CN1507547A - 用于燃烧燃料和空气的燃烧设备 - Google Patents

用于燃烧燃料和空气的燃烧设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1507547A
CN1507547A CNA028096355A CN02809635A CN1507547A CN 1507547 A CN1507547 A CN 1507547A CN A028096355 A CNA028096355 A CN A028096355A CN 02809635 A CN02809635 A CN 02809635A CN 1507547 A CN1507547 A CN 1507547A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
fuel
burner apparatus
barrier element
burner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA028096355A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1219995C (zh
Inventor
马尔特・布洛迈耶
马尔特·布洛迈耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN1507547A publication Critical patent/CN1507547A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1219995C publication Critical patent/CN1219995C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F23R3/18—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2202/00—Fluegas recirculation
    • F23C2202/40—Inducing local whirls around flame
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2209/00—Safety arrangements
    • F23D2209/20—Flame lift-off / stability
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2210/00—Noise abatement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gas Burners (AREA)

Abstract

用于在空气(4)中燃料(5)燃烧形成燃气的燃烧设备(1)，包括一主轴(7)和使燃料(5)与空气(4)预混合的预混合腔室(3)。所述预混合腔室(3)具有：使空气(4)进入所述具有一定横截面积(9)的预混合腔室(3)的空气入口(8)；使得燃料(5)进入所述预混合腔室(3)的燃料入口(11)；用于空气(4)和燃料(5)混合的出口(12)，其中所述燃料入口(11)位于所述空气入口(8)与所述出口(12)之间。所述燃烧设备还包括至少一个设置于空气入口(8)处的空气阻挡元件(2)，所述空气阻挡元件通过局部地阻挡进入所述预混合腔室(3)的气流(4)而稳定燃烧器预混合火焰，从而在所述出口(12)下游的局部非均质的燃料浓度(23)产生高于平均火焰温度的燃气的局部热流。

Description

用于燃烧燃料和空气的燃烧设备
技术领域
本发明涉及一种用于在空气中燃烧燃料并稳定预混合火焰的燃烧设备，更具体地说，本发明涉及一种用于燃气轮机的燃烧设备。所述设备包括预混合腔室，在燃烧燃料之前，在所述预混合腔室中对燃料和空气进行预混合。
背景技术
本领域中普通技术人员已知的是，一种被称为“预混合燃烧器”的燃烧装置具有这样的特征，即，在燃料与为燃烧所提供的空气混合之后燃料只是以一定时间间隔燃烧。
在传统预混合燃烧器的操作期间，当提供给燃烧器的燃料增多时，通常达到这样一种状态，即，燃烧变得不稳定，并且在燃烧器所安置的工厂中会产生声频振动。声频振动通常称为术语“燃烧振动”。燃烧振动可能如此地大，以致于会危及预混合燃烧器和工厂的操作，其中预混合燃烧器是工厂的一个整体部分。预混合燃烧器形成不稳定燃烧的倾向越大，燃烧之前在预混合燃烧器中形成的燃料与空气的混合物就越均质。然而，鉴于在燃烧期间产生的氧化亚氮越少而混合物就越均质这样的实际情况，尽可能均质的混合物是合乎要求的。如果混合物完全均质的话，在混合物燃烧期间出现的最高温度设为最小，并且这种效果恰恰对产生特别少的氧化亚氮是不可缺少的。欧洲专利EP 0 193 838B1和EP 0 589 520B1都披露了这样的装置。
为了稳定预混合燃烧器的燃烧，在Büchner等人的美国专利US5,758,587和US 6,056,538中已经提出，用空气幕包围从燃烧器中流出的可燃混合物，从而防止在发生涡流燃烧过程的混合物边缘区域形成涡流，因此可以假定主要是它们导致了燃烧不稳定。这种方法所带来的缺点是，从实际燃烧操作中抽出用以包围混合物的空气可明显增加氧化亚氮的形成量。
