Способ и горелка с использованием эффекта кюри для управления скоростью реагентов для работы в режимах с предварительным нагреванием и без предварительного нагревания

Способ и горелка с использованием эффекта кюри для управления скоростью реагентов для работы в режимах с предварительным нагреванием и без предварительного нагревания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся, в общем, к управлению скоростью газа, протекающего в камеру сгорания.

Описание известного уровня техники

Во многих промышленных операциях используются печи, в которых сжигаются топливо и окислитель, чтобы тепло сгорания могло нагревать материал, находящийся в печи. Примеры включают печи, нагревающие твердый материал, чтобы расплавить его, такие как плавильные печи, и печи, нагревающие предметы, такие как стальные слябы, для повышения температуры материала (не доводя до плавления), чтобы облегчить формование или иную обработку материала или предмета. Требуемая высокая температура обычно достигается путем сжигания углеводородного топлива, такого как природный газ. При сгорании образуются газообразные продукты сгорания, известные также как дымовой газ. Особенно в стекловаренных печах, которые достигают относительно высокой эффективности передачи тепла сгорания твердым материалам, которые необходимо расплавить, высвобождаемые дымовые газы обычно достигают температур свыше 1300 градусов Цельсия (°С) и, таким образом, представляют значительные потери энергии, генерируемой при высокотемпературных операциях, если эту тепловую энергию из продуктов сгорания нельзя по меньшей мере частично рекуперировать.

Одним механизмом рекуперации этой теряемой энергии является предварительное нагревание одного или нескольких реагентов сгорания (топлива или окислителя) с использованием дымовых газов. Реагенты сгорания могут быть нагреты до требуемой температуры, таким образом, увеличивая тепло, подаваемое в печь в процессе сгорания. Однако в связи с предварительным нагреванием реагентов сгорания возникает ряд проблем. Поскольку реагенты сгорания нагреваются в данном пространстве, давление газов повышается, что приводит к повышению скорости струи, выходящей из горелки. Скорость струи – это скорость, с которой газы выходят из горелки. Повышенная скорость струи приводит к более короткому времени пребывания до реакции сгорания, что может уменьшить яркость пламени. Эту проблему может решить бόльшая струя при использовании большего диаметра трубки, но это решение лишь создает новую проблему, если используется более низкая температура реагента. Иными словами, при более низкой температуре скорость реагента снижается по сравнению со скоростью реагента при более высоких температурах реагента.

Еще один путь решения этой проблемы – использование одной трубы для топлива при стандартной температуре и другой трубы для горячего топлива с клапаном, переключающим поток топлива между этими двумя трубами. Однако обычные конструкции клапанов в области сгорания представляют собой сложные устройства, работающие ненадежно, а иногда и вовсе не работающие при повышенных температурах. Кроме того, обычные клапаны требуют ручного управления (т.е. человек управляет клапаном в зависимости от температуры), что потребует изоляции и дополнительного защитного оборудования для оператора. Кроме того, изоляция клапана требует даже большей сложности и расходов для обеспечения возможности работы клапана в регламентном режиме. Следовательно, необходимо, чтобы горелки имели функцию автоматической регулировки для поддерживания надлежащей скорости струи независимо от изменения температуры газа.

Таким образом, в области техники, к которой относится изобретение, существует необходимость в управлении скоростью газа, выходящего из горелки, во время работы горелки, исходя из температуры.

Краткое изложение сущности изобретения

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся, в общем, к устройству, системам и способам управления скоростью газа, выходящего из горелки. В одном варианте осуществления горелочное устройство может содержать чувствительный к изменению температуры магнитный клапан в сообщении по текучей среде с источником газа и одно или несколько первых выпускных отверстий в сообщении с первым путем. Первые выпускные отверстия имеют первую площадь поперечного сечения. Кроме того, горелочное устройство содержит одно или несколько вторых выпускных отверстий в сообщении со вторым путем. Вторые выпускные отверстия имеют вторую площадь поперечного сечения, которая в совокупности больше первой площади поперечного сечения. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан может содержать магнит, ферромагнитный материал в магнитной связи с магнитом и устройство управления потоком, образующее первый путь и второй путь.

