CN1443275A

CN1443275A - 使燃料和稀释剂均匀以减少燃烧系统中释放物的方法和设备

Info

Publication number: CN1443275A
Application number: CN01812909A
Authority: CN
Inventors: 程大酉
Original assignee: Cheng Power Systems Inc
Current assignee: Cheng Power Systems Inc
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: EP1295019A4; US6418724B1; CN1270064C; CA2412763C; EP1295019A1; WO2001096722A1; EP1295019B1; CA2412763A1

Abstract

一种用来减少燃烧系统中，尤其是燃气涡轮机中的释放物的方法和设备。产生一稀释剂和燃料的混合物(70)，其中稀释剂和燃料处于一个预定的稀释剂－燃料比例下。均匀(80)混合物(70)以产生在预定稀释剂－燃料比例下稀释剂和燃料浓度分布均匀的一均匀混合物。之后，将均匀混合物引入(92)一个火焰区并燃烧该均匀混合物。

Description

使燃料和稀释剂均匀以减少燃烧系统中释放物的方法和设备

技术领域

这里所揭示的内容涉及燃烧系统领域，更具体地说，是涉及一种减少燃烧系统中释放物的系统。

背景技术

减少有害释放物是燃烧系统、尤其是发电厂设计中长期以来的目标。从燃气涡轮机发电厂排出的主要释放物是氮的氧化物或NO_x。最普遍的NO_x释放物是一氧化氮、NO和二氧化氮、NO₂。

尽管许多燃烧系统使用是最为洁净的燃料之一的天然气，但是这些燃烧系统的NO_x含量仍维持在较高的状态下。例如，在标准的家用厨房炉具中，喷烧器火焰约以百万分之(ppm)48的比例放出NO_x释放物。其它诸如煤气烧烤炉、热水加热器及本生灯之类的装置也大致以那个含量放出NO_x释放物。因此，就需要为燃烧系统进一步减少NO_x释放物，尤其是在发电厂中，但也在其它燃烧系统中。尽管电是最为洁净的能源选择，但仍会产生NO_x释放物，这集中在产生电力的来源处(即在发电厂)。

NO_x释放物是由于氮和包含在空气中的氧在高温下反应而生成的。降低燃烧温度会减少NO_x释放物的含量。但是，燃烧温度的降低通常会使碳燃烧的化学反应速度变慢，从而产生高含量的一氧化碳。由于这个原因，燃气涡轮机燃烧系统和燃烧天然气的发电厂就使用诸如蒸汽或水雾的稀释剂来降低火焰的温度。

混合的蒸汽和水会产生湍流，有效地增加要与燃料混合以进行燃烧的氧气的扩散性。在火焰前锋中的水滴很快蒸发，产生一个被称为“微爆”的现象。当蒸汽和水的喷出产生湍流，并降低火焰的温度时，水汽就变成了另一种具有高热容量的惰性气体(除了氮气之外)。已经表明，在燃气涡轮机中使用这样的稀释剂能减少NO_x释放物含量，例如低于25ppm。

减少NO_x方面的改进已经停滞，人们仍需要向燃烧系统添加其它的减少装置以更多地降低NO_x释放物的含量。现有的装置可能是昂贵且难于操作的，并且它们自身有时甚至会产生其它的释放物。一种这样的装置是一种选择性催化的减少系统(SCR)，它使用氨和一种催化剂来减少NO_x释放物。正常情况下，选择性催化减少系统能减少在燃气中90％的NO_x释放物。但是，氨自身就可能是一种危险的物质，在高温条件下，氨会与水剧烈反应，导致燃烧和眼睛的损伤。氨也会分解为氮和氢，这是所不希望和无收益的结果。因此，人们需要通过更为实际和有效的手段来进一步减少燃烧系统中的NO_x释放物。

图1示出了一个典型的扩散焰的结构。气态燃料通过一喷嘴10进入，并且由一个诸如燃料喷射器或蜡烛之类的扩散焰来支承。火焰的结构可以简化成一个停顿区域12(中间处的交叉阴影线所示)、一个燃料扩散区域14以及一个火焰表面16。氧气从周围区域向火焰表面扩散。在扩散焰结构下，燃烧反应仅能在燃料和氧化剂达到化学计量比时发生在火焰表面16。因此在火焰表面处的温度就基本保持恒定，与喷射入喷嘴10的燃料的速率无关。变化为更高的燃料喷射速率会使火焰表面更大。

