CN103998864A - 燃烧器 - Google Patents

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Abstract

燃料燃烧器包括外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有外表面和限定通道的内表面。定位在所述外部管的通道内的内部管具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道。流体通道被限定在所述内部管的外表面与所述外部管的内表面之间。所述流体通道被供应以空气与可燃烧燃料的混合物。

Description

燃烧器
相关申请的交叉引用
本发明要求2012年2月23日提交的美国临时申请系列号61/602261以及2011年8月11日提交的美国临时申请系列号61/522412的优先权，所述美国临时申请的全部通过参考其全部内容引入本文。
技术领域
本发明涉及一种燃料燃烧器，并且尤其地涉及一种基于燃烧空气或燃烧空气和燃料而传递离心力的燃料燃烧器。
背景技术
各种类型的动力燃烧器已经使用了多年。“喷嘴混合”或“枪式”燃烧器是那些以某种方式独立喷射燃料和空气以便在没有端口火焰保持器部件的情况下提供稳定的火焰的燃烧器。其他类型的动力燃烧器使用了预混合燃料和空气并且随后将燃料-空气混合物输送到端口燃烧器“头”的某些方法。这些“头”或“罐”可由多种材料(包括穿孔金属片、织造金属丝、织造陶瓷纤维等)制成。火焰稳定性(还被称为火焰保持性)是制造一种燃烧器的关键，所述一种燃烧器具有宽的运行范围并且能够在高的一次空气水平运转。对于从调制而受益的应用来说，期望宽的运行范围，其中热输出根据需求而改变。高水平的一次空气在降低NOX排放物方面是高效的，但是易于负面影响火焰稳定性以及潜在地增加一氧化碳(CO)的产生。高水平的一次空气(还被称为过量空气)还降低应用效率。所属领域中需要一种减少NOX的产生同时保持火焰稳定性的燃料燃烧器。甚至更期望一种产生非常低水平的NOX同时以低水平的过量空气运行的燃烧器。
发明内容
根据本发明，一种燃料燃烧器包括外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有外表面和限定通道的内表面。定位在所述外部管的通道内的内部管具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道。流体通道被限定在所述内部管的外表面与所述外部管的内表面之间。所述流体通道被供应以空气与可燃烧燃料的混合物。内部管具有流体导向结构，所述流体导向结构用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
根据本发明的另一个方面，一种燃料燃烧器包括外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有用于限定通道的渐缩（tapered）部分。内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道。所述内部管从第一端延伸到第二端。紧固到所述内部管的第一端的端壁使所述内部管的第一端以气密方式闭合。盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管。流体通道被限定在所述外部管与所述内部管的外表面之间并且被供应以空气和可燃烧燃料的混合物。所述内部管具有流体导向结构，以用于将混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线涡旋。所述流体导向结构提供所述流体通道与所述中心通道之间的唯一流体路径。
通过对优选实施例和附图的详细描述，将得到本发明的其他目的和优点以及进一步理解。
附图说明
图1是根据本发明的燃料燃烧器的示意图；
图2A是根据本发明的优选实施例构造的流体导向结构的一部分的放大视图；
图2B是沿着线2B-2B截取的图2A的截面视图；
图3A-4D是根据本发明的备选流体导向结构的多个部分的放大视图；
图4是空气/燃料混合物传达穿过图1的燃料燃烧器的示意图；
图5是沿着线5-5截取的图4的截面视图；以及
图6是图4的燃料燃烧器的端视图。
具体实施方式
本发明涉及一种燃料燃烧器，并且尤其涉及一种基于燃烧空气或燃烧空气和燃料而传递离心力的燃料燃烧器。图1示出了根据本发明的实施例的燃料燃烧器20。燃料燃烧器20可以在工业的、家庭的和商业的设备(例如，水加热器、锅炉和火炉等)中使用。
