[发明专利]预混合燃烧器及用于操纵该燃烧器的方法

说明书

本发明涉及到燃烧技术领域。本发明涉及一种双锥形构造的预混合燃烧器及一种用于操纵该燃烧器的方法。

欧洲专利EP0321809B1公开了一种本发明所涉及的双锥形构造燃烧器的原则性构造。该燃烧器基本上由空心的，互补为一体的部分锥体组成，带有切向的空气进气缝口和用于输送气体和液体燃料的导管，其中，空心的部分锥体的中间轴具有一个沿流动方向扩展的锥形倾斜度并沿在纵向互相错位地伸展。在由部分锥体构成的锥形内腔中，在燃烧器头部上设有一个燃料喷嘴。气体燃料通过沿进气缝口设置的气体喷射器，在助燃用空气流入燃烧器的内腔之前被输送到助燃用空气流中。因此，燃料/空气混合物的形成直接发生在切向的空气进气缝口的末端。助燃用空气的入口平面和燃气入口平面(钻孔平面)在该公开的现有技术中是重合的。

沿锥体轴涡旋的增加，与燃烧器出口处横截面的突然扩展相结合，将导致，流体脱离燃烧器出口时，在燃烧器的轴上形成一个回流区(内部再循环区)，它使火焰稳定。在该内部再循环区的升压临界点，才会导致火焰引燃。

在特定的工作状态下，例如靠近熄火极限或者在预混阶段的低浓度工作时，也就是说，在向头部阶段工作的过渡过程中，这时为了增加燃料/空气混合物的浓度，在燃烧器的轴附近喷入补充的“引燃”燃气(内部“引燃”)，燃烧器在这种情况下趋向于“振荡”。这又造成，燃烧器的可工作范围，也就是它的稳定范围受到限制，而且燃烧器过早地熄灭。

在燃料浓度较高条件下，振荡和熄灭的原因在于燃烧器的火焰稳定性不够。燃烧器虽然被内部再循环区稳定化，该内部再循环区在头部阶段工作中得到了补充燃料供应。从燃烧器逸出的燃料/空气混合物的外部剪切层，它与内部再循环区相比，在新鲜燃气和废气之间提供一个大得多的接触面，然而，该外部剪切层迄今为止尚未被用于燃烧器的火焰稳定。

在这里本发明将设法补救解决。本发明的目的在于以简单的构造措施，改进和操作公开的双锥形构造燃烧器，以便是实现对火焰的补充稳定，而又不会带来有害物质释放量的显著提高。

按照本发明，在一种前述的燃烧器中，解决以上任务的技术方案在于，在燃烧器的月牙板上设置至少一个孔，它用于把气体燃料输送到外部再循环区内。按照本发明，这在用于操纵燃烧器的方法中通过下述措施实现，即总气体燃料的大约3％至8％被混入外部再循环区内。

本发明的优点在于火焰的稳定性有所改善，即在火焰中仅出现微小的压力波动。此外，本发明的燃烧器与公开的现有技术相比，其突出之处在于具有更低的低浓度熄火极限，使燃烧器拥有了扩大的工作范围。借助于外部反应峰的增强，产生被缩短的完全燃烧长度是另外一个优点。

如果孔平行于燃烧器的轴伸展，则是特别相宜的，因为这种实施方式可很简单地被实现。

此外，如果孔被设置得以与燃烧器的轴夹约45°角向外倾斜，就更有利。那样，燃料与外部再循环区的废气之间特别加强的混合成为可能。如果燃烧器的月牙板上的孔是如此设置的，那这些孔使燃料沿与废气涡流方向的反涡流方向喷入再循环区内，这将有益地导致同样的效果。

在附图中，借助于一种双锥形构造的用于操纵一台燃气轮机的燃烧器，示出了一个本发明的实施例。

附图所示为：

图1双锥形燃烧器的透视图，

图2具有燃烧室的燃烧器的纵剖面示意图，

图3图1所示的燃烧器沿III-III平面的横向剖面图，

图4图1所示的燃烧器沿IV-IV平面的横向剖面图。

图中仅展示了用于理解本发明的基本部件。不同介质的流动方向用箭头表示。

下面借助于一个实施例和图1至图4，详细解释本发明。

图1以透射表现方式展示了本发明的燃烧器。如果与图1同时，还考虑到图2至图4中的剖面图，这将有利于更好地理解。