В еще одном варианте осуществления горелочная система может содержать чувствительный к изменению температуры магнитный клапан, содержащий магнит и ферромагнитный материал, источник газа, сообщающийся с чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном, первое выпускное отверстие горелки, сообщающееся с чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном и имеющее размер, позволяющий газу при первой температуре выходить из первого выпускного отверстия горелки с первой скоростью, и второе выпускное отверстие горелки, сообщающееся с чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном и имеющее размер, позволяющий газу при второй температуре выходить из второго выпускного отверстия горелки с первой скоростью, причем первое выпускное отверстие горелки и второе выпускное отверстие горелки имеют разные площади поперечного сечения, причем ферромагнитный материал блокирует первое выпускное отверстие горелки, будучи магнитно-связанным с магнитом, и разблокирует первое выпускное отверстие горелки при разрыве магнитной связи с магнитом.

В еще одном варианте осуществления способ управления горением включает подачу газа при первой температуре в чувствительный к изменению температуры клапан, причем чувствительный к изменению температуры клапан содержит магнитный материал, ферромагнитный материал, первый путь и второй путь, причем газ обменивается теплом с ферромагнитным материалом, вследствие чего ферромагнитный материал достигает первой температуры и располагается в первом положении относительно магнитного материала. Кроме того, способ включает обеспечение потока газа по первому пути, сообщающемуся с чувствительным к изменению температуры клапаном, и подачу газа при второй температуре в чувствительный к изменению температуры клапан, причем газ обменивается теплом с ферромагнитным материалом, вследствие чего ферромагнитный материал достигает второй температуры. Кроме того, способ включает перемещение ферромагнитного материала во второе положение относительно магнитного материала, отличное от первого положения, и обеспечение потока газа по второму пути, сообщающемуся с чувствительным к изменению температуры клапаном.

Любой один или несколько вариантов осуществления могут включать один или несколько из следующих аспектов.

Устройство управления потоком имеет несколько первых отверстий, и ферромагнитный материал находится в сообщении по текучей среде с устройством управления потоком с несколькими вторыми отверстиями, выполненными в нем.

Ферромагнитный материал содержит никельсодержащий материал.

Первый путь и второй путь содержат одну или несколько общих труб.

Имеется камера, содержащая несколько впускных отверстий и ферромагнитный материал, дополнительно содержащий отверстие, причем отверстие обеспечивает существенный поток из нескольких впускных отверстий в камеру.

Первый путь и второй путь представляют собой конструкцию «труба в трубе».

Устройство управления потоком соединено с ферромагнитным материалом, причем устройство управления потоком и ферромагнитный материал поворачиваются на оси.

Кроме того, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан содержит устройство управления потоком, выполненное с возможностью создания одного или нескольких барьеров для потока вместе с ферромагнитным материалом.

Кроме того, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан содержит ограничивающее устройство, выполненное с возможностью изменения положения с ферромагнитным материалом и перенаправления газа в зависимости от положения ферромагнитного материала вместе с устройством управления потоком.

Имеется первое устройство управления потоком, соединенное с ферромагнитным материалом, причем первое устройство управления потоком выполнено с возможностью ограничения потока в зависимости от температуры ферромагнитного материала, причем устройство управления потоком и ферромагнитный материал поворачиваются на оси.

Имеется второе устройство управления потоком с несколькими отверстиями, причем второе устройство управления потоком находится в сообщении по текучей среде с первым устройством управления потоком.

Имеется камера, содержащая устройство управления потоком, расположенное между несколькими магнитами, причем устройство управления потоком соединено с ферромагнитным материалом.

