低了扩散器的温度(不仅因为二级空气的流入降低了燃烧温度，而且还归因于板起到散热片的作用)。然而，其使火焰更波动并因此使火焰稳定性变差，从而增加了火焰与燃烧器分离的趋势。实际上，较低的燃烧温度导致较少的头部升温(即较低的比能)，这会导致火焰与燃烧器脱离并出现在离气体出口孔一定距离处。这种现象被称为火焰脱离并在低功率下尤为明显。后果可能是燃料燃烧不完全，甚至火焰可能会熄灭；不完全燃烧是特别不希望的，因为这会增加一氧化碳的产生。因此，在没有反作用特征的情况下，用于二级空气的板虽然在NO_x排放物方面是有益的，但尤其是在低功率下降低了调节燃烧器的可能性。

根据本公开的一个方面，歧管包括被构造为将气体供应至斜坡状元件的第一组的第一歧管部分以及被构造为将气体供应至与第一组不同的斜坡状元件的第二组的第二歧管部分。歧管包括用于将第一歧管部分与第二歧管部分分开的隔板。隔板优选是固定的，但其也可以是可动的。因此，可以彼此独立地向斜坡状元件的第一组和第二组供应气体。这样，当需要将燃烧器调节到低功率时，可以只向一个歧管部分供应气体；因此，多个斜坡状元件中只有一些斜坡状元件被供应气体，从而降低了燃烧器的功率，同时在被供应气体的斜坡状元件中保持火焰活跃和稳定。实际上，功率的降低并非借助于降低火焰传播速度(如上所述，这会导致火焰脱离)，而是借助于减少保持点燃的斜坡状元件的数量。这在提供用于分隔二级空气的板时是特别有利的，因为这些板趋于增加使燃烧器发生火焰脱离的倾向，但是这在不提供这些板时也是有用的，因为仍然在不改变保持点燃的单独的斜坡状元件的运行状态的情况下允许燃烧器以低功率工作。

更具体地，歧管包括连接至第一气体配件和第二气体配件的供气阀；供气阀定位在第一气体配件和第二气体配件的上游并且调节气体向配件的流动。更具体地，供气阀可操作性地到达其阻止气体流向歧管(即，两个歧管部分)的关闭位置、其只允许气体(通过相应的气体配件)流向第一歧管部分和第二歧管部分中的一个的部分打开位置以及其允许气体(通过相应的气体配件)流向第一歧管部分和第二歧管部分二者的完全打开位置。燃烧器包括控制单元；控制单元被构造为接收来自用户的代表热功率请求的信息项。控制单元被构造为根据从用户接收的热功率请求将供气阀驱动到关闭位置、打开位置或部分打开位置。

应当注意，歧管还可以包括连接至相应的第三和/或第四歧管部分的第三和/或第四气体配件(以及必要时的其他气体配件)；上面关于第一和/或第二气体配件的描述在进行必要改变的情况下也适用于第三和/或第四气体配件(以及必要时的任何其他气体配件)。

根据本公开的一个方面，每个扩散器都限定了第一孔排和第二孔排；第一孔排和第二孔排沿着纵向方向连续地设置；第二孔排与第一孔排不同且分开。换言之，第一排和第二排彼此分开并平行。第一孔排和第二孔排优选不间断地沿着第一进气管道和第二进气管道的出口延伸。孔的这种布置尤其是在降低的功率下提高了火焰稳定性。

根据本公开的一个方面，每个斜坡状元件都具有沿着纵向方向彼此相对并且沿着进气方向设置在上端部处的第一上端部和第二上端部。上端部是指每个斜坡状元件相对于进气方向的设有将气体吸入到其中的管道的出口的端部。相应的扩散器被支撑在第一上端部和第二上端部上。在一个示例性实施方式中，斜坡状元件的位于上端部处并且被包含在(介于)第一上端部与第二上端部之间的上部中央区域沿着进气方向偏离(具体地，低于)第一上端部和第二上端部；因此，沿着进气方向在扩散器和上部中央区域之间形成间隙。更具体地，间隙形成在扩散器的形成有孔的壁与斜坡状元件的上部中央区域之间。该间隙的尺寸优选为至少2mm。换言之，扩散器被支撑在第一端部和第二端部上，而不是支撑在上部中央区域上。该特征有利于减少NO_x的产生。在其他实施方式中，不提供间隙(即，其是0mm)。

