CN1875223A - 气涡轮引擎之稳定燃烧用之导引燃烧器 - Google Patents

气涡轮引擎之稳定燃烧用之导引燃烧器 Download PDF

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Abstract

本应用主要系指气涡轮引擎用之燃烧器，其利用导引火火焰以协助维持并稳定燃烧过程。所揭示之燃烧器之具体实施例系包括燃烧器壳体、导引燃烧器、快速冷却器以及其它组件。燃烧器壳体包含于轴向相对之上游与下游端部。此外，壳体系具有至少一主要燃料入口信道、和至少一主要空气入口信道。这些信道乃建置成分别供应燃料与空气至界定于壳体中之内室。导引燃烧器沿燃烧器壳体之轴线而设置，并包含有用以接收高浓度之燃料与空气混合物之入口、于其内高浓度之燃料与空气混合物燃烧成燃烧产物之燃烧室、和用以自燃烧室排出燃烧产物之出口。快速冷却器沿中心轴线而设置于燃烧器壳体之内室内并且位于导引燃烧器之出口。快速冷却器包含空气入口和复数个径向空气出口，用以将冷却空气导引向导引燃烧器之出口，而快速冷却由导引燃烧器排出之燃烧产物。

Description

气涡轮引擎之稳定燃烧用之导引燃烧器
【发明所属之技术领域】
本发明系关于气涡轮用之燃烧器，尤有关适用于稳定引擎燃烧之燃烧器，更有关于利用导引燃烧器(pilot combustor)提供燃烧产物(如热与自由基)以稳定主要稀薄预混燃烧之燃烧器。
【先前技术】
气涡轮之应用有多方面，包括发电、军事与商业飞行、管线传输、及海洋运输等。于气涡轮引擎中，系将燃料与空气供给至燃烧室，并于此予以混合并以火焰点燃，从而开始燃烧。气涡轮引擎中与燃烧过程有关之主要问题，除燃烧器之热效率与燃料与空气之适当混合外，就是火焰之稳定、脉冲与噪音之排除、及污染排放之控制，尤其是氮氧化物(NOX)。
为使起始反应发生，燃烧过程需将热加至燃料-空气混合物中。一旦反应开始，燃烧释放之热可用来起始反应本身而使燃烧成为自我维持之过程。然而，必须使用有些机构将从燃烧而来之热传送回上游至点火点。另一方式，于反应非自我维持者时，则需从不同之来源，如加热触媒金属面、或不同之引火火焰以提供热和/或自由基。亦可使用这些方式之任意组合和其它方式来提供必要之热以起始燃烧。
于气涡轮引擎中所使用之最普遍之自我维持燃烧过程乃利用旋流气流，该旋流气流系再循环燃烧产物，而将藉之前经反应之燃料与空气所产生之热气体与自由基予以传回上游，以起始新的混合燃料与空气之燃烧。第1图为习知技术之旋流稳定燃烧器并标示以组件符号100。一般而言，以旋流稳定之燃烧，中心主要再循环区为被传至上游以稳定燃烧之再循环之热气与自由基之首要来源。当燃烧过程变得非常稀薄时，因而，燃烧系释放少许之热，而传回上游之自由基与热之量将不足以确保燃烧之起始与维持。稀薄燃烧产物之低温导致自由基之低均衡水准。肇因于稀薄燃烧之燃烧产物之低温亦导致，当被再循环之燃烧产物混以新鲜未反应预混之燃料与空气时，自由基之低产生率。于此情况，将使起始燃烧所需之诱发时间变得过长而火焰会熄灭，或变得不稳定与强度波动不定。
用以产生低NOX排放之稀薄预混燃烧系统之基本问题乃，燃料一空气混合物必须足够稀薄以便使火焰温度足够地低以避免NOX产生，使得在许多操作情况下，燃烧可能无法产生足够之热以自我维持。因而必须利用热与自由基之辅助来源以维持燃烧。如使用于高温(接近化学计量燃烧)时之辅助导引器，虽将稳定稀薄主要火焰，但亦将产生可观之NOX排放。