Имеется защитная крышка, выполненная с возможностью изоляции ферромагнитного материала или магнита от газа и передачи тепла по меньшей мере ферромагнитному материалу.

Имеется первое устройство управления потоком, соединенное с ферромагнитным материалом, причем первое устройство управления потоком выполнено с возможностью ограничения потока в зависимости от температуры ферромагнитного материала, причем устройство управления потоком и ферромагнитный материал поворачиваются на оси.

Газ представляет собой окислитель или топливо.

Ферромагнитный материал содержит никель.

Первый путь дополнительно содержит одно или несколько первых выпускных отверстий.

Второй путь имеет одно или несколько вторых выпускных отверстий, имеющих совокупную площадь поперечного сечения, которая больше площади поперечного сечения первого пути.

При сбое чувствительного к изменению температуры клапана магнит помещают в положении, достаточном, чтобы вызвать перемещение ферромагнитного материала либо в первое положение, либо во второе положение.

Первой температурой является преобладающая окружающая температура, а второй температурой – предварительно определенная температура, до которой предварительно нагревается газ до указанного этапа подачи газа при второй температуре.

Газ представляет собой топливо.

Газ представляет собой природный газ.

Газ предварительно нагревают до второй температуры посредством теплообмена с горячим воздухом, предварительно нагретым посредством теплообмена с газообразными продуктами сгорания, полученными в результате сгорания газа, инжектированного горелкой.

Краткое описание графических материалов

Для более глубокого понимания вышеупомянутых признаков настоящего изобретения ниже приводится более подробное описание изобретения, вкратце подытоженного выше, на примерах вариантов осуществления, некоторые из которых показаны на прилагаемых графических материалах.

Следует, однако, отметь, что прилагаемые графические материалы иллюстрирует лишь типичные варианты осуществления настоящего изобретения и, следовательно, не должны быт рассмотрены как ограничивающие его объем, поскольку настоящее изобретение может допускать другие в равной степени эффективные варианты осуществления.

Фиг. 1A-1F представляют собой схематические виды горелочного устройства, содержащего чувствительный к изменению температуры магнитный клапан, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления.

Фиг. 2A-2F представляют собой схематические виды горелочного устройства, содержащего чувствительный к изменению температуры магнитный клапан, в соответствии с дополнительными вариантами осуществления.

Фиг. 3A-3B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 4A-4B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 5A-5B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 6A-6B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 7A-7B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 8A-8B представляют собой изображения чувствительного к изменению температуры магнитного клапана в соответствии с еще одним вариантом осуществления.

Фиг. 9 представляет собой блок-схему способа поддержания по существу постоянной скорости газа, выходящего из горелки, в соответствии с одним вариантом осуществления.

Для облегчения понимания при обозначении идентичных элементов, общих для разных фигур, используются идентичные позиции. Предполагается, что элементы, раскрытые в одном варианте осуществления, могут с выгодой быть использованы в других вариантах осуществления без конкретного указания.

Подробное описание

В настоящем документе раскрыты горелки, устройства, системы и способы управления скоростью газа, выходящего через выпускное отверстие в горелке. В процессе сгорания теряется значительное количество энергии, особенно из-за тепла, уходящего в атмосферу в дымовых газах. Например, в кислородно-топливной стекловаренной печи, в которой все топливо сгорает с чистым кислородом, и для которой температура дымового газа на выпуске печи составляет порядка 1350°С, обычно 30-40% энергии, высвобожденной горением топлива, теряются в дымовом газе. В вариантах осуществления, описанных в настоящем документе, газ, такой как газообразное топливо или окислитель, перед подачей в камеру сгорания через выпускное отверстие в горелке может предварительно быть нагрет. Поток газа, будь то предварительно нагретого или при стандартной температуре, может быть перенаправлен с помощью чувствительного к изменению температуры магнитного клапана по одному или нескольким путям. Затем газ может быть подан по одному из путей в камеру сгорания посредством выхода через одно или несколько выпускных отверстий. Выпускные отверстия, либо отдельно, либо в качестве группы, могут иметь площадь поперечного сечения, обеспечивающую по существу постоянную скорость газа, выходящего из выпускных отверстий горелки, для работы с вовлечением двух предварительно определенных диапазонов температуры для газа. Варианты осуществления, раскрытые в настоящем документе, яснее описаны ниже со ссылками на фигуры.