来自火焰表面的热量传回到燃料供应的中心，使燃料分解为诸如碳和氢之类的更小的化学物质。这些更小的化学物质向火焰表面扩散以支持燃烧过程。燃烧的热量分给燃烧产物和周围的惰性气体。如果周围的气体是空气，那么氮气就会带走一些热量而不参与化学反应，从而降低了整个火焰表面的温度。但如果气体是纯氧，火焰表面就会达到其可能的最高燃烧温度。可以将一种不与氧气反应的气体用作惰性气体，从火焰温度带走热量，且不参与到化学反应中，以此来进一步降低火焰的温度。

图2a示出了燃料和氧化剂不燃烧时的典型相互扩散图。亦即图2a作为一不燃烧时相对于离开中心线(亦即离开燃料源或停顿区域的中间)的距离的一浓度分布图，表示了燃料和氧化剂的扩散现象。x-轴代表离开燃料源的距离。在图2a中没有发生化学反应。在图2b中，当以燃烧的形式发生化学反应时，燃料和氧化剂的浓度都在火焰表面处达到零。在火焰表面燃烧产物的浓度最高。尽管燃料和氧化剂在消失，但当燃料和氧化剂的浓度处于化学计量比时，如图2a所示，火焰保持在目前的扩散速率。

图3示出了随着燃料喷嘴喷射速度增加，作为湍流度的函数的火焰高度。左侧示出了其高度随着燃料射流速度增长的一个十分长的火焰。该火焰是一个层流焰。该火焰是一个层流焰。右侧示出了当燃料射流速度增加时的火焰。尽管开始时火焰的高度减小，但燃料射流速度的增加最终将湍流扩散焰保持在一个恒定的高度。对于左侧的层流焰，火焰的扩散严格地是分子的扩散。因此，火焰的表面区域保持与来自燃料喷嘴的燃料喷射速率成比例。当该速度继续增加，它就导致湍流的混合，这大大增加了分子的扩散率。燃料喷嘴的射流最终达到一种称为相似流的状态，它意味着火焰处于一个恒定的高度。在湍流的混合图形变成与速度的量值无关时产生相似流。

当化学反应的速率低于湍流扩散速率时，火焰会从燃料喷嘴升起，产生喷出状态。图4示出了关于喷出状态的燃烧火焰侧视图。图4a示出了射流速度极高时的燃料状态。为了加快化学反应速率并稳定火焰，一些燃烧产物作为化学反应火种材料通过湍流混合再循环。在图4a中的钟形轮廓线示出了火焰的根部，并且锥形的区域代表燃料和空气的湍流燃烧。当燃料和空气的速度都增大，火焰的根部离开喷嘴升起，让一些再循环的化学物质来支持燃烧。如图4b所示，当速度增大，再循环减少，致使火焰从喷嘴升起并产生一个中性的状态。图4c示出了射流和空气的速度都增加到最大时的结果。诸化学物质可以不再循环，并且火焰完全从喷嘴上升，产生一个喷出状态。蜡烛很好地表现出这个现象：当有人轻吹蜡烛时，蜡烛的燃烧速率就加快。但当人更猛烈地吹蜡烛时，燃烧速率就赶上扩散速率，从而熄灭了火焰。

如上所述，在燃气涡轮机中尤为需要减少NO_x释放物的含量。Willian W.Bathie的出版物“Fundamentals of Gas Turbines，Second Edition”(“燃气涡轮机基础(第二版)”)提供了燃气涡轮机的详细说明，因此它被结合入，以供参考。图5示出了一个典型的燃气涡轮机燃烧系统。外衬20有许多稀释孔30。一个预搅拌旋流器40包围着一燃料喷嘴50。稀释孔30产生再循环流，用来将燃烧产物引回入主燃烧区域中以帮助加速燃烧化学反应。旋流器40在燃料流出孔51时对燃料射流进行基本的湍流搅拌。这种设计利用再循环和湍流来产生相似流。然后燃烧产物与通过稀释孔30的稀释空气混合，以在进入燃气涡轮机喷嘴之前达到一个最终的温度。