燃料燃烧器20沿着中心轴线26从第一端22延伸到第二端24。燃料燃烧器20包括第一内部壳或管40以及第二外部壳或管60。内部管40和外部管60彼此同心并且围绕中心轴线26定心。内部管40具有管状形状并且沿着燃料燃烧器20的中心轴线26从第一端42延伸到第二端44。虽然内部管40示出为具有圆形形状，但将理解的是，所述内部管可具有备选形状，例如三角形、正方形、椭圆形或任何多边形形状。内部管40包括外表面46以及限定中心通道50的内表面48，所述中心通道50延伸穿过所述内部管并且在所述内部管的第二端44处的开口58处终止。内部管40由持久耐火焰材料(例如金属)制成。内部管40具有如图1所示的恒定横截面。备选地，内部管40可具有沿着燃料燃烧器20的中心轴线26改变的(例如成阶梯状、渐缩等的)横截面(未示出)。在这种构造中，内部管40的横截面可以从第一端42到第二端44增加或减小(未示出)。
内部与外部管40、60之间的空间限定流体通道112以便接收燃料和空气。内部管40的周边包括流体导向结构52以便将流体导向到中心通道50。如图1所示，流体导向结构52被构造成将空气/燃料混合物在从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置的方向上并且沿着相对于所述内部管的内表面46的法线方向成角度的路径导向到中心通道50。
流体导向结构52可包括与翼片或引导件相关联的一系列开口以便将流体以期望的方式导向(图2A-3D)。如图2A-B所示，流体导向结构52包括内部管40中的多个开口54，以便允许空气/燃料混合物从流体通道112流动到所述内部管的中心通道50。开口54中的每个都从外表面46到内表面48完全延伸穿过内部管40。每个开口54都可具有任何形状，例如矩形、正方形、圆形、三角形等。开口54都可具有相同形状或不同形状。开口54沿着内部管40的周边(即，围绕圆周)彼此对准从而形成环状回路。开口54的一个或多个环状回路可以定位成沿着内部管40的长度彼此相邻或彼此间隔。每个回路都可具有任何数量的开口54。相邻回路中的开口54可以彼此对准或者可以彼此偏置。内部管40中开口54的大小、形状、构造和对准服从于流过开口的空气/燃料混合物的期望流动和性能特性。虽然开口54示出为以预定模式沿着内部管40布置，但是应当理解的是，开口可以沿着内部管随机地定位(未示出)。
每个开口54都包括对应的流体导向凸出部分或引导件56以便将穿过相关联的开口的空气/燃料混合物在一种方向上径向向内地导向到中心通道50中，所述一种方向从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置(即，将不与所述中心轴线交会的方向)。引导件56在内部管40中形成或者整体附接到所述内部管40。每个引导件56都相对于内部管40的外表面46成角度地(图2B所示)延伸。引导件56可以相对于内部管40的外表面46以相同角度或不同角度延伸。每个引导件56都相对于轴线59以用α2标示的角度延伸，所述轴线59在内部管40的内表面48的法线方向上延伸。虽然附图示出为所有开口都被设计成在从燃烧器的中心轴线26偏置的方向上引导空气/燃料混合物，但是应当指出的是，可以使用具有其他构造的开口。例如，指向中心轴线26的直的通孔(在图2A中用标记文字54'以虚线标示的)可以与引导开口54交替以便实现相同的总体涡旋效果。
图3A-D示出了根据本发明的内部管40中流体导向结构52的备选构造。流体导向结构52a-d将进来的空气/燃料混合物径向向内并且在一种方向上朝向中心通道50导向，所述一种方向：1)从中心轴线26偏置，以及2)相对于内部管40的外表面46的法线方向成角度，以使得所述空气/燃料混合物具有围绕中心轴线的涡旋、旋转路径，同时相对于所述中心轴线变得径向分层。服从于期望的流动和性能标准，流体导向结构中的开口可以沿着内部管40任意定位或者可以以任何预定模式布置。
在图3A中，流体导向结构52a包括多个引导件56a，所述引导件56a限定内部管40a中的开口54a。引导件56a布置在一系列排中，所述一系列排围绕内部管40a的周边延伸。环形排沿着内部管40a的长度定位成彼此紧邻。相邻排的引导件56a可以彼此径向偏置或者可以彼此径向对准(未示出)。每个排中的引导件56a都可以彼此类似或不类似。引导件56a将穿过开口54a的空气/燃料混合物在径向向内的方向上导向，所述方向从中心轴线26偏置并且相对于轴线59a成角度α2，所述轴线59a在内部管40a的外表面50a的法线方向上延伸。如果排内的引导件56a围绕内部管40a的周边彼此完全或部分对准，那么退出排中的每个引导件的空气/燃料混合物由相同排中的相邻引导件的后侧在从中心轴线26偏置的方向上进一步引导。
