[发明专利]电加热的催化燃烧器

权利要求书

1.一种具有催化燃烧器的回热气体涡轮发动机系统，所述催化燃烧器包括：

(a)上游区段，所述上游区段包括电加热器，和

(b)下游催化剂区段，其中，所述上游区段和所述下游催化剂区段设置成彼此相邻并流体连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述上游区段还包括上游催化剂。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述下游催化剂区段还包括下游催化剂。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，包括所述电加热器的所述上游区段是所述催化燃烧器中的唯一引发源，并且不需要其他源或点火系统。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述上游催化剂或所述下游催化剂中的一者或两者独立地包括包含呈金属或氧化物形式的Ag、Au、Cu、Co、Cr、Fe、Ir、Mo、Mn、Ni、Pd、Pt、Rh、Sc、Ti、V、W、Y、Zn、Zr或它们的组合的催化剂。

6.根据权利要求1所述的系统，包括：燃料/空气混合和/或蒸发装置，所述燃料/空气混合和/或蒸发装置定位在所述催化燃烧器上游，被定位成将燃料/空气混合物提供到所述催化燃烧器中或调节所述燃料/空气混合物。

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，还包括：

(c)压缩机，所述压缩机被布置成接收空气并压缩所述空气；

(d)燃料系统，所述燃料系统能够操作为将燃料供应到所述压缩机中，使得压缩空气和燃料的混合物能够或从所述压缩机排出；

(e)涡轮，所述涡轮被布置成从所述催化燃烧器接收如果存在的燃烧气体并且使所述气体膨胀以产生部分地驱动所述压缩机的机械功率；

(f)热交换器或“回热器”，所述热交换器或“回热器”被布置成接收来自所述涡轮的排气和从所述压缩机排出的空气或混合物，并且在两者间引起热交换，使得所述空气或混合物能够或在进入所述催化燃烧器之前被预热。

8.一种移动式陆地、工业、商业、海洋或空中功率发生器，所述移动式陆地、工业、商业、海洋或空中功率发生器包括权利要求1-7任一项所述的系统。

9.一种操作权利要求1-7任一项所述的回热气体涡轮发动机系统的方法，所述方法包括：

(a)将能量提供到所述电加热器以将所述上游区段加热到至少等于燃料和空气混合物的混合物的催化反应温度的温度，

(b)将一定质量流量的所述空气和燃料的混合物引入到受热上游区段，以便引发催化燃烧，和

(c)维持或增加通过所述催化剂的所述空气和燃料的混合物的所述质量流量，以便将燃料和空气的燃烧混合物提供到第二区段中，所述燃烧混合物具有相关联的热量。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤：维持或增加通过受热催化剂的所述空气和燃料的混合物的所述质量流量，使得与所述燃料和空气的燃烧混合物相关联的所述热量在接触所述下游催化剂区段时足以将所述下游催化剂区段的至少一部分的温度升高至所述下游催化剂区段中的所述燃料和空气的混合物的点火温度。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：将所增加的质量流量维持足以提供基本上整个所述下游催化剂区段被加热到至少所述燃料和空气的混合物的催化燃烧温度的时间，使得稳定的催化燃烧得以维持并且能够增加。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：维持或增加所述质量流量直到回热器被加热到空气或空气-燃料混合物在高于燃烧器芯部起燃温度下被提供到所述燃烧器的程度。

13.根据权利要求9-12任一项所述的方法，还包括以下步骤：调节所述质量流量以及空气和燃料的混合物以适应所述回热气体涡轮发动机系统的负荷要求。