与欧洲专利EP 0 925 470B1相对应的美国专利US 6,152,724描述了一种用于在空气中燃烧燃料的装置。该装置包括：一个主体，所述主体具有一个轴和形成于其中的一条环形通道，所述环形通道能够相对于所述轴以经向气流形式引导空气；与主体相连并在气流上施加涡流的涡流叶栅；与主体相连并使径向位于所述轴外侧的一部分气流相对于其他气流部分延迟的气流延迟器；以及与主体相连并使燃料与气流混合以形成基本均质的空气/燃料混合物的混合器。当气流从该装置中排出时，气流的速度在相对于所述轴的径向上被不均匀地设定。这是通过采用栅网或类似物形式的合适的障碍物使得气流在环形通道中局部地扰动而实现的，所述障碍物被设置在环形通道中的适当点处。但是同时又保持了气流中空气和燃料的混合物的均质性。
德国专利DE 198 39 085 C2涉及用于点火设备的一种燃烧装置，更具体地说，涉及一种燃气轮机，所述燃气轮机具有：一个主燃烧器，其为预混合燃烧器，以及一个初级和次级点火燃烧器。初级点火燃烧器被主燃烧器所围绕并且以主燃烧器的主轴为中心。次级点火燃烧器被布置于主燃烧器的出口处，其中燃料和空气的混合物在所述出口处进入到燃烧腔室。次级点火燃烧器通过主燃烧器出口处的多个孔提供辅助燃料，这将导致流体在主燃烧器出口处的不均匀分布。为了实现这一点，必需安置用于提供流体以及其他机械特征的导管，这将使得燃烧装置更复杂和规模更大。
国际专利申请WO 98/35186 A1涉及一种抑制在燃气轮机工厂中的燃烧振动的主动方法。这种能够主动地减弱燃烧腔室中燃烧振动的方法使用至少两个控制元件，其中所述控制元件的操纵杆要求只在有限数量点处测量燃烧振动。这主要是通过使用燃烧腔室中由于自激而产生的声振动的对称而实现的。所有用于抑制和控制燃烧振动的主动方法都需要辅助电子控制设备以及暴露于热燃气中的传感器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于在空气中燃烧燃料的燃烧设备，所述设备克服了现有技术中常规类型的装置和方法的上述缺点，其中给出了用于稳定燃烧过程，特别是在预混合燃烧器中，的方法。
考虑到前述和其他目的，依照本发明，提供了一种用于在空气中燃料燃烧形成燃气的燃烧设备，所述燃烧设备包括一个主轴和用于使燃料与空气预混合的预混合腔室。所述预混合腔室具有：使空气进入所述具有一定横截面积的预混合腔室的空气入口、使得燃料进入所述预混合腔室的燃料入口以及用于空气和燃料混合物的出口，其中，所述燃料入口位于所述空气入口与所述出口之间。所述燃烧设备还包括至少一个设置于空气入口处的空气阻挡元件，所述空气阻挡元件通过局部地阻挡进入所述预混合腔室的气流而稳定燃烧器预混合火焰，从而在所述出口下游的局部非均质的燃料浓度产生高于平均火焰温度的燃气的局部热流。
阻挡元件是用于稳定燃烧器火焰的纯被动系统，其中在燃烧所述燃料之前对燃料和空气进行预混合。该被动系统在整个操作范围内并且不仅仅在燃烧器正常操作的优选范围内使得火焰稳定，其他依靠共鸣器的系统可在所述正常范围内工作。利用至少一个热流而实现预混合火焰的稳定，所述热流为通过使燃料在几乎均质的空气/燃料混合物内的局部富集的混合物中燃烧而产生的离散流。热流在所谓的再循环区中是特别主动的，部分燃气流沿燃烧器出口的方向在所述再循环区中循环。由于阻挡元件的缘故，空气流在阻挡元件下游局部减少，从而在燃料基本均质地喷射通过预混合腔室后会导致空气中的燃料局部富集。这伴随着局部较高的燃料/空气比(FAR)。燃料/空气比被定义为，实际燃料/空气质量比除以随机测量(stochiometric)燃料/空气质量比。空气数λ(在欧洲使用)被定义为燃料/空气比的逆。因此，阻挡元件导致燃料在空气中的局部富集混合，并且与预混合腔室中的平均燃料/空气混合物相比，燃料/空气比仍然在1以下(指的是，λ数值仍然大于1)。该局部富集的混合物以较高的燃烧温度在燃烧腔室中燃烧，从而使燃烧腔室局部并且不连续地提高燃烧温度，另一方面稳定预混合火焰并且将火焰熄灭的下限变为较低的燃料/空气比(意味着较高的空气数)
所用的燃料最好是一种流体，特别是气体，诸如天然气，或者液体，诸如油。燃烧器设备的燃料入口和其他所有燃料引导部件最好是为使用流体燃料，即气体或者液体燃料设计的。
当仅空气流受到影响以产生富集的燃料/空气混合物时，为了在具有预混合腔室的燃烧器中达到稳定效果，喷射燃料的方法不必出现实质变化。空气阻挡元件位于预混合腔室的预混合区域的上游。它延迟一部分空气流，从而在气流中产生局部压力损失，这会使在空气阻挡元件后面的部分气流的流速低于未受空气阻挡元件影响的空气流部分。除了由于阻挡元件而使空气流出现局部和不连续的减少以外，空气流以及空气中的燃料的混合物在预混合腔室的出口处基本上是均质的。
对于可能在一定操作条件下产生燃烧诱导振动的燃烧器设计，使用本发明所涉及的适合的阻挡元件还能够大大抑制燃烧诱导振动的形成并且减少那些最终仍然产生的燃烧诱导振动的最大压力幅值。最大压力幅值可被减少四倍或者四倍以上。另外，在可能产生燃烧诱导振动的燃烧器设计中或者没有那些振动的设计中使用适合的阻挡元件还能够大大减少在燃烧过程中产生的一氧化碳(CO)的量，特别是在空气数值较高的情况下。例如，试验已经表明，在空气数值在3.0至3.4之间的情况下，可使具有15％的氧(O2)的CO的排出量减少到小于200ppm CO[15％O2]的量。在空气数值在2.8至3.3之间的情况下，CO的排出量减少到小于100ppm CO[15％O2]的量。