本公开还提供了一种包括燃烧室和根据本公开的一个或多个方面的燃烧器的锅炉。该锅炉可以是开放式燃烧室类型或封闭式燃烧室类型(即配备有用于排出燃烧烟气的风扇)。

本公开还提供了一种燃烧气体的方法。该方法包括准备多个斜坡状元件的步骤；这些斜坡状元件根据本公开的一个或多个方面形成；更具体地，这些斜坡状元件彼此平行定向并且沿着与斜坡状元件的延伸平面垂直的横向方向连续地设置。针对多个斜坡状元件中的每一个，该方法都包括准备相应的扩散器。扩散器设置在第一进气管道和第二进气管道的出口处(因此其覆盖第一进气管道和第二进气管道的出口)。扩散器根据本公开的一个或多个方面形成。

该方法包括通过歧管将气体供应至多个斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道(以及在提供的情况下的第三和/或第四和/或第五进气管道)的入口的步骤。歧管根据本公开的一个或多个方面形成。

该方法包括通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到多个斜坡状元件的第一进气管道和第二进气管道中的步骤。

该方法针对多个斜坡状元件中的每一个都包括通过来自第一进气管道和第二进气管道的气体的燃烧而从相应的扩散器的孔中产生火焰的步骤。可以使用设置在扩散器附近的点火器点燃火焰。

该方法优选包括通过在板中限定的开口供应二级空气的步骤，该板定位在多个斜坡状元件中的第一个斜坡状元件和连续的第二个斜坡状元件之间。

该方法可以包括将气体选择性地供应至被构造为将气体供应至斜坡状元件的第一组的第一歧管部分或被构造为将气体供应至与第一组不同的斜坡状元件的第二组的第二歧管部分的步骤。第一歧管部分与第二歧管部分分开。更具体地，该方法可以包括控制供气阀从而将其驱动到其阻止气体流向歧管的关闭位置、其只允许气体流向第一歧管部分和第二歧管部分中的一个的部分打开位置以及其允许气体流向第一歧管部分和第二歧管部分二者的完全打开位置的步骤。

因此，本公开提供了用于减少NO_x排放物并且同时避免火焰脱离的许多可行特征。这些特征可以单独或组合地采用。下面通过举例的方式示出了在本公开的燃烧器上进行的实验测试的结果。该实验测试是使用称为第二族的燃料气体作为参考气体进行的，也就是说，由100％甲烷组成的气体(在欧洲法规中由标签G20表示)。首先，使用具有本申请人名下的文献WO2016/193904中描述的类型的17个斜坡状元件的燃烧器，其没有冷却系统；最初产生的NO_x的衡量量为137mg/kWh。然后将喷嘴的尺寸减小到0.8mm，从而获得衡量量为128mg/kWh的NO_x。接下来，将燃烧器头部的开口截面积增加到441mm²；由于这种改变，获得了衡量量为118mg/kWh的NO_x。接下来，将第一进气管道和第二进气管道的出口宽度增加到6mm；由于这种改变，获得了衡量量为96mg/kWh的NO_x。接下来，降低斜坡状元件的上端部的中央区域，从而获得衡量量为92mg/kWh的NO_x。注意到这些改变在NO_x产生方面的益处被燃烧器特性在火焰脱离方面的恶化所抵消(导致一氧化碳产量从最初的340ppm增加了30ppm)。然后实施用于分隔二级空气的板并设置两个单独的气体配件；由于这些措施，观察到NO_x的衡量量下降到57mg/kWh并且一氧化碳的衡量量下降到418ppm。

附图说明

根据在附图中通过非限制性举例的方式示出的优选实施方式的以下详细描述，所述这些和其他的特征将变得更加清楚，在附图中：

-图1以立体图示出了根据本公开的一个或多个方面的燃烧器；

-图2以另一个立体图示出了图1的燃烧器；

-图3以俯视图示出了图1的燃烧器；

-图4以侧视图示出了图1的燃烧器；

-图5和图6示出了图1的燃烧器的三个斜坡状元件，其具有相应的扩散器和用于二级空气的相应的板；

-图7和图8示出了图1的燃烧器的单个斜坡状元件；

-图9示出了用于图1的燃烧器的二级空气的板；

-图10A和图10B分别示出了图1的燃烧器的扩散器的实施方式。

具体实施方式

对于本公开，附图标记1表示燃烧器。燃烧器1包括多个斜坡状元件2。斜坡状元件2沿着与纵向方向L和进气方向A平行的相应的延伸平面定向。进气方向A与纵向方向L成直角。斜坡状元件2沿着横向方向T并排设置。横向方向T与纵向方向L和进气方向A成直角。

