具体实施方式

根据本发明的模块化燃烧器1可以在图2中示意性示出的类型的锅炉中使用。燃烧器1产生火焰，该火焰加热上方的热交换器3，载体流体在热交换器中流动，载体流体将接收到的热量传递到规定的目的地。燃烧产生的烟气由风扇4抽吸并送至排气口。

根据本发明的模块化燃烧器包括并排定位的多个混合器模块10。混合器模块具有总体上扁平的构造并且平行布置，并通过后支架20和前支架30彼此连接，后支架和前支架使燃烧器1能够被约束在支撑结构上。混合器模块10由允许空气通过的自由空间彼此隔开。

每个混合器模块10包括流动导管11，即用于使空气-燃料混合物通过的导管。在所示的实施例中，流动导管11具有弯曲的U形构造，其中下部分11a通过弯曲部11c连接到上部分11b。上部分11b可以从弯曲部11c稍微向上倾斜。

流动导管11设置有入口开口12。入口开口12位于下部分11a的端部。入口开口12用于接收由喷嘴2排出的预定的燃料流，该喷嘴可以定位在相对于入口开口12的前面的位置。流动导管11还设置有位于入口开口12下游的文丘里管12a。以已知的方式，由喷嘴2产生的燃料流通过经过文丘里管12a而产生负压，该负压产生通过入口开口12的一些空气流的抽吸。

流动导管11还设置有布置在排放表面14上的多个出口开口13。出口开口13通过具有细长形状、基本上带状的板而获得，该板限定排放表面14。在所示的实施例中，如具体可以在图4和图5中看到的，出口开口13在形状上是细长的并且彼此平行。

混合器模块10布置成使得排放表面14位于燃烧器的排放平面100中。排放平面100基本上是包含排放表面14的平面，除了由于混合器模块10的组装和排放表面14的有效几何形状导致的未对准的情况之外。在任何情况下，排放平面100都包含排放表面14的几何投影。

在排放平面100上，排放表面14通过自由表面15彼此间隔开。在图8中由交叉影线表示的自由表面15基本上由使混合器模块10间隔开的空间在排放平面100上的几何投影限定。排放表面14改为由斜线表示。

每个排放表面14具有垂直于纵向平面Y测得的宽度D，并且该宽度被理解为该排放表面本身的平行于纵向平面Y的两个纵向边缘间隔开的距离。

此外，两个相邻的排放表面14间隔开一距离S，该距离垂直于纵向平面Y测得，并且被理解为两个排放表面14的相邻的纵向边缘间隔开的距离。

在当前的模块化燃烧器中，两个相邻的排放表面14间隔开的距离S与每个排放表面14的宽度D之间的比率包含在0.9与1.6之间。还存在特定类别的水冷式模块化燃烧器，其中S/D的比率低于0.1。

在根据本发明的模块化燃烧器中，两个相邻的排放表面14间隔开的距离S与每个排放表面14的宽度D之间的比率包含在0.4与0.7之间。

本质上，与当前的模块化燃烧器中所设置的相比，根据本发明的模块化燃烧器中的混合器模块10更接近彼此。这减小了混合器模块10彼此间隔开的空间，从而减小了自由表面15。

操作比率的这种减小使得可以显著地减小次级空气对在排放表面14和排放平面100附近的出口开口13的出口处出现的燃烧的作用。实际上，如上文所述，混合器模块10被与当前燃烧器相比大大减小的空间所隔开，因此可用于次级空气流动的自由表面15同样减小了。

由于次级空气的作用显著减少，通过入口开口12吸入流动导管11的主空气的流量变得占优势。通过入口开口12吸入流动导管11的主空气的流量基本上且主要取决于锅炉内的风扇4产生的负压，而由经过文丘里管12a的燃料流产生的负压的影响基本上可以被忽略。换句话说，随着锅炉的功率状态的变化，主空气的流量和次级空气的流量保持基本恒定。一旦风扇4的操作状态固定，就可以通过仅改变送至流动导管的气体的流量(即通过改变气体向喷嘴2的进给压力)来调节燃烧器的功率。此外，随着送至文丘里管12a的燃料的流量的变化，主空气的流量基本上保持恒定。

由于根据本发明的模块化燃烧器的特征，特别是由于减少了次级空气的流量，因此可以设定被吸入到每个混合器模块10的流动导管11中的主空气的流量，使得在燃烧器的低操作功率下，空气-燃料混合物的主λ(lambda)相对高，约为1.3(图9)，并随着功率的增加而减小，直到在最大燃烧器功率处达到约0.9的值。在燃烧器的约85％的操作功率时，λ等于1。