图6示出了用于该工业中的现有技术的装置。一个同心的喷嘴61有用来产生湍流焰的燃料和稀释剂喷射。具体地说，一根管道供应燃料，同时其它管道供应蒸汽或水。同心的喷嘴61被另一系统63包围。燃料的湍流和稀释剂(诸如蒸汽射流或者水雾)的高速度通常会产生火焰的混合区域。蒸汽、燃料以及空气在燃烧的同时进行混合。这种现有技术装置的一个缺点是混合的长度取决于湍流射流的喷嘴的几何尺寸；因此，浓度就不均匀。一些地方的燃料比其它地方的多，无法保证蒸汽、燃料以及空气是均匀的混合物。结果，就产生了“过热点”，NO_x的含量就相对较高。如关于图1所作的说明，火焰表面的温度无法由整体混合来控制。在燃料多的区域中，火焰温度仍能到达很高的程度并产生NO_x。

在本说明书中所用的“均匀的”指的是浓度与平均值的偏差，平均值为100％均匀度。例如，如果密封容器平均包含50％的燃料和50％的空气，而在一个局部区域中实际包含49％的燃料和51％的空气，那么浓度与平均值、或与组分的整体比例的偏差就为2％，表示98％的均匀度。

已经证明，使用湍流混合的现有技术装置的浓度与平均值的偏差为大致在15％-25％的范围中，或者说均匀度的范围为75％-85％。这里所揭示的内容的一个目的就是要显著地提高现有技术燃烧系统中的均匀度百分比。

图7示出了一个传统的被其它气体(在本情况下为空气)包围的燃料射流的同轴线混合。实线等值线线表示燃料浓度。例如，0.1的燃料浓度表示10％的燃料和90％的空气。尽管在图中没有标出1.0，但是它由从喷嘴流出的燃料的最后等值线来表示。有关图7的数据显示，即使在喷嘴的大于20倍直径的下游处，在任何地方都没有接近实现均匀的混合。因此，湍流焰在含有50/50混合物平均值的区域中产生如虚线所示的浓度波动方面的不确定性。如果所包围的气体是蒸汽，那么这种混合物就呈现与蒸汽混合的燃料的富含和稀薄的区域。湍流特性和这种混合物的波动强度使其承受不同的温度波动。不幸的是，更高燃料浓度的区域会具有更高的火焰温度，并因此产生更高含量的NO_x释放物。由于这个原因，现有技术的喷嘴设计无法在燃烧天然气的燃气涡轮机中实现低于约20ppm的NO_x含量。

图8示出了基于良好搅拌的燃烧状况下的NO_x和CO产物作为火焰温度的函数的典型曲线图。该图是在假设湍流度足够高以使燃烧能在除了化学计量比之外的比例下燃烧而得到的。这些曲线表明具有高度湍流、稀薄、良好搅拌的燃烧情况在减少NO_x产物方面的所尝试得到的最好结果。这些系统在以前用作为在燃气涡轮机中最为先进的技术，它们被称为干燥的低NO_x燃烧系统(DLN)。术语干燥(D)表示没有与蒸汽或水的混合物。很明显需要进一步减少NO_x。

发明内容

这里所揭示内容的一个目的是将在燃烧系统中NO_x释放物含量很好地降低到自然燃烧过程的含量之下。为了实现这个目的，这里所揭示的内容提出在燃料进入扩散焰系统之前预先将其与诸如蒸汽之类的稀释剂均匀地混合。为了消除在湍流焰中的过热点，采用这里所揭示内容的湍流射流的浓度分布变得均匀。这里所揭示的内容的另一个目的是通过使用静态混合器来简化燃烧系统以节省系统中的空间。另一个目的是利用均匀混合和一种引导的第三气体来维持稀薄燃烧不熄灭。最后，这里所揭示的内容通过简化结构，以更低的成本大大地减少了燃烧系统中的NO_x释放物。

在这里，一个较佳的实施例中所揭示的内容提供了一种用来减少燃烧系统中释放物的方法，它包括以下步骤：产生稀释剂和燃料的混合物，其中稀释剂和燃料处于一个预定的稀释剂对燃料的比例下，使混合物均匀以产生一在预定稀释剂-燃料比例下、稀释剂和燃料浓度分布均匀的均匀混合物，然后将均匀混合物引入到火焰区中，并燃烧该均匀混合物。

稀释剂可以是蒸汽。均匀步骤可以通过一个小型混合器来完成。均匀混合物的均匀度较佳的是在97-99％。可以在均匀步骤之前，将一种诸如空气、氢气或过氧化氢之类的第三气体添加到混合器中。预定的稀释剂对燃料的比例较佳的是在0.2至1或者0.2至3.0的范围中。在本说明书中所用的“比例”指的是组分的重量比。