如果使用多于一个阻挡元件，可根据将建立的流动剖面选择阻挡元件的数量和位置以及阻挡元件之间的位置。阻挡元件在空气入口中的布置不必是对称的并且可以一种能够获得最佳稳定效果的方式来使用。显然，可容易地使用将本发明所涉及的用于使预混合火焰稳定的被动系统以对已经使用的燃烧器进行改装。
阻挡元件可用于燃烧器中，特别适用于使用具有预混合腔室的燃烧器的燃气轮机或者燃烧轮机、加热设备、炉子或者其他燃烧设备。
根据另一个特征，空气入口在横截面中具有外周边，并且至少一个阻挡元件位于所述外周边处。
根据另一个特征，至少一个阻挡元件朝向所述主轴延伸。
根据另一个特征，至少一个阻挡元件在外周边处具有一定宽度，其宽度朝向主轴是逐渐减小的。阻挡元件的这种设计形式在空气入口具有环形横截面的情况下是特别适用的。对于较宽的部分-最大宽度-阻挡元件可容易和安全地紧固在与空气入口相关联的壁处。根据燃烧器设备的几何形状和位置，在其趋于富集空气/燃料混合物的情况下，阻挡元件可被安装在其他位置并且可使用其他适合阻挡元件的几何形状，例如在燃烧器中心加宽的阻挡元件。
根据另一个特征，阻挡元件的宽度朝向主轴连续减小。这样一种具有连续减小宽度的阻挡元件特别容易制造，例如仅通过将适合的金属板进行部分切除即可。
根据另一个特征，至少一个阻挡元件具有三角形、梯形或者部分双曲线、椭圆形或者圆形的形状。对于这些便于制造的形状，在其外周边处被阻挡的空气量高于在主轴附近被阻挡的空气量，这对于具有圆形或者类似环形的横截面的入口是特别适用的，其中随着接近主轴，空气流经的总面积减小。应该理解的是，具有上述形状组合形式的阻挡元件也可被使用。阻挡元件可采用任何适合的形状。
根据另一个特征，所述燃烧器设备包括以燃烧器主轴为中心并且沿着所述主轴延伸的引燃器。所述引燃器可用于燃料和空气的点火以及保持预混合火焰。
根据另一个特征，所述燃烧器设备沿着主轴延伸，其中预混合腔室包括环形通道，所述环形通道具有横截面相对于主轴倾斜并且为环形的空气入口。所述燃烧器设备还包括设置在所述环形通道中的涡流元件以为空气流施加动量或者涡流。所述涡流元件还可用于在空气流中供给燃料。所述涡流元件可被构成为一种涡流叶栅的形式，根据各个情况的要求，所述涡流叶栅可为轴向、径向或者斜交的涡流叶栅。最好，利用所述涡流元件中的多个孔将燃料喷射到空气流中以便除了由阻挡元件产生的那些不连续的非均质以外保持基本均质的混合物。应该理解的是，在理论上，可以任何方式供给燃料，例如，通过涡流叶栅的引导叶片中的喷嘴或者通过在涡流叶栅前面或者后面的独立的混合装置。
环形横截面相对于主轴倾斜，这意味着，垂直于横截面的轴线相对于燃烧器设备的主轴围绕一个小于90度的角度。事实上，在横截面上的多个垂直轴线(正交轴线)形成了开度角小于90度并且以燃烧器设备的主轴作为中心轴线的圆锥的表面。
根据另一个特征，所述燃烧器设备包括在横截面中的其上结合有至少一个阻挡元件的规则穿孔的板。可通过焊接或者其他任何适合的方法在板的下游或者上游将所述阻挡元件结合在所述板上。它也可与所述板一起制造并且构成了所述板的一部分。该规则穿孔的板具有多个尺寸最好相同的孔并且形成了沿着所述板分布的规则图案。穿孔的板能够在空气流中产生局部压力损失，这会在流入燃烧腔室中的混合物中导致的不均匀的速度分布。这进一步导致稳定效应。为了获得燃料在空气中的非常均质的分布，以一种适合的方式调节燃料入口。本领域普通技术人员可利用流体数量计算的计算机程序对燃料入口进行适合的结构设计，利用计算机程序能够提供适合的燃料入口结构，特别是各个喷嘴。
根据另一个特征，至少四个阻挡元件不规则地分布在横截面中。这四个或者多个阻挡元件在横截面中以一种不对称的方式分布。最好，其中两个阻挡元件是相邻设置的。
根据另一个特征，所述燃烧器设备是包括燃烧腔室的燃气轮机的一部分。所述燃烧器设备与所述燃烧腔室流通以使空气和燃料的混合物流入到燃烧腔室中并且燃料在燃烧腔室中燃烧。燃气轮机-也被称为-气轮机还包括压缩机和转动叶片和引导叶片的部件，这些部件对于本领域普通技术人员是已知的，因此这里不再对其进行详细描述。
根据另一个特征，所述燃烧器设备被设计成这样的形式，即，在燃烧腔室中操作过程中，形成具有循环燃气的至少一个循环区域并且由阻挡元件产生的燃气的局部热流至少部分地位于循环区域内。由于在燃烧器设备的外周边处形成的边缘和燃烧腔室的壁而使循环区域形成在燃烧器设备的出口的外周边处。
根据另一个特征，所述燃烧器设备被设计成这样的形式，即，能够利用流体燃料，特别是气体，诸如天然气，或者液体，诸如油工作。这些燃料特别是被广泛地应用于发电的固定式燃气轮机。也可使用其他可用于喷气发动机的其他燃料。利用那些燃料，达到在废气中的NOx的低浓度以满足更严格的环境保护规定。
根据另一个特征，至少一个阻挡元件覆盖空气入口的小于30％的横截面积，特别是2％至20％的空气入口的横截面积。因此，仅少量的入口面积被阻挡元件阻挡以便在不改变燃烧器设备的性质的情况下使足够的空气进入预混合腔室。
尽管这里以用于燃烧在空气中的燃料的燃烧器设备的实施形式对本发明进行描述，但是本发明不限于所示的具体结构，这是由于可在不脱离本发明的精神的基础上并且在权利要求的等同形式的保护范围内对这些实施例进行各种改进和结构变化。
