[发明专利]燃烧器

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的燃烧器。

从ED-0321809已知一种由多个壳体构成的锥形预混燃烧器，该燃烧器在圆锥头部中产生一致的涡流，由于涡流沿圆锥尖端逐渐增大，因此涡流变得不稳定并且转变成了环形涡流，联系到横截面在此突然变宽，这种环形涡流便在燃烧器的轴线上形成了回流区。在起不占体积的火焰稳定器作用的回流区或回流泡的驻点上点火燃烧开始之前，气体燃料在此沿由单独壳层构成的切向通道，也叫进气切口喷入并且与此处流入的燃烧用空气混合。在此期间，气体燃料的最后一个喷嘴在流动方向上位于燃烧器出口很近的地方，因此也就位于火焰的附近。

这样说来，由这个喷嘴喷出的燃料就没有最地与空气混合而且往往形成较高的NO_x-排出物。如果要加长预混合段以保持最低限度的NO_x-排出物，就要在燃烧器主体和接续部件之间出现一个复杂的过渡件。穿过预混燃烧器顺流而下所形成的流场，由于轴向速度较低，则在接续管中要么在边缘要么在中间就出现了问题。接着便引起逆弧，并且以这样的方式在过渡区域中预混燃烧器不能很好地运行。在此主要通过在燃烧器头部的中央喷嘴把液体燃料引入，随后在圆锥空腔中汽化。在燃气透平特定的条件下，这些液体燃料的点火进行得相当早并且始终是在燃料喷嘴的附近进行，因此再度无法回避的是：正是由于这种不好的混合情况，可能要增加NO_x-排出物，对此就不得不例如借助喷水来作为补救措施。用一种液体燃料作动力的其他问题与相当小的通流有效断面有关，因而与在燃料喷嘴雾化角区域内可能出现的小锥角有关，因此在有害的裂化过程中，鉴于有害物质-排出物，例如一旦出现压力差，就可以很容易引起圆锥壳层的沾湿。此外必须指出，偿试燃烧与天燃气相似的含氢气体(MBTU气体或LBTU气体)，结果在沿切向通道布置的气体燃料喷嘴上引起了提前点火。对此人们试图采取补救措施，即在燃烧器出口引入一种用于这种气体燃料的特殊注射方法，然而其结果却不能完全令人满意。

在此本发明将实现补救措施。如在权利要求中所表述的那样，本发明的任务在于给开始所述的那种燃烧器提出预防措施，这些预防措施能够消除上述缺陷。

根据本发明的预混燃烧器由一个锥状涡流发生器组成，该涡流发生器至少建有两个沿切向布置的切口。燃烧用空气在这里沿轴向流入到涡流发生器中，然后经过所述切向切口或通道向外，在此，该锥状涡流发生器被一个主要由管构成的壳体围着，由于这个壳体的形状对涡流发生器外边和顺流而下的流动有很大的影响，因此还可以通过适当的措施将其在涡流发生器之后的形状改变。这样，在流动方向上例如可能通过锥体或文居里管来减小围着涡流发生器的壳体的横截面。在此也可以通过位于切口区域内的喷嘴引入气体燃料。如果用一种液体燃料作燃烧器的动力，则在锥状涡流发生器的尖端区域把燃料引入到围着的壳体的横截面中。

假如引入的是MTBU-或LBTU-气体，则可以直接把较大量的燃料从外面引入到围着的壳体的横截面中，以此同样也保证了与在此占优势的涡流空气的混合。

由此可见，本发明的主要优点在于：在涡流发生器之后的流场是可以自由调整的。此外，在这方面要强调的是：喷入液体燃料会引起围着的壳体的流动侧壁出现小量沾湿，因为就是在这个平面内流动横截面最大。为此借助于大的可能的喷射角，便能成功实现与已形成涡流的燃烧用空气的混合。那么沿涡流发生器顺流而下的尽可能长的预混合段能使随后的燃烧过程出现最低限度的NO_x-排出物。对MBTU-或LBTU-气体良好的使用性上面已经探讨过了。

此外要注意，根据本发明的燃烧器的燃烧前面不再进行冷却。在预混和端级之间的密封问题这里也不再出现。

通过根据本发明燃烧器的简单几何结构，便可以在花费不大的情况下把空气导入到涡流发生器的尖端中，该尖端可以用来在燃烧器轴线上削弱或形成轴向喷射。如果用一种液体燃料作燃烧器的动力，则这种燃烧用空气还可以以现有技术的预混燃烧器更简单的方式来协助雾化。根据本发明的燃烧器与所述现有技术相比有关涡流产生的相反布置改善了液体燃料的雾化情况，在此，在涡流发生器壳层区域内不可能出现分层。如果把在外部区域的流动对准或削弱成纯轴向，则可以以这样的方式来实现，即旋流器不盖住围着的壳体的全部横截面。

根据本发明解决方案的优点和进一步结构将在其他权利要求中阐明。