仅由热起始之燃烧乃藉高温热解燃料以产生活跃之自由基以开始燃烧过程。一开始，燃料之消耗非常低且无可量测之温度上升。经由连锁反应机制，初始产生之自由基制造了以指数级数般增加之大量自由基。这些大量自由基最后大到足以消耗可观之燃料，而致快速点火(Wamatz)。自由基增加至足以点火之时间谓之”点火延迟时间”(Ignition-Delay Time)或”诱发时间”(Induction Time)。当初始温度增加时，自由基之生产率系以指数级数之速率增加而燃烧之初始诱发时间则减少。若初始温度低于自动点火温度，则无论经过任何期间点火都不会发生。自由基和热气体系包含于为了起始燃烧而混以新鲜预混燃料-空气混合物之燃烧产物。这些先前产生之自由基能大量减少燃烧之诱发时间。若所传送之自由基之量够多，则快速燃烧将起始于低温，否则，没有传送之自由基则需较长之诱发时间。稳定燃烧系在需使预混燃料与空气混以之前已燃烧燃料之热产物后，立刻快速起始燃烧。
鉴于以上所述习知技术之缺点，实需一种经改进之燃烧器，此燃烧器减少氮氧化物之排放亦同时维持稳定之燃烧过程。
【发明内容】
本发明系有关一种气涡轮引擎用之燃烧器，其利用引火火焰以协助维持并稳定燃烧过程。本文所揭示之燃烧器之具体实施例包括燃烧器壳体、导引燃烧器、快速冷却器以及其它组件。
燃烧器壳体包含于轴向相对之上游与下游端部。此外，该壳体具有至少一主要燃料入口信道、和至少一主要空气入口信道，这些信道乃建置成分别供应燃料与空气至界定于壳体中之内室。
导引燃烧器系沿燃烧器壳体之轴线而设置，且包含有用于接收高浓度之燃料与空气混合物之入口、于其内高浓度之燃料与空气混合物燃烧成燃烧产物之燃烧室、和用于自燃烧室排出燃烧产物之出口。
本发明之一特定具体实施例中，导引燃烧器之出口系具有环状截面并且环绕着快速冷却器。甚者，导引燃烧器之出口可包括复数个形成于其径向外表面之小孔，而用于导引第二冷却空气源至朝向导引燃烧器排出之燃烧产物。
快速冷却器系沿中心轴线而置于燃烧器壳体之内室内，且位于导引燃烧器之出口。快速冷却器包含空气入口和复数个径向空气出口以导引冷却空气朝向导引燃烧器之出口及快速冷却由导引燃烧器排出之燃烧产物。
所揭示之燃烧器之某些具体实施例系包含驻焰器，其置于燃烧器壳体之内室内。驻焰器系具有衔接燃烧器壳体之底座部、及沿轴向下游方向从该底座部延伸至内室内之长圆柱状钝体。最好是，驻焰器有轴向延伸之中央空气信道形成其中，此信道与快速冷却器入口相通并供其空气。
所揭示之燃烧器之一示范具体实施例系可进一步包括毗邻燃烧器壳体下游端部之喷口装置。喷口装置系界定内部再循环室与燃烧器出口。内部再循环室乃设成用以接收来自混合室之预先燃烧之气体和用以于上游方向再循环部分之燃烧产物气体以辅助燃烧之稳定。
再者，所揭示之燃烧器可包括沿燃烧器壳体中心轴而设置之点火器，用以于燃烧器壳体之内室之主要再循环区前滞点点燃主要稀薄燃烧。
本发明亦有关一种用于气涡轮燃烧器之燃烧器，其包括界定主要内燃烧室之燃烧器壳体、于壳体内用以制造热与自由基之装置、和将热与自由基供给至主要内燃烧室前用以快速冷却热与自由基之机构。最好是，已快速冷却之热与自由基系沿燃烧器壳体之轴线被供至主要内燃烧室。
燃烧器壳体具有于轴向相对之上游与下游端部、并且具有至少一主要燃料入口信道、和至少一主要空气入口信道，这些信道乃建置成分别供应燃料与空气至界定于壳体中之内部主要燃烧室。
制造热与自由基之装置乃置于燃烧器壳体内并供应热与自由基至壳体之主要内燃烧室。此制造热与自由基之装置可为沿燃烧器壳体之轴线设置之导引燃烧器。最好是，此导引燃烧器包括至少有一用以接收高浓度之燃料与空气混合物之入口、于其内高浓度之燃料与空气混合物燃烧成热与自由基之燃烧室、和用以自燃烧室排出热与自由基之出口。
