[发明专利]涡流发生器,在燃烧器内避免火焰反冲的方法和燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括一个中央燃料分配元件的涡流发生器，以及涉及一种包括至少一个涡流发生器的燃烧器。此外本发明还涉及一种在燃烧器内避免火焰反冲(Falshback)的方法，燃烧器包括至少一个具有中央燃料分配元件的涡流发生器。

背景技术

例如在DE102007004394A1、US2004/0055306A1和在US6082111中介绍了具有中央燃料分配元件的燃气轮机燃烧器和围绕燃料分配元件的涡流发生器。在US2004/0055306A1和US6082111介绍的燃烧器中，涡流发生器总是从中央燃料分配元件，一直延伸到围绕中央燃料分配元件的构成燃烧用空气的轴向流动通道边界的壁。在这里，燃烧器分别包括多个这种装置。在这种燃烧器中，喷入流动通道的燃料的剖面设计为，仅将很少量的燃料供给围绕中央燃料分配元件的区域，所以在此区域内只形成非常贫油的混合物。由此应避免火焰反冲。也就是说，在中央分配元件流出侧形成的涡旋内形成一个低流速区。若现在将过多的燃料喷入中央分配元件附近，则可能发生向此具有低流速的中央区供给过多的燃料，这会导致火焰反冲，在高负荷的情况下，这与涡流发生器流出侧有非常高的温度相关。当然，在中央燃料分配元件区域内非常贫油的混合物由于混合物品质降低而导致NO_X排放增大，然而这是为了避免火焰反冲不得不付出的代价。

为了避免火焰反冲，在DE102007004394A1中建议，在中央燃料分配元件附近将涡流叶片开槽，从而使涡流叶片沿轴向的尺寸在中央燃料分配元件附近比远离分配元件的地方短。因此涡流叶片沿周向的弯度在中央燃料分配元件附近设计得不如远离中央分配元件处的大。以此方式达到，流动通过流动通道的空气在分配元件附近达到较小的涡旋，并因而沿轴向比远离分配元件处更迅速地流动。此外，在涡流叶片的面对分配元件的内棱边处在所述开槽的区域内可存在圆柱形壁，该圆柱形壁将有较小涡流形成的通道部分与有较大涡流形成的通道部分隔开。

发明内容

与所引用的现有技术相比，本发明要解决的技术问题是创造一种有利的燃烧器。此外本发明要解决的技术问题是提供一种在具有至少一个涡流发生器的燃烧器内有效避免火焰反冲的方法。

上述技术问题通过一种涡流发生器得以解决。

按照本发明的涡流发生器包括中央燃料分配元件，围绕中央燃料分配元件和构成燃烧用空气的轴向流动通道边界的外壁，一些涡流叶片，它们沿径向一直延伸到外壁以及给于流动中的燃烧用空气一个切向的流动分量，以及包括围绕中央燃料分配元件和沿径向处于外壁内部的隔壁。该隔壁将流动通道分隔成沿径向在内部的通道部分和沿径向在外部的通道部分。在这里，隔壁在涡流发生器的轴向可至少沿涡流叶片的轴向长度，但尤其也可以超出其轴向长度地延伸。燃烧用空气可以在不给于切向流动分量的情况下通过沿径向在内部的通道部分，或可以在给于一个与沿径向在外部的通道部分内的切向流动分量的方向相反的切向流动分量的情况下通过沿径向在内部的通道部分。

通过在内部的通道区域内完全避免切向分量，可以围绕中央燃料分配元件造成一种包裹此元件的高轴向流速的流动，它有助于可靠地避免火焰反冲。不过若在内部的通道部分内产生一个反涡旋，亦即一种其定向与在外部的通道部分内的涡旋相反的涡旋，也能有助于避免火焰反冲，因为由此正面地影响中央燃料分配元件的流出侧涡流内的流动状况。

在内部的通道部分内完全避免切向流动分量尤其可以这样达到：在此通道部分内根本不存在涡流叶片。此时，为了向在沿径向在外部的通道部分内存在的涡流叶片供给燃料，燃料导管可以通过沿径向在内部的通道部分，延伸到在沿径向在外部的通道部分内的涡流叶片。为避免在燃料导管上流动分离，燃料导管有利地有圆形或液滴状横截面。

若涡流叶片处于沿径向在内部的通道部分中，它们给于流动通过沿径向在内部的通道部分的燃烧用空气一个切向的流动分量，此切向流动分量的定向与在沿径向在外部的通道部分中的切向流动分量相反，则处于沿径向在外部的通道部分内的涡流叶片的燃料导管，可以通过在沿径向在内部的通道部分中的涡流叶片延伸，例如形式上为穿过涡流叶片的孔。