Как уже отмечалось, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан действует для обеспечения того, что скорость газа, выходящего из горелки, остается по существу неизменной независимо от того, нагрет ли газ до предварительно выбранного диапазона температуры или нет. В целях простоты изложения для объяснения того, как поддерживается по существу постоянная скорость, будет использоваться закон идеального газа. Как хорошо известно, закон идеального газа гласит, что произведение давления газа и объема газа равно произведению молей газа, температуры газа и универсальной газовой постоянной (т.е. PV=nRT). При изменении температуры (например, газа, подаваемого в клапан), объем газа увеличивается, если давление поддерживается постоянным. Таким образом, газ, проходящий через одно и то же выпускное отверстие при разных температурах, будет иметь скорость, обусловленную этим отличным объемом. Для обеспечения выхода газов с разными температурами из горелки с одинаковой скоростью необходимо учитывать увеличение объема (обусловленное повышением температуры). Чтобы учитывать увеличение объема, газ при более высокой температуре может быть направлен в другое выпускное отверстие, размер которого позволяет газу выходить через это другое выпускное отверстие по существу с той же скоростью, что и газ при более низкой температуре, выходящий через первоначальное выпускное отверстие. Поскольку скорость струи газа остается одинаковой, будь то газ при первой температуре или при второй температуре, пламя от горения струи газа (с другим реагентом сгорания) будет иметь одинаковые размер и форму. Это решает проблему, связанную с изменениями размера и формы пламени, которые возникают у обычных горелок, используемых в режимах с нагретым газом или не нагретым газом.

В вариантах осуществления, рассмотренных в настоящем документе, газы могут быть поданы в диапазоне температур от приблизительно 25 градусов Цельсия до приблизительно 800 градусов Цельсия. Кроме того, в вариантах осуществления, рассмотренных в настоящем документе, ферромагнитный материал может быть выбран так, чтобы он имел температуру Кюри от приблизительно 240 градусов Цельсия до приблизительно 600 градусов Цельсия. Как правило, выбор совокупных площадей поперечного сечения для первого и второго путей потока и выбор конкретного температурно-избирательного магнита обусловлены требуемой температурой, до которой газ предварительно нагревается, типичной температурой газа без предварительного нагревания и требуемой скоростью струи (газа, выходящего из выпускного отверстия).

При рассмотрении, например, первого пути потока для предварительно не нагретого газа и второго пути потока для предварительно нагретого газа, где типичная температура предварительно не нагретого газа представляет собой окружающую температуру (25°C или 298°K), требуемая скорость струи – 100 м/с, и требуемая температура предварительно нагретого газа равна 480°C (753°K). В этом случае температура повысилась приблизительно на 53%, так что площадь поперечного сечения для второго пути потока должна быть приблизительно на 53% больше площади поперечного сечения первого пути потока, плюс материал для температурно-избирательного магнита выбран проявляющим эффект Кюри при температуре ниже 480°C. Это поможет обеспечить то, что скорость струи будет по существу одинаковой, причем неважно, равна ли температура газа окружающей температуре или равна 480°C. Специалисту в области техники, к которой относится изобретение, ясно, что выбор первой и второй температур газа ограничивается лишь доступностью материалов, проявляющих эффект Кюри при температурах между первой и второй температурами газа. Кроме того, специалисту ясно, что первая и вторая температуры газа, как правило, обусловлены технологическими требованиями.