由于根据本发明的燃烧器的特征，因此，从燃烧器的低操作功率开始，空气-燃料混合物的主λ值相对较高，因此也靠近出口开口13和排放平面100。该特征使得可以从燃烧的早期阶段就将火焰温度保持为低于引起氮氧化物NOx形成的典型值以下。

相反，在当前的燃烧器中，当排放平面10附近已经形成氮氧化物时，直到次级空气起作用之后，才将火焰冷却至低于形成NOx的临界温度。

根据本发明的模块化燃烧器包括后支架20和前支架30。借助于后支架20和前支架30，混合器模块10在上述位置保持彼此平行。此外，后支架20和前支架30使燃烧器1能够被约束到支撑结构。

后支架20包括基本垂直于纵向平面Y且垂直于排放平面100定位的主要部分21。主要部分21构造成面向混合器模块10的后部区域定位，从而从后部封闭燃烧器1。主要部分21设置有多个贯通开口22。位于燃烧器的后部区域中的贯通开口22确保次级空气的最佳流动。

每个贯通开口具有一限定的面积。因此，贯通开口22的总面积A是可用于次级空气流动的面积。其中N是构成燃烧器1的混合器模块10的总数量，S是将两个相邻的排放表面14间隔开的距离S，可以按以下方式定义无量纲参数K：

在根据本发明的燃烧器中，无量纲参数K大于4。这使得燃烧器的特征在效率和减少NOx排放方面得以进一步改善。

贯通开口22优选地具有圆形形状并沿着两个平行的行布置，该两个平行的行以规则的节距间隔开。优选地，两个贯通开口22与将两个相邻的混合器模块10间隔开的每个空间对准。

后支架20包括多个容纳件23，每个容纳件成形为接收混合器模块10的相应的后耦接部分。容纳件23为形成在后支架20的两个翼形件23a、23b中的槽的形式，该翼形件相对于主要部分21朝向混合器模块10横向地突出。

前支架30包括基本垂直于纵向平面Y且垂直于排放平面100(即平行于后支架20的主要部分21)定位的主要部分31。主要部分31构造成面向混合器模块10的前部区域定位，从而从前部封闭燃烧器1。

前支架30的主要部分31设置有贯通开口32。贯通开口32具有细长的槽形状，并且定位成面对混合器模块10的流动导管11的入口开口12。细长的槽形(即没有任何桥接部或横向分隔部)使得能够在不存在任何实质的湍流的情况下通过贯通开口32自由地流向入口开口12。

前支架30包括多个容纳件33，每个容纳件成形为接收混合器模块10的相应的前耦接部分。容纳件33为槽的形式，槽的一半形成在上翼形件33a中，该上翼形件相对于主要部分31朝向混合器模块10横向地突出，而槽的另一半形成在下肋33b上，该下肋定位在主要部分31下方并转向混合器模块10。

前支架30还具有位于主要部分31下方的支撑脚35。支撑脚35由前支架30的边缘限定，该边缘基本上垂直于主要部分31折叠，即基本上平行于排放平面100折叠。在所示的实施例中，支撑脚35朝后面向混合器模块10，但是它也可朝向相对侧。除了有助于燃烧器1的支撑及其对支撑结构的约束之外，支撑脚35还有助于使由于贯通开口32的存在而部分削弱的前支架30变得相当稳固。

单独地或以任何组合采用的以下另外的几何参数使得可以进一步改善根据本发明的模块化燃烧器的燃烧特性。

优选地但非必须地，在根据本发明的燃烧器中，由投影到排放平面100上的自由表面15之和得到的总自由面积与由排放表面14和投影到排放平面100上的自由表面15之和得到的燃烧器的总面积之间的操作比率小于或等于0.2。

相反，在当前可用的模块化燃烧器中，上述操作比率约为0.3。因此，在根据本发明的模块化燃烧器中，操作比率比当前可用的燃烧器所提供的操作比率低约60％。

在根据本发明的燃烧器中，对于每个混合器模块，出口开口13的总面积与排放表面14的面积之间的比率大于0.20。例如，对于每个混合器模块10，上述比率包含在0.20与0.30之间。

考虑到混合器模块10具有提供160mm的排放表面14的长度L的标准尺寸，在根据本发明的燃烧器中，混合器模块10由约13mm的安装节距P间隔开，而在当前的燃烧器中，该安装节距包含在17mm与20.5mm之间，安装节距根据两个相邻的混合器模块10的平均纵向平面之间的距离测得。在根据本发明的燃烧器中，混合器模块10的长度与安装节距P之间的比率大于11，而在当前的燃烧器中，其至多为9.41。在特别有利的实施例中，该比率为大约12.3。