每个斜坡状元件2都包括第一进气管道21和第二进气管道22。第一进气管道21和第二进气管道22被成形为文丘里管状，也就是说，它们包括会聚部分和位于会聚部分下游的发散部分。第一进气管道21和第二进气管道22具有相应的入口21A、22A和相应的出口21B、22B。第一进气管道21和第二进气管道22沿着具有与进气方向A平行的至少一个分量的方向定向；在一个实施方式中，它们沿着与进气方向A平行的方向定向。因此，第一管道的入口21A沿着进气方向A偏离第一管道的出口21B；类似地，第二管道的入口22A沿着进气方向A偏离第二管道的出口22B。

在附图中，字母P表示一对连续的斜坡状元件2之间的间距；间距P是该对连续的斜坡状元件2的两个对应的点之间的距离。优选地，该间距可以在15与20mm之间(例如，17mm)。

燃烧器1包括歧管3，其被构造为将气体供应至斜坡状元件2的第一进气管道21的入口21A和第二进气管道22的入口22A。更具体地，歧管3包括在横向方向T上定向并且彼此平行的第一导管31和第二导管32。导管31和32各自设置有多个喷嘴33。每个喷嘴33都定位在一个进气管道的入口处。更具体地，第一导管31的喷嘴33定位在第一管道21的相应的入口21A附近，并且第二导管32的喷嘴33定位在第二管道22的相应的入口22A附近。第一导管31和第二导管32各自被内部隔板分为第一部分和第二部分。因此，第一导管31的第一部分和第二导管32的第一部分形成用于供应斜坡状元件2的第一组2A的歧管3的第一部分36。第一导管31的第二部分和第二导管32的第二部分形成用于供应斜坡状元件2的第二组2B的歧管3的第二部分37。歧管3还包括连接至歧管3的第一部分36的第一气体配件34以及连接至歧管3的第二部分37的第二气体配件35。第一气体配件34和第二气体配件35可以彼此独立地进行供应。

燃烧器1包括多个扩散器4。每个扩散器4都定位在相应的斜坡状元件2的第一进气管道21的出口21B和第二进气管道22的出口22B处。每个扩散器4都覆盖第一进气管道21的出口21B和第二进气管道22的出口22B。每个扩散器4都限定用于产生火焰的多个孔40。孔40沿着纵向方向L有序地设置成至少一排。更具体地，在一个实施方式中，孔40沿着在纵向方向L上定向并彼此平行的第一排40A和第二排40B设置；在这个实施方式中，第一排40A的孔40与第二排40B的孔40是分开的。

应当注意，每个斜坡状元件2都具有第一上端部20A和第二上端部20B；第一上端部20A和第二上端部20B彼此相对地定位在燃烧器1的上侧。上侧是指在燃烧器1定位成使得火焰竖直地(即，沿着进气方向A)延伸时位于更大竖直高度处的一侧。扩散器4被固定至第一上端部20A和第二上端部20B。

所述上侧在沿着进气方向A的高度上是可变的。更具体地，第一上端部20A和第二上端部20B相对于界定第一进气管道21的出口21B和第二进气管道22的出口22B的上部中央区域升高。沿着进气方向A在第一(或第二)上端部20A(20B)与上部中央区域之间的偏移量被标记为D2。由于该偏移量D2，扩散器4的限定有孔40的壁不会靠在上部中央区域上，因此在扩散器4的壁与斜坡状元件2的上部中央区域之间形成间隙。

应当注意，每个斜坡状元件2的第一进气管道21和第二进气管道22各自的出口21B、22B沿着横向方向T的宽度被标记为D1。宽度D1对于第一进气管道21和第二进气管道22优选相等。宽度D1大于相应的最小值；因此，宽度D1与第一个斜坡状元件2和连续的第二个斜坡状元件2之间的间距P之间的比值也大于相应的最小值(0.15或0.2或0.25或0.3)。优选地，D1与板5在横向方向T上的最大宽度之间的比值在0.4与0.6之间(例如，其可以为0.5，其中D1为6mm并且板5的宽度为12mm)。

优选地，第一进气管道21的出口21B的过流截面积加上第二进气管道22的出口22B的过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件2和连续的第二个斜坡状元件2之间的沿着横向方向T的间距P的比值在40与60之间(或45与55之间，或50与55之间)。在计算这个比值时，截面积可以用mm²表示，间距可以用mm表示。过流截面积是指具有宽度D1的截面积。例如，过流截面积的总和可以为899mm²并且间距为17mm，因此如上所述限定的比值为52.9。