Хотя раскрыты два пути потока и две рабочие температуры, в пределах объема изобретения возможно использование трех или более путей потока, соответствующих трем или более рабочим температурам. Предельное число путей потока ограничивается лишь компромиссом между расходами и сложностью такого устройства и целесообразностью иметь по существу постоянную скорость струи при каждой из разных рабочих температур.

Хотя настоящее изобретение может быть использовано в любом из самых разнообразных процессов сгорания, одним типичным примером процесса является стекловаренная печь, в которой или окислитель (такой как воздух, обогащенный кислородом воздух или кислород) и/или топливо предварительно нагревается в теплообменнике либо теплом из газообразных продуктов сгорания из печи, либо теплом из воздуха, который сам предварительно нагревается от тепла из газообразных продуктов сгорания. Первая температура соответствует первому режиму работы, в котором окислитель и/или топливо предварительно не нагревается в теплообменнике. Вторая температура соответствует второму режиму работы, в котором окислитель и/или топливо предварительно нагревается в теплообменнике.

Фиг. 1A-1F представляют собой схематические виды горелочной системы, содержащей чувствительный к изменению температуры магнитный клапан в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Фиг. 1A и 1B иллюстрируют горелочную систему 100 в соответствии с одним вариантом осуществления. Горелочная система 100 содержит впускное отверстие 102, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104, первый путь, показанный в данном случае как первая труба 106, второй путь, показанный в данном случае как вторая труба 108, и горелочный блок 110. Первый газ 103 или второй газ 105 подаются через впускное отверстие 102 в чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104.

Первым газом 103, показанным на фиг. 1A, может быть газ, используемый в процессе сгорания, такой как топливный газ или окисляющий газ. Первый газ 103 может дополнительно включать инертные газы, такие как азот или благородный газ. Когда первый газ 103 доходит до чувствительного к изменению температуры магнитного клапана 104, первый газ 103 далее уравновешивает температуру с чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном 104. Части горелок могут содержать тугоплавкие оксиды, такие как кремнезем, глинозем, алюмо-циркониево-силикатный огнеупор, диоксид циркония и т.п. Альтернативно, могут быть использованы определенные металлические сплавы, не горящие в предварительно нагретом кислороде.

Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 может иметь несколько состояний. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 имеет первое состояние и второе состояние, в следствие чего в первом состоянии газ протекает по первой трубе 106, а во втором состоянии газ протекает по второй трубе 108. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 содержит по меньшей мере магнит и ферромагнитный материал. В первом состоянии ферромагнитный материал находится в магнитной связи с магнитом. При повышении температуры ферромагнитного материала ферромагнитный материал утрачивает свои магнитные свойства и, следовательно, магнитная связь с магнитом теряется. Потеря магнитной связи происходит из-за того, что ферромагнитный материал достигает температуры Кюри и утрачивает притяжение к магниту. После того как ферромагнитный материал достигает температуры Кюри, ферромагнитный материал отходит от магнита, и, таким образом, клапан переключается во второе состояние. В первом состоянии (показанном на фиг. 1A) чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 предотвращает прохождение потока газа 103 по второй трубе 108, допуская при этом поток по первой трубе 106. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 будет описан подробнее со ссылками на фиг. 3A-8B. Первая труба 106 ведет через горелочный блок 100 к первому выпускному отверстию 112. Первое выпускное отверстие 112 имеет такую площадь поперечного сечения, что выходящий газ 116 проходит через первое выпускное отверстие с первой скоростью в камеру сгорания.

Как уже отмечалось, затем ферромагнитный материал достигает температуры Кюри для конкретного ферромагнитного материала, ферромагнитный материал утрачивает магнитную связь с магнитом и, таким образом, физически отходит от магнита. За счет этого перемещения ферромагнитного материала клапан 104 действует для изменения пути потока газа, проходящего через клапан. Как показано на фиг. 1B, второй газ 105 подается через впускное отверстие 102. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 направляет второй газ 105 по второй трубе 108. Повышение температуры ферромагнитного материала, вызванное повышением температуры от второго газа 105, вызывает переключение чувствительного к изменению температуры магнитного клапана 104 из первого состояния во второе состояние при достижении пороговой температуры или температуры Кюри.