在图3B中，内部管40b形成为一系列阶状物，每个阶状物都包括第一构件51和第二构件53，所述第二构件53大体上垂直于所述第一构件延伸从而形成L形阶状物。每个阶状物的第二构件53包括多个开口54b以用于将空气/燃料混合物在一种方向上导向，所述一种方向从中心轴线26偏置并且相对于在内部管40b的外表面46b的法线上延伸的轴线(未示出)成角度。尤其是，每个第二构件53中的开口54b将空气/燃料混合物越过邻接阶状物的第一构件51导向以便将旋转传递到空气/燃料混合物，并且因此围绕中心轴线26传递到中心通道50内的空气/燃料混合物。
在图3C中，流体导向结构52c包括多个开口54c，所述开口54c从内部管40c的外表面46c延伸到内表面48c。开口54c相对于轴线59c成角度地延伸穿过内部管40c，所述轴线59c在内部管40c的外表面46c的法线上延伸并且穿过燃料燃烧器20的中心轴线26。内部管40c中的开口54c将空气/燃料混合物在一种方向上导向以便将旋转围绕中心轴线传递到中心通道50内的空气/燃料混合物，所述一种方向从中心轴线26偏置并且相对于轴线59c成角度。
在图3D中，流体导向结构52d是由一系列弓形的、重叠的板130来形成的，所述板130协作以形成内部管40d。每个板130都具有波纹轮廓，所述波纹轮廓包括尖点132和凹部134。板130彼此纵向并且径向偏置，以使得一个板130的尖点132在相邻板的尖点之间被间隔。在这种构造中，板的尖点132和凹部134形成通道136，空气/燃料混合物被导向穿过所述通道136。每个板130都将空气/燃料混合物在大体上平行于邻接弓形板而延伸的方向上导向以便将旋转传递到空气/燃料混合物并且因此传递到围绕中心轴线26的空气/燃料混合物。中心通道50内的空气/燃料混合物从而被在一种方向上导向，所述一种方向从燃烧室20的中心轴线26偏置并且相对于在板130的法线上延伸的轴线(未示出)成角度。
如图1所示，外部管60沿着燃料燃烧器20的中心轴线26从第一端62延伸到第二端64。虽然外部管60示出为具有总体上圆形的形状，但将理解的是，所述外部管可具有与内部管40的形状相同或不同的任何形状。外部管60包括分别轴向对准的第一和第二部分66和68。第一部分66具有管状形状并且第二部分68具有截头圆锥形状，所述截头圆锥形状在朝向外部管的第二端64而延伸的方向上径向向内渐缩（taper）。然而，将理解的是，外部管60的第一部分66和第二部分68中的任一个或两个可具有渐缩或非渐缩的形状(未示出)。外部管60包括外表面70以及限定通道74的内表面72，所述通道74从所述外部管的第一端62穿过所述外部管延伸到在所述外部管的第二端64中的开口76。
盖120与内部管40整体形成或者紧固到所述内部管40，并且将所述内部管密封和紧固到外部管60。更具体地，盖120在内部管40的第二端44上形成并且被紧固到外部管60的第二端64，以使得内部管朝向外部管的第一端62延伸到外部管的通道74中。盖120具有环形形状并且包括具有U形构造的壁122。壁122限定通道124，所述通道124用于接收外部管60的第二端64。壁122还限定中心开口126，所述中心开口126与内部管40中的开口58以及外部管60中的开口76对准。
端壁80被紧固到内部管40的第一端42并且将内部管的第一端以气密方式闭合。端壁80包括具有U形构造的环形轮缘82。轮缘82限定通道84以便接收内部管40的第一端42。端壁80将内部管40的第一端42闭合以便防止进来的燃料/空气混合物直接进入内部管的中心通道50。
当燃料燃烧器20装配(图1)时，盖120将内部管40的第二端44牢固地连接到外部管60的第二端64，以使得内部管在外部管的通道74内并且沿着燃料燃烧器的中心轴线26延伸。在这种构造中，内部管40的外表面46径向定位在外部管60的内表面72的内部，使得通道74在内部管的外表面与外部管的内表面之间的一部分限定流体通道112。流体通道112与内部管40中的流体导向结构52流体连通，并且因此与内部管的中心通道50流体连通。在示出的实施例中，内部管40具有恒定横截面并且外部管60的第二部分68具有截头圆锥形横截面，所述截头圆锥形横截面在朝向外部管的第二端64延伸的方向上径向向内渐缩，因此，流体通道同样具有在朝向外部管的第二端延伸的方向上径向向内渐缩的横截面。另一方面，如果外部管60的第二部分68不渐缩(未示出)，那么流体通道112将具有沿着其长度的恒定横截面。因为内部管40还可具有成阶梯状或渐缩的横截面，所以产生的流体通道112可以具有通过以这种备选方式构造燃料燃烧器20而成阶梯状或渐缩的横截面。