于热与自由基进入主要内燃烧室前立即快速冷却热与自由基之机构亦置于燃烧器壳体内。用于快速冷却所排出之热与自由基之手段包括沿中央轴线设置于燃烧器壳体之内室内之快速冷却器。最好是，快速冷却器位于导引燃烧器之出口且包含空气入口和用以将冷却空气导引朝向导引燃烧器之出口的复数个径向空气出口而快速冷却从导引燃烧器排出之燃烧产物。
所揭示之燃烧器之具体实施例更可包括置于燃烧器壳体之内室内之驻焰器。该驻焰器包含衔接燃烧器壳体之底座部、及沿轴向下游方向从底座部延伸至主要内燃烧室内之长圆柱状钝体。最好是，驻焰器具有轴向延伸之中央空气信道形成其中，此信道与快速冷却器入口相通并供应空气至该入口。
所揭示之燃烧器亦可包括毗邻燃烧器壳体下游端部之喷口装置。喷口装置界定内部再循环室与燃烧器出口。内部再循环室乃设成用以接收来自内部主要燃烧室之预燃烧之气体、和用以于上游方向再循环部分之燃烧产物气体以辅助燃烧之稳定。
【实施方式】
以下参照第2图及第3图说明本发明之燃烧器(标示以组件符号200)之示范具体实施例。燃烧器200利用引火火焰202以协助维持并稳定燃烧过程。燃烧器200包括燃烧器壳体204、导引器(pilot)或导引燃烧器210、快速冷却器206以及其它组件。燃烧器壳体204具有于轴向相对之上游端部212与下游端部214。此外，壳体204有复数个主要燃料入口信道216、和复数个空气入口信道218，这些信道乃建置成分别供应燃料与空气至界定于壳体204中之内室219。
导引燃烧器210系沿燃烧器壳体204之轴线X-X而设置，并且具有用以接收高浓度之燃料与空气混合物之入口260、于其内高浓度之燃料与空气混合物燃烧成燃烧产物之燃烧室262、和用以自燃烧室排出燃烧产物之出口264。快速冷却器206系沿中心轴线X-X而置于燃烧器壳体之内室219内且位于导引燃烧器之出口264。快速冷却器206具有空气入口266和复数个径向空气出口268以将冷却空气导引朝向导引燃烧器210之快速冷却段222，而快速冷却由导引燃烧器排出之燃烧产物。
燃烧器200包括低NOX排放之导引燃烧器210。此导引燃烧器210”产生”之自由基与热系被导引至前滞点212而进入主要再循环区214之剪力层。燃烧器200利用高浓度燃烧之导引燃烧器210以便：
●提供稳定高温热源而无高NOX之排放，
●提供大量之自由基(在高温之高浓度燃烧系产生非常多之自由基)，及
●提供最广可及之稳定极限。
高浓度燃烧之产物必须于混以稀薄预混主要燃料与空气前加以快速冷却以避免高温燃烧而致NOX之排放。由于含氧量低，高浓度燃烧系产生夹带高含量一氧化碳(CO)和未燃尽之碳氢化合物之低NOX排放。高浓度导引燃烧器210产生之未燃尽碳氢化合物及CO会于”主要”预混燃料之稀薄部分预混燃烧中烧尽。
高浓度→快速冷却→稀薄(Rich Quench Lean；RQL)燃烧系统欲藉高浓度燃烧以产生低NOX排放。当燃烧过程中燃料之供应或消耗多于可与之反应之空气时，该燃烧过程被称为高浓度(rich)。高浓度燃烧导致低NOX排放之原因乃因可资利用之氧会倾向与燃料之氢和碳反应，而非氮。高浓度燃烧亦非常令人满意，因其非常稳定且易点燃。一般而言，高浓度燃烧之可燃极限(flammability limits)比稀薄时还广，且与稀薄燃烧更稀薄时比较，当浓度更高时火焰温度不会降那么快。高浓度燃烧亦产生高功率之通量密度(flux density)，因与空气之质量流率(mass flow rate)比较，有大量能量被释放出来。高浓度燃烧之主要缺点为：1)并非所有燃料能完全地反应，导致热效率降低，及2)排出高浓度之未燃尽碳氢化合物与一氧化碳。对于未燃烧碳氢化合物与一氧化碳之排放较无关紧要且每单位重量之高功率比率有高度需求之许多应用而言，高浓度燃烧之稳定性和高功率密度系使得高浓度燃烧为可接受的。通常，工业发电并无单独使用高浓度燃烧之趋势，因显著较低之排放规模系于稀薄操作时达成。