这里在另一个实施例中所揭示的内容提供了一个燃气涡轮机。该燃气涡轮机包括一个压缩机和一个设置在压缩机下游以接受一个预定稀释剂对燃料比例下的稀释剂和燃料以形成一混合物的腔体。一个小型混合器设置在该腔体下游，用来均匀混合物以产生在预定稀释剂-燃料比例下、稀释剂和燃料浓度分布均匀的一均匀混合物。一个燃烧部分设置在所述小型混合器下游，用来在均匀混合物离开小型混合器之后燃烧均匀混合物以产生高能热气流。一个涡轮机设置在燃烧部分下游，它由高能热气流驱动以驱动所述压缩机。

实验已验证了这里所揭示的内容，其中使气态燃料和稀释剂的混合物均匀的以有效地减少燃烧系统中的释放物。

附图简述

图1示出了一个典型的扩散焰的结构；

图2a示出了一个典型的不燃烧时燃料和氧化剂的相互扩散图；

图2b表示燃烧时燃料、氧化剂及燃烧产物的扩散；

图3示出了作为燃料喷射速度的函数的火焰高度；

图4示出了有关喷出状态的燃烧火焰侧面图；

图5示出了在一喷气发动机中一个典型的燃烧套管的结构；

图6是喷射燃料和稀释剂以产生湍流焰的一个同心喷嘴的典型结构；

图7示出了使用一种喷射混合方法的典型的燃料和空气的混合；

图8示出了作为火焰温度的函数的典型的NO_x和CO的释放产物；

图9示出了根据一较佳实施例的系统，它包括在燃料和稀释剂进入燃料喷射端部之前均匀它们；

图10在典型的燃气涡轮排出温度下，作为所释放的NO_x和CO产物的函数的天然气的蒸汽对燃料比例；

图11示出了产生对均匀的燃料和稀释剂控制的一个控制系统；

图12是表示可用作一引导物的第三气体的表格；以及

图13是一燃气涡轮机的测试结构。

具体实施方式

从上述的背景技术中显见，有必要进一步减少燃烧系统中的释放物。稀释剂(如蒸汽)和燃料的均匀混合可减少火焰的氮气浓度。这里所揭示的内容使用某种干燥的低NO_x原理，由于蒸汽取代氮气作为在火焰区内的一种参与成分，故也使用蒸汽和燃料的良好搅拌混合物，以取得更为有效的结果。如果在火焰区中的氮气浓度下降，就有望减少NO_x产物。这里所揭示的内容要求先均匀地混合蒸汽和燃料，然后与湍流空气混合以保持浓度均匀。

图9示出了在燃料和稀释剂进入燃料喷射端部之前均匀它们的一个较佳实施例。如图所示，燃料和蒸汽有时通过一个小型的或静态的混合器80与另一气体混合。燃料、蒸汽及第三气体(可选择的)通过一“交叉”或“T形”管道系统70喷射。这种混合物穿过静态混合器80，使所包含的所有流体均匀地混合。然后，混合物进入燃气涡轮机喷嘴90以进行燃烧。

这里所揭示的内容显著地提高了在现有技术燃烧系统中的均匀度百分比，现有技术的燃烧系统如上所述，典型地是具有约75％-85％的均匀度范围。这里所揭示的内容可以实现明显大于85％的均匀度；较佳地是，均匀度大于90％，更佳的是大于95％，并且最佳的是大于97％。

可以通过加入如上提及的一第三气体来改善带有蒸汽的化学动力学。例如，在通常的厨灶中，天然气和空气是在它们从炉具的燃烧器孔中排出前预先混合好的。这种预先混合减少了使氧气快速扩散到火焰前锋的需要且无需使用湍流。另一方面，在燃气涡轮机的燃烧中，燃烧流的速度是十分快的。混合发生得如此之快，以致即使再循环，有时也会达到喷出极限。这里所揭示的内容提出引入第三气体，从而提供了一个低得多的点火温度，以作为在十分稀薄混合条件下维持燃烧的引导物。在图12的表格中列出了一些可用作此目的的气体，如氢气和过氧化氢。使用第三气体，或者这样的第三气体的混合物，将可保证在相比化学计量比稀薄的状态下和较低火焰温度下的稳定燃烧。

火焰通常处于化学计量比下。“稀薄”指的是空气多于燃料。换言之，所存在的燃料浓度量减少。这降低了火焰的温度，减少了NO_x的含量，但也导致火焰不稳定。根据这里所揭示的内容添加第三气体以加速燃烧过程，从而稳定火焰。