优选地，第一进气管道21的最小过流截面积加上第二进气管道22的最小过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件2和连续的第二个斜坡状元件2之间的沿着横向方向T的间距P的比值在8与15之间(或9与14之间，或10与13之间)。在计算这个比值时，截面积可以用mm²表示，间距可以用mm表示。优选地，进气管道21、22的最小截面积被限定在平行于进气方向定向的管道段中；该段优选限定了具有恒定截面积的区域202。例如，第一管道和第二管道的最小过流截面积的总和可以为190mm²并且间距为17mm，因此如上所述限定的比值是11.2。

燃烧器1包括多个板5。每个板5都介于一对相邻的斜坡状元件2之间。每个板5都定向在与纵向方向L和横向方向T平行的平面中。每个板5都限定了用于分隔二级空气的开口50。开口50的轴线平行于进气方向A；换言之，开口50允许二级空气沿着进气方向A从其中流过。每个板5都具有面朝第一进气管道21的入口21A和第二进气管道22的入口22A的第一表面以及与第一表面相对的、面朝第一进气管道21的出口21B和第二进气管道22的出口22B的第二表面。开口50位于板5的中央区域中、和与板5相邻的两个斜坡状元件2等距并且沿着纵向方向L的形状是细长的。优选地，开口50沿着横向方向T的宽度是恒定的。开口50在纵向方向L上的长度(至少)等于扩散器4的一排孔40的长度；这样，二级空气可以沿着火焰均匀流动。开口50在横向方向T上的宽度与板5在横向方向T上的(最大)宽度之间的比值优选在0.05与0.1之间；例如，其可以是0.083(其中开口50的宽度是1mm并且板5的最大宽度是12mm)。

应注意的是，每个板5在横向方向T上的宽度优选不是恒定的；实际上，至少在第一端部和与第一端部相对的第二端部处板5具有第一宽度(或最大宽度)，并且在第一端部和第二端部之间的区域中具有小于第一宽度的第二宽度。具有第一宽度的部分也可能存在于第一端部和第二端部之间的中央区域中(优选与第一端部和第二端部等距)；在这种情况下，板5在其第一端部处、在中央区域中具有第一宽度，并且在其第二端部处、在第一端部和中央区域之间的中间区域中以及在中央区域和第二端部之间的中间区域中具有小于第一宽度的第二宽度。第一宽度与第二宽度的比值可以在1.1与1.3之间(例如其可以是1.2)；例如，板5的第一宽度可以是12mm，并且第二宽度可以是10mm。位于第一端部处、中央区域中和第二端部处的具有第一宽度的区域各自沿着纵向方向L的长度为板5在纵向方向L上的总长度乘以0.01到0.05(例如，0.03)。例如，板5在纵向方向L上的长度可以是155mm，并且具有第一宽度的每个区域在纵向方向L上的长度可以是5mm。

因此，在板5的位于具有第二宽度的区域中的边缘与斜坡状元件2的壁之间限定了附加的开口(或侧开口)51。附加开口51的形状在纵向方向上是细长的。附加开口51有利于冷却头部。

这种形状改善了通过板5对扩散器4进行的散热。

燃烧器1包括框架，斜坡状元件2和歧管3安装在该框架上。框架包括第一侧支架61A和第二侧支架61B，斜坡状元件2定位在它们之间。更具体地，第一侧支架61A连接至第一个斜坡状元件2并且第二侧支架61B连接至连续的斜坡状元件2中的最后一个斜坡状元件2。其他的斜坡状元件2定位在第一个斜坡状元件2与最后一个斜坡状元件2之间并且彼此连接。框架还包括第一连接元件62A和第二连接元件62B。第一连接元件62A连接至第一侧支架61A并且限定了容纳歧管3的第一端部的开口。第二连接元件62B连接至第二侧支架61B并且限定了容纳歧管3的与第一端部相对的第二端部的开口。

应当注意，优选地，第一进气管道21和第二进气管道22的出口的占用面积除以间距P的比值在55与70之间(或60与65之间)。“占用面积”是指过流截面积加上管道壁的厚度的总和。例如，占用面积可能是1094mm²并且间距可能是17mm，因此如上所述限定的比值是64.4。

应当注意，进气管道21、22各自优选包括具有会聚截面的第一区域201、连接至第一区域201并具有恒定截面的第二区域202(第二区域优选竖直定向)、连接至第二区域202并具有发散截面的第三区域203、连接至第三区域并且还具有以比第三区域203更大的角度相对于进气方向A倾斜的发散截面的第四区域204以及连接至第四区域并具有恒定截面的限定了管道的出口的第五区域205。第五区域205也可称为头部下方区域。优选地，在第三区域203和第四区域204之间的互连区域中，第一管道21的截面积加上第二管道22的截面积的总和除以间距P的比值在20与30之间(或24与28之间)。例如，在第三区域和第四区域之间的互连区域中，第一管道21的截面积和第二管道22的截面积的总和可以为452mm并且间距为17mm，因此该比值为26.6。

