用于废气再循环燃烧器的混合器的制作方法

本发明涉及一种可应用于废气再循环燃烧器的混合器，其可安装在锅炉、炉子、干燥器等中。

本发明还涉及一种包括上述混合器的废气再循环燃烧器和一种包括这种燃烧器的热量单元。

燃烧器可以由天然气(g20/g25)或lpg(g30/g31)或本文未明确指出的其它气体供能，或者可以混合(气体和柴油或燃气和石脑油或本文未明确指出的任何其它物质)。

特别地，本发明适用于废气再循环燃烧器，即普遍由天然气供能的燃烧器，其构造成将部分燃烧气体再引入燃烧室。

燃烧气体含有低百分比的残余氧并具有相对高的温度，与从环境中吸入的空气混合，使得完成燃烧过程所需的助燃剂的总体积量的增加。

这导致在特定体积内燃烧期间产生的能量损失，该能量损失随着绝对火焰温度的随后降低和由于热效应而导致的nox的形成的降低而增大。

燃烧头是燃烧器的一个元件，其允许在产生第一火焰源的助燃剂和燃料之间的正确混合，并正确形成其保持区域，使得以最小的污染物排放值保证操作稳定性。

特别地，根据本发明的用于燃烧器的混合器布置在燃烧器的燃烧头和通风部分的上游，并用于调节助燃空气和再循环烟气的流速。

更详细地，用于获得这种最佳发展所需的再循环烟气和助燃空气的量之间的比率在包括在0％和20％之间的百分比内变化，并且以非线性方式取决于许多参数，例如特定的过程条件、发生器的背压和火焰稳定性。

背景技术：

在现有技术中，利用烟气再循环的燃烧器包括两个调节阀，其分别控制助燃空气的流入和再循环烟气向助燃吸入的流入。

已知的解决方案包括燃烧器，该燃烧器包括分别连接到第一阀和第二阀的两个伺服电机，用于独立地控制它们。

这种燃烧器还包括控制系统(bms或plc)，该控制系统连接到两个伺服电机并且可配置成确定比率曲线，该比率曲线保证根据燃烧值的正确调节，同时保持火焰稳定性。

这种解决方案虽然在技术上是有效的，但意味着必须增加新的昂贵部件并使得燃烧器本身的安装更加复杂的缺点。

技术实现要素：

在这种情况下，本发明的目的是实现一种用于废气再循环燃烧器的混合器、一种相关的燃烧头和一种相关的燃烧器，其克服了上述缺点。

特别地，本发明的一个目的是实现一种用于废气再循环燃烧器的混合器、一种相关的燃烧头和一种相关的燃烧器，其相对于具有类似燃烧效率的现有技术的解决方案在结构上更简单、更便宜和更易于安装。

本发明的另一个目的是实现一种用于废气再循环燃烧器的混合器、一种相关的燃烧头和一种相关的燃烧器，其允许以相同的发电来减少nox排放并提高燃烧效率。

所指出的目的基本上是通过用于废气再循环燃烧器的混合器、包括这种混合器的燃烧器主体和燃烧头来实现的。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从在附图中示出的一些优选但不排他的实施例的详细描述中变得更加明显，其中：

-图1示出了根据本发明的用于废气再循环燃烧器的混合器的透视图；

-图2示出了根据图1的混合器的不同角度的透视图；

-图3示出了图1的混合器的不同透视图，其中一些元件已经去除以便更好地突出其它元件。

-图4示出了图1的混合器的细节的侧视图；

-图5示出了根据本发明的废气再循环燃烧器的透视图；

-图6示出了根据本发明的热量单元的简化视图，其中一些元件已经去除以更好地突出其它元件。

具体实施方式

废气再循环燃烧器在图5中示出，并总体用附图标记100表示。下面将通过简化的符号“燃烧器100”对其进行参考。

这种燃烧器100至少包括：

-框架110；

-燃烧头120，其安装在框架110上并限定燃烧器100的在其上产生火焰的末端部分；

-混合器1，其安装在燃烧头120上游的框架110上，并构造成至少混合助燃空气和再循环烟气，这将在下面更好地解释。

框架110构造成用于将燃烧器100与例如锅炉的燃烧室连接，使得燃烧头120布置在燃烧室本身内部。

如已经提到的，燃烧器100包括用于废气再循环燃烧器的混合器1，其实质上形成本发明的主题，并在附图中示出，用附图标记1表示。下面将通过简化的符号“混合器1”对其进行参考。