因此引导气体的目的是维持燃烧和减少NO_x释放物。使用图9的结构，实验已经证明，在燃料对蒸汽的比例明显大于1/1的情况，例如2/1`或者甚至3/1的情况下，火焰能稳定；传统的喷嘴则受燃料与蒸汽的比例接近1/1的限制。

图10示出了使用一GE框架5燃烧套管过渡件和气态燃料喷嘴的实验所得的结果。蒸汽由图9所示的系统均匀地进行混合。实验获得了低至2ppm的NO_x含量。在NO_x含量为5ppm的区域中，火焰保持很稳定，且CO产物相对较低，燃烧设备的最大输出与最小输出之比的范围较宽。尽管实验温度涵盖了约600C(摄氏度)至1000C的范围，即GE框架5燃气涡轮机的工作区域，但图10特别地示出了在最优的涡轮入口温度(TIT)1800F(华氏度)或约982C下所进行的实验的结果。为了实现该控制系统，管道系统较佳地是使用计量流量的燃气、蒸汽以及第三气体(如果需要的话)。所揭示的内容考虑使用如0.2至1或者0.2至3之类的稀释剂-燃料比例范围，以及其它的维持火焰温度和保持低NO_x释放物方面的所公开内容。

图10是以重量比的形式绘制的。重量比是燃料的磅数对蒸汽的磅数的比值。除以分子量得到体积比。蒸汽的分子量为18。例如，甲烷的分子量为16。因此，使用甲烷作为燃料时体积比和重量比之间的差别相对较小(大约12％)。

图11是一个示出一实施例的管线图，在该实施例中，蒸汽在孔口A处进入并通过一个控制阀101，燃料在孔口B处进入并通过一个控制阀100。一种第三气体，如果使用的话，将通过孔口C进入，并由阀102控制。静态混合器80装在所有管线连接的下游并在燃气喷嘴之前。各个混合器可以带有一个计量系统。例如，与蒸汽相应的计量器105、与燃料相应的计量器106以及与第三气体相应的计量器107。为了保持混合比，计算机控制装置使用计量器作为反馈来设置阀的位置，以产生一个正确的燃料一蒸汽比例，以及可选择的第三气体的比例。这种设计的目的是在燃料和蒸汽进入燃烧系统的喷嘴之前均匀地混合它们。静态混合器是一个用来缩短混合长度的装置。可替代地，如果空间可允许有能实现均匀混合的足够长度的管道，也可以不使用静态混合器而实现相同的效果。

因此，这里所揭示的内容提出减少在燃烧系统中的NO_x释放物含量。这是通过在燃料进入扩散焰系统之前，将其与诸如蒸汽之类的稀释剂均匀地预先混合来实现的。可替代的实施例可以使用氩气、氦气或其它不发生化学反应的其它气体来替代水蒸气。湍流射流的均匀浓度分布可消除了在湍流焰中的过热点。这里所揭示的内容还提出通过使用静态混合器简化燃烧系统以节省空间。这里所揭示的内容还提出利用均匀混合和一种引导的第三气体来维持稀薄燃烧不熄灭。最后，通过如这里所揭示的内容所教地简化机械结构，就能以更低的成本大大地减少燃烧系统中的NO_x释放物。

这里所揭示的内容已经在足尺燃气涡轮机燃烧系统中、使用如图13所示的测试结构进行了实验性测试。结果表明，与传统的目前已有的同心蒸汽燃料喷嘴系统相比，本发明可以获得低得多的NO_x释放物含量和稳定的火焰。结果还表明，可以获得比在目前的燃气涡轮机中所使用的干燥的低NO_x(DLN)系统的NO_x含量更低的NO_x含量，而不需要DLN系统的费用和复杂性。这里所揭示的内容公开了一种燃气/稀释剂系统的机械结构，它在进入燃料喷嘴之前使用一种均匀混合的方法来实现火焰的均匀燃烧性，并将其作为减少NO_x释放物的一种途径。现有的设计使用良好搅拌的混合原理来实现扩散焰的均匀燃烧性。本方法不仅简化了燃烧系统还稳定了燃气涡轮机系统的火焰，从而省去了可能较昂贵的可选系统，如选择性催化的减少系统(SCR)或吸收系统。这个装置是所有燃烧系统用来实现NO_x减少的方法的重要措施，尤其在发电厂中。