但是，从下面结合附图对特定实施例的详细描述中可以更好地理解本发明的构成、其他目的和优点。
附图说明
图1是本发明所涉及的燃烧器设备的一个实施例的纵向截面图；
图2是燃烧器设备的透视图。
图3是曲线图，示出了随空气数变化的CO排出量。
具体实施方式
在附图中，在每种示例中所示的各个示范性实施例中相互对应的部件具有相同的附图标记。
不应将附图看作实际实施的示范性实施例的表示，并且为了强调某些特征而被简化。可直接从附图中收集到的信息可在本领域普通技术人员的知识和能力限度内根据该信息之前的解释被补充到实际结构中。
下面参照附图，首先参照图1，其中以沿设备1的主轴7的横截面图的方式示出了本发明所涉及的燃烧设备1的示范性实施例。燃烧设备1沿主轴7延伸并包括预混合腔室3。预混合腔室3具有环形空气入口8。在空气入口8中，环形横截面9相对于主轴7倾斜一个小于90度的角度。预混合腔室3具有以主轴7为中心的圆形出口12。在空气入口8和出口12之间设置具有多个涡流元件18的涡流叶栅。每一个涡流元件18在形成于预混合腔室3中的环形通道17中延伸。为了清楚起见，图中仅示出了两个涡流元件18，每一个涡流元件具有多个燃料入口11，特别是采用喷嘴形式，以将燃料5供给到预混合腔室3。预混合腔室3包围沿着主轴7延伸并且以主轴7为中心的引燃器16。引燃器16的结构特征对于本领域普通技术人员是已知的，因此不再对其进行详细描述。引燃器16除了其他特征以外具有一般带有涡流或者混合元件的空气入口、燃料管和在预混合腔室3内的出口。
燃烧器设备1安装在燃烧腔室20的壁22中。燃烧腔室20可以是环形腔室或者罐状腔室并且可是用于发电的固定式燃气轮机、喷气发动机、加热设备、炉子或者其他任何点火装置的一部分。
在空气入口8的区域中设有空气阻挡元件2。图1仅示出了一个空气阻挡元件2，尽管在环形空气入口8上可设有多于一个的空气阻挡元件2-例如四个一，这些空气阻挡元件2可不规则地位于空气入口8中。一个阻挡元件3位于空气入口8的外周边处。
在燃烧器设备1的操作过程中，空气流4被供给到空气入口8。该空气流4流过环形通道17并且与通过涡流元件18的燃料入口11提供的燃料5混合。在流过预混合腔室3时，空气4和燃料5混合以形成基本上均质的空气/燃料混合物。这导致混合物中的燃料在出口12处浓度在出口12中没有阻挡元件2影响空气流4的区域(图1中所示的出口12的右部)接近恒定。仅在出口12的不连续区域局部(左部)产生较高浓度的燃料5。这是由于空气阻挡元件2在入口8处阻挡一部分空气流4并且导致在与阻挡元件2相关联的出口12的那些区域23的空气量减少而造成的。这些区域23具有局部燃料富集的混合物。因此，在具有富集燃料浓度的区域23中，空气/燃料混合物的流动剖面24也受到影响并且表现了减小的速度分量25。由于在区域23中的燃料的富集混合物，在区域23的下游获得较高的燃烧温度。区域23位于出口12的外周边处，因此靠近燃烧腔室20的壁22。
在扩展到出口12的涡流元件18的下游形成预混合区域15。在燃料5燃烧后，在预混合区域15下游建立一个循环区域21。该循环区域21在燃烧腔室20中存在一定程度的延伸以及沿着平行于燃烧腔室20的壁22延伸。燃料富集区域23的燃料5燃烧产生燃气流的热部分，所述燃气流的热部分至少部分地进入到循环区域21并且导致循环区域21中的局部较高温度。这对预混合的火焰产生进一步稳定效果并且完全抑制或者至少大大减少了燃烧振动的形成。
图2示出了在插入燃烧腔室20之前的燃烧器设备1的透视图。在空气入口8中，放置规则穿孔的板19。该板19具有规则布置的孔13，使得空气4进入到预混合腔室3中。具有三角形形状的两个阻挡元件2被放置在穿孔板19上。三角形阻挡元件2的底边具有宽度D。阻挡元件2被放置在穿孔的板19上并且其底边位于空气入口8的外周边14处。阻挡元件2可被焊接在板19上好孩子以任何适合的方式紧固在板19上。
图3示出了具有或者没有图2中所示的阻挡元件2的燃烧器设备1的操作过程中关于CO排出量的试验数据的比较。曲线27表示关于没有阻挡元件2的燃烧器设备的测量数据，曲线26表示关于具有阻挡元件2的燃烧器设备1的测量数据。如图3中所示，利用阻挡元件2能够减少在燃烧过程中产生的一氧化碳(CO)的量，特别是在空气数较高的情况下。试验测试表明，在空气数值在3.0至3.4之间的情况下，可使具有15％的氧(O2)的CO的排出量减少到小于200ppm CO[15％O2]的量，减少了5倍。在空气数值在2.8至3.3之间的情况下，CO的排出量减少到小于100ppm CO[15％O2]的量。
本发明的所有实施例特别适用于燃气轮机中以在那里通过燃烧燃料加热压缩的空气流，所述压缩的空气流是由压缩器提供的，从而使加热的气流在涡轮机中膨胀。本发明的独特之处在于，一方面，它对于燃烧稳定仅提供了被动装置，另一方面，它无需从用于燃烧的空气中分流。

Claims (14)

1.一种用于在空气(4)中燃料(5)燃烧形成燃气的燃烧设备(1)，所述燃烧设备包括一个主轴(7)和用于使燃料(5)与空气(4)预混合的预混合腔室(3)，所述预混合腔室(3)具有：
使空气(4)进入所述预混合腔室(3)的具有一定横截面积(9)的空气入口(8)；
使得燃料(5)进入所述预混合腔室(3)的燃料入口(11)；
用于空气(4)和燃料(5)混合的出口(12)，