在所示实施例中，混合器1包括盒形主体10，其限定混合器的几何形状并构造成安装在燃烧器100的框架上。

在未示出的实施例中，混合器1集成到燃烧器1的结构中，盒形主体10与燃烧器100本身的框架110制成为一体。

更一般地，盒形主体10限定：混合室11；通向混合室11的第一入口部分12和第二入口部分13；以及同一混合室11的出口部分14。

第一入口部分12构造成将助燃空气流朝向混合室11输送，并且优选地由盒形主体10中直接面向混合室11的开口限定。

第二入口部分13构造成将再循环烟气的至少部分的流朝向混合室11输送，以便将其与上述助燃空气流混合。

优选地，盒形主体10限定了汇聚到混合室11中的导管15，并依次限定了第二入口部分13。

这种导管15构造成连接到燃烧器100的废气排放口(例如在发生器的烟囱上或在其烟气回路上)，用于在入口接收来自燃烧器100本身的排放口的燃烧烟气的部分。

出口部分14构造成将助燃空气和再循环烟气的混合物从混合室11朝向燃烧器100的燃烧头120输送，在燃烧头内，燃料(优选为气态，特别是甲烷)被添加，并且助燃空气、再循环烟气和燃料的混合物的燃烧开始。

在所示的实施例中，前述流由安装在燃烧器100的框架110中、混合器1外部的风扇抽吸，该风扇通过出口部分14“再抽吸”包含在混合室11中的气体，并将它们引向燃烧头120。

根据本发明的混合器1包括置于第一入口部分12和混合室11之间的第一阀装置20，用于控制通过它的助燃空气流的流速。

优选地，第一阀装置20包括一个或多个彼此平行且可在关闭位置和打开位置之间旋转移动的门21，以便控制助燃空气的流入。

此外，混合器1包括置于第二入口部分13和混合室11之间的第二阀装置30，用于控制再循环烟气流的流速。

优选地，第二阀装置30包括可在关闭位置和打开位置之间旋转移动的节流阀31，以便控制再循环烟气的流入。

根据本发明，混合器1包括单个启动装置40，其对第一阀装置20和第二阀装置30作用，用于同时启动它们并在关闭位置和打开位置之间调节它们的位置。

优选地，启动装置40包括固定到盒形主体10外部的单个、优选为电动的旋转伺服电机。

有利的是，混合器1包括机械调节构件50，该机械调节构件50优选地布置在盒形主体10的外部，并且置于启动装置40和阀装置20和30之间，用于在启动装置40致动之后限定阀装置20和30的运动。

换句话说，调节构件50在启动装置40和至少一个阀装置20和30之间建立运动学连接，用于根据启动装置40的动作来限定这类装置的开启规律。

优选地，这种开启规律是非线性的，并且确定第一阀装置20相对于第二阀装置30的异步开启，反之亦然。

在优选实施例中，启动装置40包括直接连接到伺服电机和第一阀装置20的启动轴41，用于致动第一阀装置20。

此外，第一阀装置20包括传动机构22，该传动机构22构造成将启动轴41的旋转运动传递到单独的门21。

在该实施例中，调节构件50旋转地牢固地限制到启动轴41，用于将其运动传递到第二阀装置30，从而限定运动学机构，以便控制和改变其相对于第一阀装置20的开启规律。

本发明的主题也是替代实施例，其中启动轴41连接到第二阀装置30以使其致动，同时调节构件50构造成将其运动传递到第一阀装置20。下文将不详细描述这种替代实施例，因为它在技术上等同于下文所示的第一实施例。

优选地，调节构件50包括优选为扇形的可旋转构件51。

在优选实施例中，可旋转构件51具有联接部分51a，在该联接部分51a处，可旋转构件51被装配到启动轴41上，以便牢固地限制在启动轴上旋转，限定可旋转构件51的旋转轴线“r”。

在所示实施例中，可旋转构件51借助于夹爪装配到启动轴41上。

在未示出的可能的替代实施例中，根据本发明，联接部分51a铰接到混合器1的固定点，以便允许可旋转构件51围绕旋转轴线“r”旋转。在该实施例中，可旋转构件51例如通过啮合运动学地连接到启动轴41。

优选地，调节构件50包括具有可变几何形状的凸轮机构52，该凸轮机构52继而包括凸轮或弯曲引导件53，其可旋转地牢固地限制到启动轴41上，并且特别地连接到可旋转构件51上。