Когда чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 104 переключается из первого состояния во второе состояние, поток газа переключается из первой трубы 106 (первый путь) во вторую трубу 108 (второй путь). Вторая труба 108 ведет через горелочный блок 110 ко второму выпускному отверстию 114. Второе выпускное отверстие 112 имеет площадь поперечного сечения, отличающуюся от площади поперечного сечения первого выпускного отверстия 112. Поскольку площадь поперечного сечения первого выпускного отверстия надлежащим образом выбрана так, чтобы соответствовать преобладающей температуре первого состояния (такой как преобладающая окружающая температура), а площадь поперечного сечения второго выпускного отверстия надлежащим образом выбрана так, чтобы соответствовать преобладающей температуре второго состояния (такой как 480°C), выходящий газ 118 выходит из второго выпускного отверстия 114 с такой же скоростью, как и газ, выходящий из первого выпускного отверстия 112. Хотя на фиг. 1A и 1B они показаны как первая труба 106 и вторая труба 108, первый путь и второй путь могут представлять собой любую комбинацию одной или нескольких труб или соединений, используемых для подачи газа через горелку в камеру сгорания. Кроме того, первый путь и второй путь могут иметь одно или несколько соединений, которые перекрываются, как показано в вариантах осуществления, описанных в настоящем документе.

Фиг. 1C и 1D иллюстрируют горелочную систему 120 в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Горелочная система 120, описываемая в данном случае, содержит впускное отверстие 122, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 124, первую трубу 126 и вторую трубу 128, показанные в данном случае как конструкция «труба в трубе», и горелочный блок 130. Первый газ 123 или второй газ 125 подается через впускное отверстие 122 в чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 124, где газ направляется протекать либо по первой трубе 126, в которой газ выходит из первого выпускного отверстия 132, либо по второй трубе 128, в которой газ выходит из второго выпускного отверстия 134. Как показано на фиг. 1D, газ может быть направлен для прохождения по обеим трубам – по первой трубе 126 и по второй трубе 128. В любом пути потока газ, выходящий из первого выпускного отверстия 132, имеет по существу ту же скорость, что и газ, выходящий из второго выпускного отверстия 134, поскольку площади поперечного сечения для первого и второго выпускных отверстий 132, 134 выбраны соответствующими преобладающим температурам, связанным с первым и вторым состояниями.

Фиг. 1E и 1F иллюстрируют горелочную систему 140 в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Горелочная система 140, описываемая в данном случае, содержит впускное отверстие 142, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 144, первый путь, показанный в данном случае как первая труба 146, второй путь, показанный в данном случае как вторая труба 148, и горелочный блок 150. Первый газ 143 или второй газ 145 подается через впускное отверстие 142 в чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 144, где газ направляется протекать либо по первой трубе 146, в которой газ выходит из горелки 150 через первое выпускное отверстие 152, либо как по первой трубе 146, так и по второй трубе 148, в которой газ выходит из горелки 150 через второе выпускное отверстие 154. В любом пути потока газ, выходящий из первого выпускного отверстия 152, имеет по существу ту же скорость, что и газ, выходящий из второго выпускного отверстия 154, поскольку площади поперечного сечения для первого и второго выпускных отверстий 152, 154 выбраны соответствующими преобладающим температурам, связанным с первым и вторым состояниями.

Следовательно, если площадь поперечного сечения выпускного отверстия, связанного со вторым путем потока, имеет такой размер, чтобы добиться конкретной скорости струи при второй требуемой температуре газа, а площадь поперечного сечения выпускного отверстия, связанного с первым путем потока, имеет такой размер, чтобы добиться такой же скорости струи при первой требуемой температуре газа, за счет использования чувствительного к изменению температуры магнитного клапана, скорость струи газа, выходящего из горелки, является неизменной независимо от того, при какой температуре находится газ – при первой или второй.

