[发明专利]喷射微诱导回流燃烧器

说明书

技术领域

本文所呈现的实施例通常涉及用于气体涡轮的燃烧器，且更具体地涉及为了降低的NO_X排放物而定制尺寸和形状的燃烧器。

背景技术

通常而言，气体涡轮发动机包括用于压缩空气的压缩机、用于将已压缩的空气与燃料混合并点燃混合物的燃烧器以及用于产生动力的涡轮叶片组件。已知的涡轮发动机已发展成高度地复杂且先进的装置。

众所周知，气体涡轮中的更高的温度导致机器以高的热效率运行。与已知的气体涡轮发动机相关的难题是促进处于高的热效率的运行而不产生不期望的空气排放物。通常由气体涡轮发动机产生的主要空气排放物包括氮氧化物(NO_X)和一氧化碳(CO)。NO_X取决于温度，并且，因此，当需要高的燃烧温度时，面临最大的挑战。已提议许多燃烧技术来将NO_X和CO降低至个位数，但在接近3150°F的高的燃烧温度，还没有实现将NO_X和CO降低至个位数。高的燃烧温度意味着依照降低的量的整体排放物而转换的高的热效率(燃烧更少的燃料来产生每单位动力)。

已试图降低NO_X和CO的先前的燃烧技术包括滞点回流燃烧器(SPRFC)、无焰氧化燃烧器(FLOXCOM)以及先进旋涡燃烧器(AVC)。

因此，期望一种用于气体涡轮发动机的燃烧器，该燃烧器能够实现高的燃烧温度以及增加的热效率和降低的NO_X和CO的排放物。优选地，降低排放物输出，同时维持或改善气体涡轮发动机的可靠性、效率以及性能。

发明内容

根据一个示范性实施例，公开了一种燃烧器，该燃烧器包括外壳、喷嘴、燃烧衬套以及增压室，该外壳具有纵向轴线，该喷嘴沿着纵向轴线联接至外壳，该燃烧衬套在外壳中形成于喷嘴的一侧，该增压室在外壳中形成于喷嘴的另一侧并配置成提供燃料和氧化剂的输入。喷嘴包括形成于该处的多个燃料和氧化剂的喷口。定制喷嘴和燃烧衬套的尺寸和形状来以高的速度比将燃料和氧化剂的混合流输入燃烧室中，其中，喷射速度大于燃烧衬套内的燃烧平均速度，以增加燃烧衬套内的紊流并降低燃烧排放物。

优选地，该燃烧衬套由陶瓷材料构成。优选地，该燃烧衬套内的紊流的增加降低了NO_X排放物。

根据另一示范性实施例，公开了一种燃烧器，该燃烧器包括外壳、冷却套管、穿孔板、燃烧衬套以及增压室，该外壳具有纵向轴线，该冷却套管设置于外壳内，该穿孔板沿着纵向轴线在中间位置联接至外壳，该燃烧衬套在冷却套管内设置在板的一侧，该增压室形成于板的另一侧并配置成提供燃料和氧化剂的输入。穿孔板包括形成于该处的多个燃料和氧化剂的喷口。定制板和燃烧衬套的尺寸和形状来以高的速度比将燃料和氧化剂的混合流输入燃烧室中，其中，喷射速度大于燃烧衬套内的燃烧平均速度，以增加燃烧衬套内的紊流并降低燃烧排放物。

优选地，燃料和氧化剂在增压室中预先混合。

根据另一示范性实施例，公开了一种在燃烧器中降低燃烧排放物的方法。该方法包括提供具有纵向轴线的外壳、沿着纵向轴线将喷嘴联接至外壳、在外壳内且喷嘴的一侧设置燃烧衬套以及将增压室设置于喷嘴的另一侧并配置成提供燃料和氧化剂的输入。喷嘴包括形成于该处的多个燃料和氧化剂的喷口。定制喷嘴和燃烧衬套的尺寸和形状来以高的速度比将燃料和氧化剂的混合流输入燃烧室中，其中，喷射速度大于燃烧衬套内的燃烧平均速度，以增加燃烧衬套内的紊流并降低燃烧排放物。

优选地，该燃烧器包括喷射微诱导回流罐式燃烧器。

参照附图，并在阅读以下详细的描述和所附权利要求之后，本公开的其他的目的和优点将变得清楚。当结合若干附图和所附权利要求时，基于以下详细的描述的审阅，本申请的这些和其他的特征和改善将对本领域??的普通技术人员变得清楚。

附图说明

当参照附图阅读以下详细的描述时，将变得更好地理解本公开的以上和其他的特征、方面以及优点，在该附图中，类似的符号始终代表类似的部分，其中：

图1是根据一实施例的喷射微诱导回流燃烧器的横截侧视图；

图2显示了根据一实施例的图1的喷射微诱导回流燃烧器的部分剖开立体图；

图3是根据一实施例的喷射微诱导回流燃烧器的一部分的横截侧视图；

图4是穿过根据一实施例的喷射微诱导回流燃烧器的燃烧室而拍摄的图像；