优选地，引导件53具有围绕旋转轴线“r”(并且因此围绕联接部分51a)的螺旋形弯曲延伸，并且固定在可旋转构件51的一侧，特别地，以便围绕启动轴41的纵向轴线旋转。

更详细地说，引导件53包括优选由金属制成的板54，该板54沿着优选以旋转轴线“r”为中心(并且在所示实施例中，在启动轴41处)的普遍螺旋形的弯曲延伸线延伸。

优选地，板54被支撑在多个支撑点上，可旋转构件51被连接在这些支撑点上。

此外，板54具有相对于其自身的普遍螺旋形的延伸线的中心(并且在所示的实施例中，在启动轴41处)优选地包括在0°至120°之间的角延伸。

上述支撑点优选地沿着这种延伸线以包括在15mm至20mm之间的规则的间隔分布。

在优选实施例中，板54由20mnb5钢制成，并且具有包括在0.3至0.8mm之间的厚度。

凸轮机构52还包括凸轮从动件55，其接合在引导件53上并连接到第二阀装置30，使得启动轴41的旋转引起凸轮从动件55在引导件53上的滑动和阀装置30随后的运动，特别是节流阀31的旋转。

优选地，凸轮从动件55包括成对的彼此相对的轴承55a和55b，并且布置成在板54的相对侧上邻接，以便遵循其轮廓。

为了支撑凸轮从动件55，在优选实施例中，混合器1包括摇杆60，该摇杆60在支点60a铰接到同一混合器1的固定部分，被连接到盒形主体10。

摇杆60具有第一可移动部分61，凸轮从动件55连接到第一可移动部分61。这种第一可移动部分61由摇杆60本身的结构运动学地约束，以绕其支点60a沿圆形轨迹移动。

更详细地，凸轮从动件55包括连接部分，该连接部分支撑轴承55a和55b，并铰接到第一可移动部分61，以便遵循板54的形状。

此外，摇杆60具有由摇杆60的结构运动学地约束的第二可移动部分62，以围绕其支点60a沿着圆形轨迹移动，并且第二阀装置30通过其启动。

优选地，支点60a设置在摇杆60的端部，并且第一可移动部分61置于支点60a和第二可移动部分62之间。

优选地，混合器1还包括杆65，该杆65被限制在第二可移动部分62上，并连接到第二阀装置30上，用于在引导件53旋转之后启动该第二阀装置，并调节该第二阀装置的开启。

有利地，根据本发明的一个方面，调节构件50可以根据多个不同的构型来构造，使得启动装置40的相同致动对应于相应的第一和/或第二阀装置20和30的不同运动。

更特别地，调节构件50与构造成设定这类构型的调节装置80相关联。

在优选实施例中，凸轮机构52具有可变的几何形状，并且调节装置80对其作用，特别是在引导件53上作用，用于改变其几何形状。

更详细地，调节工具80构造成连续地改变引导件53距可旋转装置51的旋转轴线“r”的距离，以便改变其轮廓，并因此改变凸轮从动件55在启动轴41旋转之后的路径。

换句话说，调节工具80构造成根据启动装置40的运动设置第二阀装置30的开启规律，并且更一般地，改变第一和第二阀装置20和30的相互开启规律，以便调节与对应于每个助燃空气流速的助燃空气混合的再循环烟气的比率。

