[发明专利]用于高温燃烧应用的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及高温燃烧。特别是，本发明涉及使用在高温应用中的装置和其方法，例如、炉子、发电站、瓷窑以及切割和焊接焊炬。尽管不是限制，本发明发现对于手持切割和焊接焊炬特别有用，该切割和焊接焊炬由可燃烧气体提供燃料。

背景技术

在整个说明书中，除非相反表述，在引用或者讨论一篇文件、动作或者知识的片段时，该对比文件或者讨论并不是承认，在优先权日，该文件、动作或者知识的片段或者其任意组合是公开可获得的、对公众是已知的、作为公知通用知识的一部分、或者已知与试图解决该文件所关心的任何问题相关联。

用于气炬的现有装置主要是在室温简单混合氧化剂(通常是空气(或者氧气))和然后将被点燃的燃料气体。对于相对低温应用(例如，用于从表面软化和移除漆的热枪)，例如丙烷、丁烷的低分子重量碳氢气体被用作燃料；当在例如切割金属(特别是钢)中需要更高的温度，前述的低分子重量碳氢化合物并没有在足够高的温度上燃烧，且这样选择的燃料典型地是乙炔，该乙炔与氧气而不是空气混合。

例如乙炔的高温燃料的缺点包括：(i)其制造且这样购买就相对昂贵；(ii)在相对的高压下容纳该气体直到使用的该点就非常不便；以及(iii)在使用中任何逃逸的未燃烧燃料对环境都是不友好的，因为该气体在空气中是起反应的。

此外，由于这些燃料气体(低温或者高温)在压力下存储，燃料气体的连续相对高的密度导致这些气体与氧化剂(空气或者氧气)在使用的临界点上的不充分混合，且因此不能最大化从现有的装置可获得的最大燃烧温度。

这样，这将是有利的，如果通过使用更便宜、更环境友好的、低分子重量碳氢化合物(例如丙烷和丁烷)可以获得所需的更高的温度。

试图实现该优点的一个现有技术是在英国专利No.1,141,461中描述的装置。用于焊接或者切割的该装置将预热的丙烷(或者丙烯)和氧气的混合物通过燃烧器喷嘴的主体部分内的管道；用于预热的热从燃烧的燃料混合物所产生的火焰来获得，该燃料混合物从沿着喷嘴的主体往回运行的喷嘴释放，该热量由根据所需的温度要求各种镍涂层的主体部分的成分来确定。

但是，现有技术的装置存在这样的缺点，包括：(a)需要确定镍涂层的合适厚度，结果导致需要一系列的喷嘴来覆盖各种应用使用；(b)需要车加工来产生中心孔、周向纵向通道和该装置的各种部件的向内弯曲的孔；(c)与燃料气体结合，需要使用氧气而不是简单的空气；以及(d)燃烧过程发生在燃料气体/氧化剂混合物从所述装置的排放点处，且这样由那燃烧过程所产生的显著部分的热能耗散到外部环境，外部环境限制可获得的热能回返到室的内部，以预热进入的燃料气体/氧化剂混合物，结果可以从燃料气体/氧化剂混合物可获得的最大温度仍然受限。

发明内容

这样，本发明的总体目的在于克服、或者至少减轻该现有技术的一个或者更多个缺点。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种这样类型的燃烧过程，其中燃料气体与氧化剂气体混合，以形成后续点燃用于例如炉子、发电站、瓷窑以及切割和焊接焊炬的高温应用中所使用的可燃混合物，其特征在于，从燃烧室之内这样点燃的混合物的一部分的燃点处所产生的热能被用于升高后续点燃的所述混合物的燃烧温度。

在本发明的第一实施例中，所述可燃混合物设置在单流中。在该实施例中，所述热能被传递给另一所述单流的预点燃所述混合物。

在本发明的第二实施例中，所述可燃混合物设置在多个流中。在该实施例中，来自所述流中的一个的所述热能被传递给另一所述流的预点燃所述混合物。

所述热能可以传递给所述燃料气体或者传递给所述氧化剂气体或者传递给其组合。

优选地，所述燃料气体是低分子重量的碳氢化合物。

优选地，所述低分子重量的碳氢化合物选自包括丙烷和丁烷的组。

可选地，所述燃料气体和/或所述氧化剂气体从加压源供给。

尽管不希望受理论限制，可以认为，在点燃之前，通过将热能传递给燃烧室内的燃料气体和/或者氧化剂气体、特别是在所述气体中的一个或者二者从加压源供给给燃烧室时，恰在点燃之前的后续混合物的密度被降低，这导致成分气体的更均匀的混合，反过来，这也导致更有效的燃烧，且这样导致更高的燃烧温度。

本发明的此前所描述的方法使用在需要高温的炉子、发电站、瓷窑以及切割和焊接焊炬和其他应用中。