Фиг. 2A-2F представляют собой схематические виды горелочного устройства, содержащего чувствительный к изменению температуры магнитный клапан, в соответствии с дополнительными вариантами осуществления. Фиг. 2A и 2B представляют собой виды сбоку и спереди горелочного устройства 200 в соответствии с одним вариантом осуществления. Показанное на фиг. 2A горелочное устройство 200 содержит впускное отверстие 202 в сообщении по текучей среде с чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном 204. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 204 сообщает по текучей среде впускное отверстие 202 с первой трубой 206 и второй трубой 208. Первая труба 206 и вторая труба 208 выполнены с возможностью подачи выходящего первого газа 216 или выходящего второго газа 218 через горелочный блок 210 и через первое выпускное отверстие 212 и второе выпускное отверстие 214. Как описано выше, площадь поперечного сечения второго выпускного отверстия 214 больше площади поперечного сечения первого выпускного отверстия 212, вследствие чего скорость газа 216, выходящего из первого выпускного отверстия 212, и газа 218, выходящего из второго выпускного отверстия 214, являются по существу одинаковыми, поскольку площади поперечного сечения первого и второго выпускных отверстий 212, 214 соответственно подобраны.

Как показано на фиг. 2B, как первое выпускное отверстие 212, так и второе выпускное отверстие 214 показаны имеющими круглую форму. Однако, периметр первого выпускного отверстия 212 или второго выпускного отверстия 214 может быть образован любой формой или сочетанием форм. Форма первого выпускного отверстия 212 не обязательно должна быть такой же, как форма второго выпускного отверстия 214: требуется лишь, чтобы форма площади поперечного сечения первого выпускного отверстия 212 и второго выпускного отверстия 214 обеспечивала поток газов, выходящих из этих выпускных отверстий, по существу с одинаковой скоростью, даже если газы имеют разные температуры. Следовательно, первое выпускное отверстие 212 и второе выпускное отверстие 214 могут иметь самые разные формы, конструкции или дополнительные компоненты, которые могут быть включены в одну или несколько форсунок для использования в горелке.

Фиг. 2C и 2D представляют собой виды сбоку и спереди горелочного устройства 220 в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Фиг. 2C представляет собой вид сбоку горелочного устройства 220, содержащего впускное отверстие 222, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 224, первую трубу 226 и вторую трубу 228. Впускное отверстие 222, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 224, первая труба 226 и вторая труба 228 могут быть по существу аналогичными описанным со ссылками на фиг. 2A. Первая труба 226 и вторая труба 228 выполнены с возможностью подачи первого газа 236 или второго газа 238 через первое выпускное отверстие 232 и вторые выпускные отверстия 234, выполненные в связи с горелочным блоком 230. В этой конструкции вторые выпускные отверстия 234 имеют увеличенную совокупную площадь поперечного сечения для второго газа 238 за счет использования нескольких труб в отличие от использования большей трубы.

Фиг. 2E и 2F представляют собой виды сбоку и спереди горелочного устройства 240 в соответствии с еще одним вариантом осуществления. Фиг. 2E представляет собой вид сбоку горелочного устройства 240, содержащего впускное отверстие 242, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 244, первую трубу 246 и вторую трубу 248. Впускное отверстие 242, чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 244, первая труба 246 и вторая труба 248 могут быть по существу аналогичными описанным со ссылками на фиг. 2A. Первая труба 246 и вторая труба 248 выполнены с возможностью подачи выходящего первого газа 256 или второго газа 258 через первое выпускное отверстие 252 и второе выпускное отверстие 254, выполненные в связи с горелочным блоком 250. Первое выпускное отверстие 252 и второе выпускное отверстие 254 имеют конструкцию «труба в трубе», в которой первая труба 246 подает первый газ 256 через расположенное по центру первое выпускное отверстие 252. Первое выпускное отверстие 252 окружено вторым выпускным отверстием 254, через которое второй газ 258 подается в камеру сгорания по существу с такой же скоростью, что и первый газ 256. Хотя в данном случае показано, что второй газ 258 подается через другое выпускное отверстие, чем первый газ 256, второй газ 258 может быть подан как через первое выпускное отверстие 252, так и через второе выпускное отверстие 254, будучи направленным чувствительным к изменению температуры магнитным клапаном 244.