其中，所述燃料入口(11)位于所述空气入口(8)与所述出口(12)之间，所述燃烧设备还包括至少一个设置于空气入口(8)处的空气阻挡元件(2)，所述空气阻挡元件通过局部地阻挡进入所述预混合腔室(3)的气流(4)而稳定燃烧器预混合火焰，从而在所述出口(12)下游的局部非均质的燃料浓度(23)产生高于平均火焰温度的燃气的局部热流。
2.如权利要求1所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，空气入口(8)在横截面(9)中具有外周边(14)，并且所述至少一个阻挡元件(2)位于所述外周边(14)处。
3.如权利要求2所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述至少一个阻挡元件(2)朝向所述主轴(7)延伸。
4.如权利要求2或3所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述至少一个阻挡元件(2)在外周边(14)处具有一定宽度(D)，该宽度(D)朝向主轴(7)是逐渐减小的。
5.如权利要求4所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述阻挡元件的宽度(D)朝向主轴(7)连续减小。
6.如权利要求4或5所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述至少一个阻挡元件(2)具有三角形、梯形或者部分双曲线、椭圆形或者圆形的形状。
7.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，还包括以燃烧器主轴(7)为中心并且沿着所述主轴(7)延伸的引燃器(16)，所述引燃器可用于燃料(5)和空气(4)的混合物点火。
8.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述燃烧器设备沿着主轴(7)减小，预混合腔室(3)包括环形通道(17)，所述环形通道具有横截面(9)相对于主轴(7)倾斜并且为环形的空气入口(8)，
所述燃烧器设备还包括设置在所述环形通道(17)中的涡流元件(18)以为空气流(4)施加动量并且将所述燃料(5)供给到所述空气流(4)中。
9.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述燃烧器设备包括在横截面(9)中的其上结合有所述至少一个阻挡元件(2)的规则穿孔的板(19)。
10.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，至少四个阻挡元件(2)不规则地分布在横截面(9)中。
11.在燃气轮机中的如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述燃气轮机包括燃烧腔室(20)。
12.如权利要求11所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，在燃烧腔室(20)中操作过程中，形成具有循环燃气的至少一个循环区域(21)并且由阻挡元件(2)产生的燃气的局部热流至少部分地位于循环区域(21)内。
13.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，利用一种流体燃料(5)工作，特别是燃气或者油。
14.如上述任何一项权利要求所述的燃烧器设备(1)，其特征在于，所述至少一个阻挡元件(2)覆盖空气入口(8)的小于30％的横截面积(9)，特别是2％至20％的空气入口的横截面积。
CNB028096355A 2001-05-18 2002-05-14 用于燃烧燃料和空气的燃烧器设备 Expired - Fee Related CN1219995C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0112147A GB2375601A (en) 2001-05-18 2001-05-18 Burner apparatus for reducing combustion vibrations
GB0112147.4 2001-05-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1507547A true CN1507547A (zh) 2004-06-23
CN1219995C CN1219995C (zh) 2005-09-21

Family

ID=9914864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028096355A Expired - Fee Related CN1219995C (zh) 2001-05-18 2002-05-14 用于燃烧燃料和空气的燃烧器设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7051530B2 (zh)
JP (1) JP2004526933A (zh)
CN (1) CN1219995C (zh)
GB (1) GB2375601A (zh)