在优选实施例中，板54是柔性的，并且通过改变支撑点的位置可以改变板54的形状，板54在支撑点处固定到可旋转构件51上。

更详细地，调节工具80包括一系列可调节支撑构件81，在板54的上述支撑点处对板54作用。

这类支撑构件81将板54限制在可旋转构件51上，并允许调节板54的离散点与可旋转构件51的旋转轴线“r”之间的距离。

有利的是，在这种调节之后，板54的柔性确定了支撑点之间的使引导件53的路径规则的连接，并因此确定了由此限定的打开功能。

为了允许正确地调节板54的位置和形状，在优选的方案中，只有一个支撑构件81构造成将板54平移地限制在可旋转构件51上。

优选地，其它支撑构件81将板54限制到可旋转构件51，以便在调节支撑点的过程中允许板54沿其延伸方向滑动。

换句话说，由于支撑点位置的变化，其它支撑构件81允许沿板54纵向延伸调节板54的位置，并限制板54自身相对于剩余自由度的运动。

优选地，相对于板54基本居中设置的支撑构件81将板54本身限制在相应的支撑点，以便在调节过程中使其在端部滑动。

优选地，支撑构件81具有相对于启动轴41(因此相对于旋转轴线“r”)沿径向定向的纵向延伸。

特别地，每个支撑构件81具有面向联接部分51a的第一端81a和面向相反方向的第二端81b，并且优选地构造成用于手动调节支撑点的位置。

此外，每个支撑构件81包括限制元件81c，该限制元件81c布置在第一端81a和第二端81b之间，并与板54接合，以便将其支撑在相应的支撑点处。

在优选实施例中，限制元件81c具有夹持器构造并接合板54的两个面。在可替代的未示出的实施例中，至少一些限制元件81c支撑板54的单个面，以便调节板54的形状。

支撑构件81允许调节限制元件81c的位置和沿其纵向延伸的相应支撑点的位置。

更详细地，每个支撑构件81包括可旋转的螺纹杆，并且相应的限制元件81c具有与螺纹杆的螺纹联接。

此外，每个限制元件81c接合在由可旋转构件51呈现的相关径向引导件(相对于旋转轴线“r”)中，以便由于螺纹杆的旋转而相对于旋转轴线“r”在径向方向上滑动。

优选地，螺纹杆在第一端81a处由牢固地限制于其上的锁定螺母限制，以允许其绕螺纹杆的纵向轴线旋转。

此外，调节构件81优选地包括相应的调节头，特别是用前述螺纹杆牢固地限制，并设置在第二端81b，并限定相应的调节螺钉。

优选地，这种调节头可相对于启动轴41(因此相对于旋转轴线“r”)沿径向接近，以调节支撑点的位置。

优选地，板54具有横向于其自身的普遍延伸方向的宽度，从而具有第一纵向带和第二纵向带，所述第一纵向带设置用于与支撑构件81联接，特别是与限制元件81c联接，所述第二纵向带邻近第一纵向带且设计成用于与凸轮从动件55可滑动地接合，从而限制元件81c不会干扰其滑动。

优选地，板54包括两个重叠的层状层，以防止板54本身的任何弯曲并促进其抵抗力。在这种情况下，因为存在两个重叠的层，前述板54的厚度加倍。

有利地，在所述构造中，板54的厚度、材料和结构确定板54在其延伸线的横向方向上的弯曲强度，并允许其承受由凸轮从动件55相对于其支撑点在板上引起的剪切应力。

本发明的进一步的主题是上述的燃烧器100，其包括可逆地或不可逆地连接到其框架110的混合器1。

燃烧器100包括第一管状体，内部限定第一导管，该第一导管连接到或可连接到混合器1的盒形主体10，以便在其中接收来自出口部分14的助燃空气和再循环烟气的混合物。

燃烧器100还包括设置在混合室11下游的机动风扇，优选为电动的，用于将助燃空气和再循环烟气的混合物朝向第一导管输送。

燃烧器100还包括第二管状体，其内部限定了可连接到优选为气态燃料源(例如公共甲烷气体网)的第二导管。

第一和第二管状体限定第一和第二导管的相应端部，被构造成在燃烧头120处均匀地混合助燃空气和再循环烟气的混合物以及燃料。

燃烧器100还包括点火装置，该点火装置设置在第一和第二导管的相应端部处，并构造成点燃燃料、助燃空气和再循环烟气的混合物的燃烧。

本发明的另一个主题是图6所示的热量单元200，其包括与上述燃烧器类似的燃烧器100和与燃烧器100相关联的燃烧室210，使得燃烧器100的燃烧头120布置在燃烧室210自身内部，用于引导其内部的火焰。

为了简化的目的，参照热量单元200的混合器1，在图6所示的实施例中，第一和第二阀装置20和30的机械运动构件、启动装置40、调节构件50和调节工具80未示出。

在其中一个可能的实施例中，热量单元200具有布置在燃烧室210下游的再循环导管220，以便通过上述的第二入口部分13在燃烧室210本身和混合器1的混合室11之间建立流动连接。

本发明实现了所提出的目的，克服了现有技术中的上述缺点。

有利地，所述调节构件的构造和布置允许为混合器的两个阀装置机械地确定两个不同的开启规律，以便根据助燃空气的流入来调节再循环烟气的流速。

此外，作用在调节构件的凸轮机构上的调节工具允许在设置燃烧器的同时修改引导件的轮廓，这可以在安装步骤期间执行，以便基于环境参数和系统上必须可管理的其它变量来调节这种功能。

有利地，这种修改需要安装人员在所述支撑构件上进行简单的机械调节操作，根据机器的操作条件，这易于执行。