Хотя в данном случае показано как перестановки варианта осуществления с двойной трубой, для управления скоростью газов, подаваемых через выпускные отверстия, могут быть использованы различные конструкции. В общем, конструкции как для клапанов, так и для труб ограничены лишь желанием поддерживать одну и ту же скорость газа при подаче либо нагретых газов, либо газов при стандартной температуре через выпускное отверстие в горелке.

Варианты осуществления, описанные в настоящем документе, относятся к соответствующим частям типичной горелки, которые могут быть использованы в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения. Могут быть и другие компоненты, четко не указанные, которые могут быть включены или исключены в зависимости от выбора конструкции и других параметров. Компоненты, описанные в настоящем документе, могут быть отличными по форме, размеру или расположению от используемых на практике. Кроме того, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, служат лишь для примера и не должны быть рассмотрены как ограничивающие объем изобретения, описанного в настоящем документе, если он четко не ограничен в настоящем документе.

Фиг. 3-8 представляют собой изображения чувствительных к изменению температуры магнитных клапанов в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления. Чувствительные к изменению температуры магнитные клапаны, описанные в настоящем документе, могут быть использованы с вариантами осуществления, описанными выше. Кроме того, чувствительные к изменению температуры магнитные клапаны, описанные ниже, могут быть успешно включены в горелку, не раскрытую в настоящем документе. Раскрытые варианты осуществления представляют собой отдельные варианты осуществления, не предназначенные для ограничения объема всех возможных вариантов осуществления.

Фиг. 3A и 3B иллюстрируют часть чувствительного к изменению температуры магнитного клапана 300 в соответствии с одним вариантом осуществления. Чувствительный к изменению температуры магнитный клапан 300, описанный в настоящем документе, может быть использован для перенаправления газа, проходящего через клапан, по одному или нескольким предварительно предусмотренными путями для обеспечения того, чтобы газ, выходящий из горелки, имел по существу постоянную скорость струи независимо от температуры газа.

В этом варианте осуществления магнит 318, ферромагнитный материал 316, устройство 314 управления потоком и несколько отверстий 315 для ясности показаны без клапанной коробки. Клапанная коробка яснее описана со ссылками на фиг. 4A и 4B. Магнит 318 связан с устройством 314 управления потоком. На первом чертеже магнит 318 прикладывает магнитную силу к ферромагнитному материалу 316, переключающую ферромагнитный материал 316 в первое состояние.

Магнит 318 может быть расположен в непосредственной близости от ферромагнитного материала 316. Магнит 318 может иметь стандартный состав для высокотемпературного магнита, такого как магнит AlNiCo. Хотя в данном случае он показан как соединенный с устройством 314 управления потоком, магнит 318 может быть расположен либо внутри устройства 314 управления потоком, снаружи его, либо как его часть. Кроме того, магнит 318 может представлять собой электромагнит или постоянный магнит. В вариантах осуществления, описанных в данном случае, магнит 318 показан как постоянный магнит.

Ферромагнитный материал 316 представляет собой ферромагнитный материал, который при конкретной температуре, известной как температура Кюри, становится парамагнитным. Температура Кюри вещества зависит от состава вещества. В одном или нескольких вариантах осуществления ферромагнитный материал 316 представляет собой, главным образом, никель,