上述的特殊实施例是说明性的，熟悉本技术领域的人可以在这些实施例的基础上不脱离所揭示内容的原理或不脱离所附权利要求书的保护范围，提出许多变型。陈述这些实施例仅是为了说明的目的，并且它们不应被理解为限制所要求保护的发明或其申请。因此，权利要求应理解为与所揭示内容的原理和保护范围及其变化等效。

Claims

1.一种减少在燃烧系统中的释放物的方法，它包括以下步骤：

产生稀释剂和燃料的混合物，其中稀释剂和燃料处于一个预定的稀释剂对燃料的比例下；

使混合物均匀以产生一在预定稀释剂-燃料比例下、稀释剂和燃料浓度分布均匀的均匀混合物；以及，之后

将该均匀混合物引入到火焰区中，并燃烧所示均匀混合物。

2.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，还包括在所述均匀步骤之前向混合物添加一种第三气体的步骤。

3.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过97％。

4.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过95％。

5.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过90％。

6.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过85％。

7.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，所述均匀步骤由一个小型混合器来完成。

8.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，稀释剂包括蒸汽。

9.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至1的范围中。

10.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至3.0的范围中。

11.如权利要求2所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，所述第三气体为空气、氢气或过氧化氢。

12.如权利要求1所述的减少燃烧系统中释放物的方法，其特征在于，燃料是气态燃料。

13.一种减少燃烧系统中释放物的设备，包括：

一个向其输入稀释剂和燃料以产生混合物的腔体，且稀释剂和燃料处于在一个预定稀释剂-燃料比例下。

一个与所述腔体相连以均匀所述混合物以产生一在预定稀释剂-燃料比例下、稀释剂和燃料浓度分布均匀的均匀混合物的小型混合器；

一个设置在所述小型混合器下游以在均匀混合物离开小型混合器之后燃烧所述均匀混合物的火焰区。

14.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，还将一种第三气体输入到所述腔体中。

15.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过97％。

16.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过95％。

17.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过90％。

18.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过85％。

19.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，稀释剂包括蒸汽。

20.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至1的范围中。

21.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至3.0的范围中。

22.如权利要求14所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，所述第三气体为空气、氢气或过氧化氢。

23.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，还包括：

用来控制输入所述腔体的稀释剂量的一个第一阀和一个第一计量器；以及

用来控制输入所述腔体的燃料量的一个第二阀和一个第二计量器。

24.如权利要求14所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，还包括：

用来控制输入所述腔体的稀释剂量的一个第一阀和一个第一计量器；

用来控制输入所述腔体的燃料量的一个第二阀和一个第二计量器；以及

用来控制输入所述腔体的第三气体量的一个第三阀和一个第三计量器。

25.如权利要求13所述的减少燃烧系统中释放物的设备，其特征在于，燃料是气态燃料。

26.一种燃气涡轮机，包括：

一个压缩机；

一个设置在压缩机下游以接受一个预定稀释剂对燃料比例下的稀释剂和燃料以形成一混合物的腔体；

一个设置在腔体下游、均匀混合物以产生一在预定稀释剂-燃料比例下、稀释剂和燃料浓度分布均匀的均匀混合物的小型混合器；

一个设置在所述小型混合器下游以在均匀混合物离开小型混合器之后燃烧所述均匀混合物以产生高能热气流的燃烧部分；以及

一个设置在燃烧部分下游、由高能热气流驱动以驱动所述压缩机的涡轮机。

27.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述腔体还接受一种第三气体。

28.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过97％。

29.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过95％。

30.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过90％。

31.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，均匀混合物的均匀度超过85％。

32.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，稀释剂包括蒸汽。

33.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至1的范围中。

34.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述预定的稀释剂对燃料的比例在0.2至3.0的范围中。

35.如权利要求27所述的燃气涡轮机，其特征在于，所述第三气体为空气、氢气或过氧化氢。

36.如权利要求26所述的燃气涡轮机，其特征在于，还包括：

用来基于一个第一计量器的读数控制输入所述腔体的稀释剂量的一个第一阀；以及

用来基于一个第二计量器的读数控制输入所述腔体的燃料量的一个第二阀。

37.如权利要求27所述的燃气涡轮机，其特征在于，还包括：

用来基于一个第一计量器的读数控制输入所述腔体的稀释剂量的一个第一阀；

用来基于一个第二计量器的读数控制输入所述腔体的燃料量的一个第二阀；以及

用来基于一个第三计量器的读数控制输入所述腔体的第三气体量的一个第三阀。