WO (1) WO2002095293A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106287696A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 王研 低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法
TWI785307B (zh) * 2019-02-13 2022-12-01 日商三菱動力股份有限公司 後通氣孔及具備其之燃燒裝置

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4508474B2 (ja) * 2001-06-07 2010-07-21 三菱重工業株式会社 燃焼器
DE10219354A1 (de) * 2002-04-30 2003-11-13 Rolls Royce Deutschland Gasturbinenbrennkammer mit gezielter Kraftstoffeinbringung zur Verbesserung der Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches
EP1507119A1 (de) 2003-08-13 2005-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Brenner und Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine
US7302802B2 (en) 2003-10-14 2007-12-04 Pratt & Whitney Canada Corp. Aerodynamic trip for a combustion system
EP1645805A1 (de) * 2004-10-11 2006-04-12 Siemens Aktiengesellschaft Brenner für fluidische Brennstoffe und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Brenners
US7162980B2 (en) * 2004-11-18 2007-01-16 Rheem Manufacturing Company Water heater burner clogging detection and shutdown system
EP1703208B1 (en) * 2005-02-04 2007-07-11 Enel Produzione S.p.A. Thermoacoustic oscillation damping in gas turbine combustors with annular plenum
US7703288B2 (en) * 2005-09-30 2010-04-27 Solar Turbines Inc. Fuel nozzle having swirler-integrated radial fuel jet
US20070277530A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Constantin Alexandru Dinu Inlet flow conditioner for gas turbine engine fuel nozzle
EP2023041A1 (de) * 2007-07-27 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Vormischbrenner und Verfahren zum Betrieb eines Vormischbrenners
DE102007043626A1 (de) 2007-09-13 2009-03-19 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenmagerbrenner mit Kraftstoffdüse mit kontrollierter Kraftstoffinhomogenität
US20110225974A1 (en) * 2010-03-22 2011-09-22 General Electric Company Multiple Zone Pilot For Low Emission Combustion System
US9297534B2 (en) * 2011-07-29 2016-03-29 General Electric Company Combustor portion for a turbomachine and method of operating a turbomachine
US8950188B2 (en) 2011-09-09 2015-02-10 General Electric Company Turning guide for combustion fuel nozzle in gas turbine and method to turn fuel flow entering combustion chamber