应当注意，每个扩散器的孔40内接于矩形中。优选地，孔40外接的矩形的面积与间距P之间的比值在50与70之间(或在55与65之间)。例如，矩形的面积可以为988mm²并且间距为17mm，因此该比值为58.1。

优选地，多个孔40中的孔40的截面积的总和除以间距P的比值在22与30之间(或在23与26之间)。例如，孔40的截面积的总和可以为419mm并且间距为17mm，因此该比值为24.6。

多个孔中的孔40的截面积的总和除以孔40外接的矩形的比值限定了每个扩散器4的孔隙率。优选地，每个扩散器4的孔隙率在0.35与0.43之间(或在0.4与0.42之间)。

以字母数字顺序列出以供参考的以下段落是用于描述本发明的非限制性实施例。

A.一种用于气体燃烧器的模块，其包括：

-斜坡状元件(2)，其沿着与纵向方向(L)和进气方向(A)平行的相应的延伸平面设置并且包括具有相应的入口(21A，22A)和出口(21B，22B)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)定向在相应的斜坡状元件(2)的延伸平面中；

-扩散器(4)，其设置在第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的出口(21B，22B)处并限定了多个孔(40)，通过来自第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的气体的燃烧而从这些孔中产生火焰。

A1.根据段落A的模块，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)在入口(21A，22A)和出口(21B，22B)之间沿着具有与进气方向(A)平行的至少一个分量的方向延伸。

A2.根据段落A或段落A1的模块，其中扩散器(4)沿着纵向方向(L)延伸并且限定了沿着纵向方向(L)连续地设置的孔(40)的第一排(40A)和孔(40)的第二排(40B)，其中孔(40)的第二排(40B)与孔(40)的第一排(40A)不同且分开。

A2.1.根据段落A2的模块，其中孔(40)的第一排(40A)和孔(40)的第二排(40B)沿着第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的出口(21B，22B)延伸出口沿着纵向方向(L)的整个长度。

A3.根据段落A至A2.1中任一段的模块，其中每个斜坡状元件(2)都具有沿着纵向方向(L)彼此相对并且设置在沿着进气方向(A)的上端部处的第一上端部(2A)和第二上端部(2B)，其中相应的扩散器(4)被支撑在第一上端部和第二上端部上，并且其中斜坡状元件(2)的被包括在第一上端部(2A)和第二上端部(2B)之间的上部中央区域沿着进气方向(A)低于第一上端部(2A)和第二上端部(2B)，因此沿着进气方向(A)在扩散器(4)和上部中央区域之间限定了间隙。

A4.根据段落A至A3中任一段的模块，其中气体燃烧产生的最大(或标称)热功率与斜坡状元件(2)的第一管道和第二管道的总出口截面积之间的比值在2与6之间(优选在3与5之间)。

A5.根据段落A至A4中任一段的模块，其中多个斜坡状元件(2)中的每个斜坡状元件都具有相应的出口(21B，22B)。

A6.根据段落A至A4中任一段的模块，其中多个斜坡状元件(2)具有共同的出口。

A7.根据段落A至A6中任一段的模块，其中进气方向(A)是竖直的。

A7.1.根据段落A7的模块，其中进气管道(21)的入口(21A，22A)和出口(21B，22B)竖直地定向。

A7.2.根据段落A7或A7.1的模块，其中歧管(3)被定位为比进气管道(21)更低，并且入口(21A，22A)定位在歧管(3)上方。

A8.根据段落A至A7.2中任一段的模块，其中纵向方向(L)与进气方向(A)正交。

A9.根据段落A至A8中任一段的模块，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)沿着预定方向彼此间隔开。

A9.1.根据段落A9的模块，其中预定方向是纵向方向(L)。

A10.根据段落A至A9.1中任一段的模块，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)彼此竖直地间隔开。

A10.1.根据段落A10的模块，其中歧管(3)位于进气管道(21)的一侧。

A10.2.根据段落A10或A10.1的模块，其中入口(21A，22A)沿着纵向方向(L)定向，并且出口(21B，22B)或多个出口(21B，22B)竖直地定向。