其类型为所属领域众所周知的任何数量的点火装置(未示出)可被定位在任何数量的适当位置以便点亮燃料燃烧器20。例如，端壁80可设置有开口(未示出)，点火器延伸穿过所述开口。火焰检验装置(未示出)可以定位在任何数量的适当位置中以便检测火焰的存在。预混合的空气和可燃烧燃料的供给被输送到外部管60，其随后流动到外部管的通道74中。根据本发明，可以使用任何数量的所属领域众所周知的预混合系统。
在运行中，预混合系统(未示出)供应空气和燃料的混合物到燃料燃烧器20。尤其地，所述系统将空气与燃料预混合并且将混合物作为流而输送到外部管60的通道74。空气/燃料混合物流在由箭头D标示的方向上在内部管40与外部管60之间输送到流体通道112中。如图5-6所示，空气/燃料混合物在方向D上朝向燃料燃烧器20的第二端24连续流动。如总体上用D2标示的，空气/燃料混合物流动到流体通道112中并且径向向内穿过内部管40中的流体导向结构52并且朝向中心通道50流动。盖120与外部管60之间的气密性密封件防止空气/燃料混合物以除穿过内部管40中的开口54之外的方式退出流体通道112。空气/燃料混合物冲击引导件56并且在一种方向上转向，所述一种方向从燃料燃烧器20的中心轴线26偏置并且相对于垂直于内部管40的内表面48的轴线59成角度。尤其地，引导件56使空气/燃料混合物转向，以使得空气/燃料混合物传递离心力，所述离心力在内部管40的中心通道50内形成旋转动力。
因为流体导向结构52(即，开口54和引导件56)围绕内部管40的整个周边延伸，所以中心通道50内的空气/燃料混合物在用箭头R(图1)标示的方向上被迫动，所述方向与燃烧器20的中心轴线26成横向。因此，中心通道50内的空气/燃料混合物经历相对于燃料燃烧器20的中心轴线26的旋转、螺旋效应。备选地，引导件56可被构造成在与箭头R对置的方向上(未示出)迫动空气/燃料混合物。
旋转、螺旋空气/燃料混合物由所属领域众所周知的并且被定位在任何数量的适当位置的类型的任何数量的点火装置(未示出)点燃，以便点亮燃料燃烧器20。例如，壁80可设置有开口(未示出)，点火器延伸穿过所述开口。火焰检验装置(未示出)可以定位在任何数量的适当位置以便检测火焰的存在。
由于从预混合系统连续供应空气和燃料到燃料燃烧器20，空气/燃料混合物流在中心通道50内变得径向分层。相信的是，空气/燃料混合物流在中心通道50内的分层增加了本发明的燃烧器组件的输出灵活性。更具体地，相信的是，空气/燃料混合物流的径向分层允许本发明的燃烧器组件跨越大范围的空气/燃料比率以及大范围的燃料输出水平高效地运行。
由于几个原因，本发明的燃烧器组件比常规燃烧器是有利的。在常规燃烧器中，火焰主要是通过分子热传导以及来自火焰的分子自由基（radical）扩散而传播到反应物(燃料/空气混合物)的接近流中。相信的是，公开的燃烧器组件迫使附加的热量路径通过来自与进来的燃料/空气混合物重叠和互相混合的高速外焰的对流和辐射来传送。进来的燃料/空气混合物被预加热，同时火焰区域被冷却，这有利地帮助减少NOX。自由基还被重叠和混合的外焰迫动到进来的反应物流中。反应物的混合物中自由基的存在使点火温度降低并且允许燃料在低于正常温度燃烧。它还帮助显著增加火焰速度(这就缩短反应时间)，从而另外减少NOX的形成，同时显著改进火焰稳定性/火焰保持性。通过包含反应物的流动为低以便锚定火焰的区域(例如端口的边缘、非流线型本体、网状面、围绕较大端口的低速的小“火焰保持器”端口、以及许多其他)，典型燃烧器实现了火焰保持性/稳定性。不同类型的“涡旋”燃烧器也已经发展了很多年。这些类型的燃烧器形成了用于锚定火焰的低速再循环区域。
由于本发明的燃烧器的优越的火焰保持性/稳定性，其能够在非常高的端口负载运转。高的端口负载允许本发明的燃烧器以稳定的“提升火焰”模式(即，火焰与内部管的内表面48间隔开)运转。火焰以这种方式的提升是期望内部管40不直接受热，从而使所述内部管保持在较低温度并且使燃料燃烧器20的可用寿命增长。对于给定的应用，高的端口负载还允许使用更小的、节省空间的并且成本更低的燃烧器。