US20140123649A1 (en) * 2012-11-07 2014-05-08 Juan E. Portillo Bilbao Acoustic damping system for a combustor of a gas turbine engine
EP2848865A1 (en) * 2013-09-12 2015-03-18 Alstom Technology Ltd Thermoacoustic stabilization method
EP2886955A1 (en) * 2013-12-17 2015-06-24 Siemens Aktiengesellschaft Calibration means for air flow adjustment of a gas turbine swirler
GB201806020D0 (en) 2018-02-23 2018-05-30 Rolls Royce Conduit

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3663189D1 (en) 1985-03-04 1989-06-08 Siemens Ag Burner disposition for combustion installations, especially for combustion chambers of gas turbine installations, and method for its operation
EP0580683B1 (de) * 1991-04-25 1995-11-08 Siemens Aktiengesellschaft Brenneranordnung, insbesondere für gasturbinen, zur schadstoffarmen verbrennung von kohlegas und anderen brennstoffen
IT1255613B (it) 1992-09-24 1995-11-09 Eniricerche Spa Sistema di combustione a basse emissioni inquinanti per turbine a gas
US5676538A (en) * 1993-06-28 1997-10-14 General Electric Company Fuel nozzle for low-NOx combustor burners
DE4411622A1 (de) * 1994-04-02 1995-10-05 Abb Management Ag Vormischbrenner
DE4415916A1 (de) * 1994-05-05 1995-11-09 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Verbrennung eines fließfähigen Brennstoffs
US5638682A (en) * 1994-09-23 1997-06-17 General Electric Company Air fuel mixer for gas turbine combustor having slots at downstream end of mixing duct
ATE170968T1 (de) 1995-07-20 1998-09-15 Dvgw Ev Verfahren und vorrichtung zur unterdrückung von flammen-/druckschwingungen bei einer feuerung
RU2190804C2 (ru) * 1996-09-09 2002-10-10 Сименсакциенгезелльшафт Устройство и способ для сжигания топлива в воздухе
JP4127858B2 (ja) * 1996-12-20 2008-07-30 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 液体燃料用バーナ
DE19704540C1 (de) 1997-02-06 1998-07-23 Siemens Ag Verfahren zur aktiven Dämpfung einer Verbrennungsschwingung und Verbrennungsvorrichtung
JP3448190B2 (ja) * 1997-08-29 2003-09-16 三菱重工業株式会社 ガスタービンの燃焼器
EP0931979A1 (de) 1998-01-23 1999-07-28 DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches -Technisch-wissenschaftliche Vereinigung- Vorrichtung zur Unterdrückung von Flammen-/Druckschwingungen bei einer Feuerung insbesondere einer Gasturbine
DE19839085C2 (de) 1998-08-27 2000-06-08 Siemens Ag Brenneranordnung mit primärem und sekundärem Pilotbrenner