B.一种燃烧器，其包括多个根据段落A至A10中任一段的模块，其中多个斜坡状元件(2)沿着与纵向方向(L)和进气方向(A)垂直的横向方向(T)连续地设置。

B1.根据段落B的燃烧器，其包括歧管(3)，其被构造为将气体供应至多个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的入口，其中多个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)被构造为通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到它们相应的入口(21A，22A)中。

B2.根据段落B或B1的燃烧器，其中每个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)各自的出口(21B，22B)沿着横向方向(T)的宽度除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值大于0.15(优选大于0.2，更优选大于0.3或0.35)。

B3.根据段落B至B2中任一段的燃烧器，其中第一进气管道(21)的出口(21B)的过流截面积加上第二进气管道(22)的出口(22B)的过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值在40与60之间(或在45与55之间，或在50与55之间)。

B4.根据段落B至B3中任一段的燃烧器，其中第一进气管道(21)的最小过流截面积加上第二进气管道(22)的最小过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值在8与15之间(或在9与14之间，或在10与13之间)。

B5.根据段落B至B4中任一段的燃烧器，其包括在第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间用于使二级空气通过的开口(50)。

B5.1.根据段落B5的燃烧器，其包括位于第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的板(5)，其中该板限定了用于使二级空气通过的开口(50)。

B5.1.1.根据段落B5.1的燃烧器，其中板(5)平行于横向方向(T)定向。

B5.2.根据段落B5至B5.1.1中任一段的燃烧器，其中开口(50)允许二级空气沿着进气方向(A)从其中流过和/或沿着纵向方向(L)延伸。

B5.3.根据段落B5至B5.3中任一段的燃烧器，其针对多个斜坡状元件(2)中的每一对连续的斜坡状元件(2)都包括相应的板(5)和用于使二级空气通过并且定位在该对斜坡状元件(2)之间的开口(50)。

B6.根据段落B至B5.3中任一段的燃烧器，其中歧管(3)包括被构造为将气体供应至斜坡状元件(2)的第一组(2A)的第一歧管部分(36)以及被构造为将气体供应至与第一组(2A)不同的斜坡状元件(2)的第二组(2B)的第二歧管部分(37)，并且其中燃烧器(1)包括将气体供应至第一歧管部分(36)的第一配件(34)和将气体供应至第二歧管部分(37)的第二配件(35)。

B6.1.根据段落B6的燃烧器，其包括供气阀，其连接至第一气体配件(34)和第二气体配件(35)并且可操作性地到达其阻止气体流向歧管(3)的关闭位置、其只允许气体流向第一歧管部分(36)和第二歧管部分(37)中的一个的部分打开位置以及其允许气体流向第一歧管部分(36)和第二歧管部分(37)二者的完全打开位置。

B6.1.1.根据段落B6.1的燃烧器，其包括控制单元，其被构造为根据从用户接收的热功率请求将供气阀驱动到关闭位置、打开位置或部分打开位置。

B7.根据段落B至B6.1.1中任一段的燃烧器，其中该燃烧器是空气冷却的。

C.一种锅炉，其包括燃烧室和根据前述段落中任一段的燃烧器(1)。

D.一种燃烧气体的方法，其包括以下步骤：

-准备多个斜坡状元件(2)，它们各自沿着与纵向方向(L)和进气方向(A)平行的相应的延伸平面设置并且包括具有相应的入口(21A，22A)和出口(21B，22B)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)定向在相应的斜坡状元件(2)的延伸平面中，并且其中多个斜坡状元件(2)沿着与纵向方向(L)和进气方向(A)垂直的横向方向(T)连续地设置；

-针对多个斜坡状元件(2)中的每一个准备相应的扩散器(4)，其设置在第一进气管道(21)的出口和第二进气管道(22)的出口(21B，22B)处并且限定了多个孔(40)；

-通过歧管(3)将气体供应至多个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)的入口和第二进气管道(22)的入口(21A，21B)；

-通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到多个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)中；

-针对多个斜坡状元件(2)中的每一个，通过来自第一进气管道(21)和第二进气管道(22)的气体的燃烧而从相应的扩散器(4)的孔(40)中产生火焰。

D1.根据段落D的方法，其中每个斜坡状元件(2)的第一进气管道(21)和第二进气管道(22)各自的出口(21B，22B)沿着横向方向(T)的宽度除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值大于0.15(优选大于0.2，更优选大于0.3)。

D2.根据段落D或D1的方法，其中第一进气管道(21)的出口(21B)的过流截面积加上第二进气管道(22)的出口(22B)的过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值在40与60之间(或在45与55之间，或在50与55之间)。