此外，本发明的燃烧器组件中的NOX产生显著低于其他燃烧器系统中的NOX产生，这证实了较低的火焰温度和减少的反应时间。低的CO证实了燃烧气体在反应区域中的较长停留时间(在燃烧器头的内部涡旋)。更具体地，在某种程度上取决于应用地，当燃烧天然气时，具有典型预混合端口或由网状物覆盖的燃烧器在大约8%(或者更少)的CO2下将流出总共大约10ppm的NOX。另一方面，本发明的公开燃烧器在10%的CO2下已经实现了10ppm的总NOX。在设备设计和热传送技术领域的技术人员将会认识到，与在8%的CO2下运行的相同设备相比，当在10%的CO2下运行时设备效率显著增加。由于如上面论述的优越的火焰保持性，公开的燃烧器还能够在非常高水平的过量空气下清洁地(即，低CO)运行，这产生的NOX水平远低于可通过常规燃烧器获得的那些。
本发明的优选实施例已经详细示出和描述。然而，本发明不能被认为是受限于公开的精确构造。本发明涉及的领域中的技术人员可以想到本发明的各种调整、改型和使用，并且本发明由此覆盖落入所附权利要求的精神或范围内的所有这种调整、改型和使用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种燃料燃烧器，包括：
外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有外表面和限定通道的内表面；以及
内部管，所述内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道，其中，流体通道被限定在所述内部管的外表面与所述外部管的内表面之间，所述流体通道被供应以空气与可燃烧燃料的混合物，所述内部管具有流体导向结构，所述流体导向结构用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
2.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述外部管包括渐缩部分，以使得所述流体通道在平行于所述中心轴线延伸的方向上渐缩。
3.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括多个开口和引导件，所述引导件与延伸到所述中心通道中的每个开口相关联，所述引导件相对于所述内表面成角度以便使所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
4.如权利要求3所述的燃料燃烧器，其中，所述引导件布置在围绕所述内部管的周边延伸的一系列的排中。
5.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构将所述混合物在从所述中心轴线偏置的方向上导向。
6.如权利要求1所述的燃料燃烧器，还包括定位在所述外部管的通道内的流体导向壁，所述流体导向壁包括用于接收点火器的开口。
7.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括形成到所述内部管中的一系列阶状物，所述阶状物包括开口，所述开口用于将所述混合物导向到所述中心通道中以便使所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
8.如权利要求7所述的燃料燃烧器，其中，每个阶状物都具有L形，所述L形包括第一构件和第二构件，所述第二构件包括用于将所述混合物导向的开口，以使得一个阶状物的所述开口将所述混合物越过邻接的阶状物导向以便将旋转传递到混合物。
9.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括多个开口，所述多个开口每个都从所述内部管的外表面延伸到内表面，每个开口都相对于一种轴线成角度地延伸穿过所述内部管，所述一种轴线在所述内部管的外表面的法线方向上延伸并且穿过所述中心轴线。
10.如权利要求9所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管包括多个第二开口，所述多个第二开口每个都在延伸到所述中心轴线的方向上从所述内部管的外表面延伸到所述内表面。
11.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管形成为限定所述流体导向结构的一系列重叠弓形板，每个板都具有波纹轮廓，所述波纹轮廓具有一系列通道，所述混合物穿过所述一系列通道被导向到所述中心通道中。
12.如权利要求11所述的燃料燃烧器，其中，所述波纹轮廓包括多个交替的尖点和凹部。
13.如权利要求12所述的燃料燃烧器，其中，所述重叠板彼此纵向和径向偏置，以使得一个板的所述尖点定位在相邻板的所述尖点之间。
14.如权利要求11所述的燃料燃烧器，其中，每个板都将所述混合物在基本上平行于邻接板而延伸的方向上导向以便将旋转传递到所述混合物。