EP1048898B1 (de) * 1998-11-18 2004-01-14 ALSTOM (Switzerland) Ltd Brenner
JP2002039533A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器、ガスタービン及びジェットエンジン

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106287696A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 王研 低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法
CN106287696B (zh) * 2016-08-31 2018-12-14 王研 低氮燃烧装置以及低氮燃烧方法
TWI785307B (zh) * 2019-02-13 2022-12-01 日商三菱動力股份有限公司 後通氣孔及具備其之燃燒裝置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004526933A (ja) 2004-09-02
WO2002095293A1 (en) 2002-11-28
US7051530B2 (en) 2006-05-30
US20040055308A1 (en) 2004-03-25
GB0112147D0 (en) 2001-07-11
GB2375601A (en) 2002-11-20
CN1219995C (zh) 2005-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1219995C (zh) 用于燃烧燃料和空气的燃烧器设备
US8579214B2 (en) Swirler vane
US5295352A (en) Dual fuel injector with premixing capability for low emissions combustion
KR100550689B1 (ko) 가스 터빈의 연소 시스템용 버너 및 연료와 공기의 예비혼합 방법
US7578130B1 (en) Methods and systems for combustion dynamics reduction
RU2503885C2 (ru) Наконечник сопла для печи, работающей на пылевидном твердом топливе (варианты)
US7950233B2 (en) Combustor
JP2954480B2 (ja) ガスタービン燃焼器
KR101327570B1 (ko) 고체 연료 연소 버너 및 고체 연료 연소 보일러
KR20150065782A (ko) 개선된 작동성을 갖는 방사상 단계식 예혼합 파일럿을 갖는 연소기
JP4191298B2 (ja) 燃焼装置のための燃料／空気混合装置
US20100319353A1 (en) Multiple Fuel Circuits for Syngas/NG DLN in a Premixed Nozzle
US20080280238A1 (en) Low swirl injector and method for low-nox combustor
CN1080044A (zh) 非基本运转工况下隔离流速场的涡流火焰稳定器
US8678301B2 (en) Stepped swirler for dynamic control
US6089170A (en) Apparatus and method for low-NOx gas combustion
CN105318357B (zh) 用于燃气涡轮发动机燃烧器导流罩的圆锥-平坦隔热罩
US6978619B2 (en) Premixed burner with profiled air mass stream, gas turbine and process for burning fuel in air
CA1131921A (en) Flameholder for gas turbine engine
CN1119571C (zh) 双流切向进气喷嘴的燃烧方法
US20020134086A1 (en) Process for the operation of an annular combustion chamber, and annular combustion chamber
JPH08135970A (ja) ガスタービン燃焼器
EP0667488B1 (en) Burner for the combustion of fuel
EP2340398B1 (en) Alternately swirling mains in lean premixed gas turbine combustors
JPH11515089A (ja) 燃焼装置用の燃料噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050921

Termination date: 20160514