D3.根据段落D至D2中任一段的方法，其中第一进气管道(21)的最小过流截面积加上第二进气管道(22)的最小过流截面积的总和除以第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的沿着横向方向(T)的间距(P)的比值在8与15之间(或在9与14之间，或在10与13之间)。

D4.根据段落D至D3中任一段的方法，其包括通过限定在多个斜坡状元件(2)中的第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的开口(50)或狭槽供应二级空气的步骤。

D4.1.根据段落D4的方法，其中开口(50)被限定在位于第一个斜坡状元件(2)和连续的第二个斜坡状元件(2)之间的板(5)中。

D4.1.1.根据段落D4.1的方法，其中开口(50)沿着纵向方向(L)延伸。

D5.根据段落D至D4.1.1中任一段的方法，其中歧管(3)包括被构造为将气体供应至斜坡状元件(2)的第一组(2A)的第一歧管部分(36)以及被构造为将气体供应至与第一组(2A)不同的斜坡状元件(2)的第二组(2B)的第二歧管部分(37)，并且其中该方法包括选择性地将气体供应至第一歧管部分(36)和/或第二歧管部分(37)的步骤。

D5.1.根据段落D5的方法，其中选择性供应的步骤包括根据从用户接收到的热功率请求控制供气阀从而将其驱动到其只允许气体流向第一歧管部分(36)和第二歧管部分(37)中的一个的部分打开位置、其允许气体流向第一歧管部分(36)和第二歧管部分(37)的完全打开位置。

D6.根据段落D至D5.1中任一段的方法，其包括空气冷却步骤，也就是说，其中不提供水冷。

D7.根据段落D至D6中任一段的方法，其中多个斜坡状元件(2)中的每个斜坡状元件都具有相应的出口(21B，22B)。

D8.根据段落D至D6中任一段的方法，其中多个斜坡状元件(2)具有共同的出口。

D9.根据段落D至D8中任一段的方法，其中进气方向(A)是竖直的。

D9.1.根据段落D9的方法，其中进气管道(21)的入口(21A，22A)和出口(21B，22B)竖直地定向。

D9.2.根据段落D9或D9.1的方法，其中歧管(3)被定位为比进气管道(21)更低，并且入口(21A，22A)定位在歧管(3)上方。

D10.根据段落D至D9.2中任一段的模块，其中纵向方向(L)与进气方向(A)正交。

D11.根据段落D至D10中任一段的模块，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)沿着预定方向彼此间隔开。

D11.1.根据段落D11的模块，其中预定方向是纵向方向(L)。

D12.根据段落D至D11.1中任一段的模块，其中第一进气管道(21)和第二进气管道(22)彼此竖直地间隔开。

D12.1.根据段落D12的模块，其中歧管(3)位于进气管道(21)的一侧。

D12.2.根据段落D12或D12.1的模块，其中入口(21A，22A)沿着纵向方向(L)定向，并且出口(21B，22B)或多个出口(21B，22B)竖直地定向。

Claims

1.一种空气冷却的气体燃烧器，其包括：

-多个斜坡状元件，其各自沿着相应的延伸平面平行于纵向方向且平行于进气方向设置并且包括具有相应的入口和出口的第一进气管道和第二进气管道，其中所述第一进气管道和所述第二进气管道被定向在相应的所述斜坡状元件的所述延伸平面中并且沿着所述纵向方向彼此间隔开，并且其中多个所述斜坡状元件沿着与所述纵向方向垂直且与所述进气方向垂直的横向方向连续地设置；

-歧管，其被构造为将气体供应至多个所述斜坡状元件的所述第一进气管道和所述第二进气管道的入口，其中多个所述斜坡状元件的所述第一进气管道和所述第二进气管道被构造为通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到它们相应的入口中；

-用于多个所述斜坡状元件中的每一个的相应的扩散器，其设置在所述第一进气管道和所述第二进气管道的出口处并且限定了多个孔，通过来自所述第一进气管道和所述第二进气管道的气体的燃烧而从所述孔中产生火焰。

2.根据权利要求1所述的气体燃烧器，其包括定位在第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件之间的板，其中所述板限定了用于使二级空气通过的开口。

3.根据权利要求2所述的气体燃烧器，其中，所述板平行于所述横向方向定向，并且所述开口允许所述二级空气沿着所述进气方向从其中流过并沿着所述纵向方向延伸。

4.根据权利要求2或3所述的气体燃烧器，其中，针对第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件中的每一个，所述扩散器都沿着所述纵向方向延伸并且限定了沿着所述纵向方向连续设置的相应的孔排，其中用于使所述二级空气通过的所述开口沿着所述纵向方向的长度至少等于所述孔排沿着所述纵向方向的长度。