15.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述外部管包括具有管状形状的第一部分以及具有截头圆锥形状的第二部分。
16.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管包括第一端和第二端；端壁，所述端壁被紧固到所述第一端以用于将所述内部管的第一端以气密方式闭合；盖，所述盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管以使得所述流体导向结构提供从所述流体通道与所述中心通道的唯一流体路径。
17.如权利要求16所述的燃料燃烧器，还包括点火器，所述点火器延伸穿过所述端壁以便将所述混合物点燃。
18.如权利要求17所述的燃料燃烧器，还包括火焰检验装置，所述火焰检验装置用于在从所述内部管的内表面延伸到所述中心轴线的方向上检测所述中心通道内火焰的存在。
19.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述混合物在所述中心通道内径向分层。
20.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述燃料燃烧器在大约10%的CO2下产生大约10ppm的总NOX。
21.一种燃料燃烧器，包括：
外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有用于限定通道的渐缩部分；
内部管，所述内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道，所述内部管从第一端延伸到第二端；
端壁，所述端壁紧固到所述内部管的第一端并且使所述内部管的第一端以气密方式闭合；
盖，所述盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管；以及
流体通道，所述流体通道被限定在所述外部管与所述内部管的外表面之间，所述流体通道被供应以空气和可燃烧燃料的混合物，所述内部管具有流体导向结构，以用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道，以使得所述混合物围绕所述中心轴线涡旋，所述流体导向结构提供在所述流体通道与所述中心通道之间的唯一流体路径。
22.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述空气与可燃烧燃料在进入所述流体导向结构之前混合。
23.如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述空气与可燃烧燃料作为混合物流动到所述流体通道，穿过所述流体导向结构，并且进入所述中心通道中。
24.如权利要求21所述的燃料燃烧器，其中，所述空气与可燃烧燃料在进入所述流体导向结构之前混合。
25.如权利要求21所述的燃料燃烧器，其中，所述空气与可燃烧燃料作为混合物流动到所述流体通道，穿过流体导向结构，并且进入所述中心通道中。

Claims (21)

1. 一种燃料燃烧器，包括：
外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有外表面和限定通道的内表面；以及
内部管，所述内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道，其中，流体通道被限定在所述内部管的外表面与所述外部管的内表面之间，所述流体通道被供应以空气与可燃烧燃料的混合物，所述内部管具有流体导向结构，所述流体导向结构用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道以使得所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
2. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述外部管包括渐缩部分，以使得所述流体通道在平行于所述中心轴线延伸的方向上渐缩。
3. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括多个开口和引导件，所述引导件与每个开口相关联，所述引导件相对于所述内表面成角度以便使所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
4. 如权利要求3所述的燃料燃烧器，其中，所述引导件布置在围绕所述内部管的周边延伸的一系列的排中。
5. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构将所述混合物在从所述中心轴线偏置的方向上导向。
6. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，还包括定位在所述外部管的通道内的流体导向壁，所述流体导向壁包括用于接收点火器的开口。
7. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括形成到所述内部管中的一系列阶状物，所述阶状物包括开口，所述开口用于将所述混合物导向到所述中心通道中以便使所述混合物围绕所述中心轴线径向旋转。
8. 如权利要求7所述的燃料燃烧器，其中，每个阶状物都具有L形，所述L形包括第一构件和第二构件，所述第二构件包括用于将所述混合物导向的开口，以使得一个阶状物的所述开口将所述混合物越过邻接的阶状物导向以便将旋转传递到混合物。
9. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述流体导向结构包括多个开口，所述多个开口每个都从所述内部管的外表面延伸到内表面，每个开口都相对于一种轴线成角度地延伸穿过所述内部管，所述一种轴线在所述内部管的外表面的法线方向上延伸并且穿过所述中心轴线。
10. 如权利要求9所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管包括多个第二开口，所述多个第二开口每个都在延伸到所述中心轴线的方向上从所述内部管的外表面延伸到所述内表面。
11. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管形成为限定所述流体导向结构的一系列重叠弓形板，每个板都具有波纹轮廓，所述波纹轮廓具有一系列通道，所述混合物穿过所述一系列通道被导向到所述中心通道中。
12. 如权利要求11所述的燃料燃烧器，其中，所述波纹轮廓包括多个交替的尖点和凹部。
13. 如权利要求12所述的燃料燃烧器，其中，所述重叠板彼此纵向和径向偏置，以使得一个板的所述尖点定位在相邻板的所述尖点之间。
14. 如权利要求11所述的燃料燃烧器，其中，每个板都将所述混合物在基本上平行于邻接板而延伸的方向上导向以便将旋转传递到所述混合物。
15. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述外部管包括具有管状形状的第一部分以及具有截头圆锥形状的第二部分。
16. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述内部管包括第一端和第二端；端壁，所述端壁被紧固到所述第一端以用于将所述内部管的第一端以气密方式闭合；盖，所述盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管以使得所述流体导向结构提供从所述流体通道与所述中心通道的唯一流体路径。
17. 如权利要求16所述的燃料燃烧器，还包括点火器，所述点火器延伸穿过所述端壁以便将所述混合物点燃。
18. 如权利要求17所述的燃料燃烧器，还包括火焰检验装置，所述火焰检验装置用于在从所述内部管的内表面延伸到所述中心轴线的方向上检测所述中心通道内火焰的存在。
19. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述混合物在所述中心通道内径向分层。
20. 如权利要求1所述的燃料燃烧器，其中，所述燃料燃烧器在大约10%的CO2下产生大约10ppm的总NOX。
21. 一种燃料燃烧器，包括：
外部管，所述外部管沿着中心轴线延伸并且具有用于限定通道的渐缩部分；
内部管，所述内部管定位在所述外部管的通道内并且具有外表面和内表面，所述内表面限定中心通道，所述内部管从第一端延伸到第二端；
端壁，所述端壁紧固到所述内部管的第一端并且使所述内部管的第一端以气密方式闭合；
盖，所述盖将所述内部管的第二端以气密方式紧固到所述外部管；以及
流体通道，所述流体通道被限定在所述外部管与所述内部管的外表面之间，所述流体通道被供应以空气和可燃烧燃料的混合物，所述内部管具有流体导向结构，以用于将所述混合物从所述流体通道导向到所述中心通道，以使得所述混合物围绕所述中心轴线涡旋，所述流体导向结构提供在所述流体通道与所述中心通道之间的唯一流体路径。
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