5.根据权利要求2至3中任一项所述的气体燃烧器，其针对多个所述斜坡状元件中的每一对连续的所述斜坡状元件都包括相应的板，所述板限定了用于使所述二级空气通过的相应的开口并且定位在成对的所述斜坡状元件之间。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，每个所述斜坡状元件的每个所述第一进气管道和所述第二进气管道的出口沿着所述横向方向的宽度除以第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件之间的沿着所述横向方向的间距的比值大于0.15。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，所述第一进气管道的出口的过流截面积加上所述第二进气管道的出口的过流截面积的总和除以第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件之间的沿着所述横向方向的间距的比值在40与60之间。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，所述第一进气管道的最小过流截面积加上所述第二进气管道的最小过流截面积的总和除以第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件之间的沿着所述横向方向的间距的比值在8与15之间。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，每个所述斜坡状元件的所述第一进气管道和所述第二进气管道在入口和出口之间沿着具有与所述进气方向平行的至少一个分量的方向延伸。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，所述歧管包括被构造为将气体供应至所述斜坡状元件的第一组的第一歧管部分以及被构造为将气体供应至与所述第一组不同的所述斜坡状元件的第二组的第二歧管部分，并且其中所述气体燃烧器包括将气体供应至所述第一歧管部分的第一配件以及将气体供应至所述第二歧管部分的第二配件。

11.根据权利要求10所述的气体燃烧器，其包括供气阀，所述供气阀连接至所述第一气体配件和所述第二气体配件，并且可操作性地到达其阻止气体流向所述歧管的关闭位置、其只允许气体流向所述第一歧管部分和所述第二歧管部分中的一个的部分打开位置以及其允许气体流向所述第一歧管部分和所述第二歧管部分二者的完全打开位置。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，每个所述扩散器都沿着所述纵向方向延伸并且限定了沿着所述纵向方向连续地设置的第一孔排和第二孔排，其中所述第二孔排与所述第一孔排不同且分开。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，每个所述斜坡状元件都具有沿着所述纵向方向彼此相对并且沿着所述进气方向设置在所述斜坡状元件的上端部处的第一上端部和第二上端部，其中相应的所述扩散器被支撑在所述第一上端部和所述第二上端部上，并且其中所述斜坡状元件的介于所述第一上端部与所述第二上端部之间的上部中央区域沿着所述进气方向偏离所述第一上端部和所述第二上端部，从而沿着所述进气方向在所述扩散器的形成有所述孔的壁与所述上部中央区域之间限定间隙。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，每个所述斜坡状元件中的所述第一进气管道和所述第二进气管道彼此几何对称。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，所述进气方向是竖直的并且所述纵向方向与所述进气方向正交。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器，其中，满足以下条件之一：

i)多个所述斜坡状元件中的每个所述斜坡状元件都具有相应的出口；

ii)多个所述斜坡状元件具有共同的出口。

17.一种锅炉，其包括燃烧室和根据权利要求1至3中任一项所述的气体燃烧器。

18.一种燃烧气体的方法，其包括以下步骤：

-准备空气冷却的气体燃烧器，其中所述气体燃烧器包括多个斜坡状元件，其各自沿着相应的延伸平面平行于纵向方向且平行于进气方向设置并且包括具有相应的入口和出口的第一进气管道和第二进气管道，其中所述第一进气管道和所述第二进气管道被定向在相应的所述斜坡状元件的所述延伸平面中并且沿着所述纵向方向彼此间隔开，并且其中多个所述斜坡状元件沿着与所述纵向方向垂直且与所述进气方向垂直的横向方向连续地设置，

其中所述气体燃烧器还针对多个所述斜坡状元件中的每一个包括相应的扩散器，其设置在所述第一进气管道和所述第二进气管道的出口处并且限定了多个孔；

-通过歧管将气体供应至多个所述斜坡状元件的所述第一进气管道和所述第二进气管道的入口；

-通过文丘里效应将气体和初级空气吸入到多个所述斜坡状元件的所述第一进气管道和所述第二进气管道中；

-针对多个所述斜坡状元件中的每一个，通过来自所述第一进气管道和所述第二进气管道的气体的燃烧而从相应的所述扩散器的所述孔中产生火焰。

19.根据权利要求18所述的方法，其包括通过在板中限定的开口供应二级空气的步骤，所述板定位在多个所述斜坡状元件中的第一个所述斜坡状元件和连续的第二个所述斜坡状元件之间。