Rich Quench Lean之概念乃，藉燃烧高浓度之燃料-空气混合物以获致高浓度燃烧之稳定性且不致有过量之NOX形成，然后转变成稀薄燃烧以完成燃烧过程之一种方法。因氧之不足，NOX排放并不于高浓度燃烧中产生，且因温度低，NOX排放并不于稀薄燃烧中形成。对稀薄燃烧而言温度是低的，因多余之空气无法反应也不产生热，但必需由会反应之燃料与空气来加热。与成功之Rich-Quench-Lean燃烧有关之主要关键是快速冷却过程。从高浓度至稀薄的转换中，混合物必需历化学计量之理想混合物的阶段，于此阶段，火焰温度达到最大且会产生NOX。因为有高温及先前之高浓度燃烧结果导致大量存在之自由基，这些于化学计量条件下之反应非常地迅速。若快速冷却过程无法非常快地发生，于快速冷却过程中发生之高温燃烧将导致大规模NOX之排放。
再请参考第2图和第3图，RQL燃烧器或导引燃烧器210乃利用为引火注射器(pilot injector)，其系置于经旋流稳定之稀薄部分预混燃烧器(lean partially premixed combustor)200中心线X-X上之。RQL燃烧器/导引燃烧器210系将补充之高浓度自由基与热直接供应至前滞点212和剪力层，此剪力层为稀薄预混流体与主要再循环区214之热气混合处。于本发明，位于RQL燃烧器/导引燃烧器210出口281之中央钝体驻焰器261乃用以稳定主要再循环区214之前滞点212之位置，其能协助稳定及致能(enable)主要预混燃料和空气之持续燃烧。于本发明中，驻焰器261亦用以供应快速冷却空气至RQL导引燃烧器210之快速冷却段242。从快速冷却段242之对面内壁244，可供以更多快速冷却空气以加强冷却过程。第2图对这些特点作以最佳描述。于RQL导引燃烧器210中心之驻焰器261系使RQL导引燃烧器210之出口281成为环状信道。如此造成快速冷却段242之RQL导引流通道狭小但有大表面积，而使快速冷却更有效率。大表面积使得许多喷出之空气可用于快速冷却过程。RQL快速冷却信道222之狭小间隙局限了快速冷却喷出物必须穿透之距离。快速冷却过程须维持小规模及高流速以限制混合物于化学计量条件时之时间周期。于快速冷却过程之混合必须迅速且彻底；从快速冷却段242排出之一连串之高浓度或化学计量混合物会导致火焰之局部高温。
因自高浓度燃烧涌现之高浓度自由基于RQL导引燃烧器210之出口281之快速冷却过程必须迅速。当在快速冷却过程中与来自空气里额外之氧气混合时，大量之自由基系使残余未燃烧之碳氢化合物之反应起始之感应时间非常地快。当以空气为快速冷却之介质时，快速冷却之尺寸规模与紊流规模(dimensional scale and turbulence scale)必须为小。此使得于需高体积流率(volumetric flow rates)之大型气涡轮中以Rich-Quench-Lean燃烧为主要之燃烧型态有其困难。
从RQL系统涌现，而使大规模快速冷却有困难之非常大量之自由基亦使RQL成为用于稀薄预混燃烧之理想导引燃烧器。于RQL导引燃烧器中排出之高浓度自由基将支持非常稀薄之主要旋流稳定燃烧(main swirl stabilized combustion)中之迅速和稳定的燃烧，若非如此，则该主要非常稀薄之主要旋流稳定燃烧将令太稀薄及处于太低之温度以致无法稳定。这种非常稀薄地操作而不致使引擎熄火的能力，对于引擎起动与处理引擎负载快速变化而不致使引擎超速而言，系为非常有用之特性。
于旋流稳定燃烧中，燃烧过程乃藉由将来自之前已燃烧之燃料与空气之热与自由基朝向火焰前缘传回上游，以起始与稳定。若燃烧过程系非常稀薄，如于稀薄之部分预混燃烧系统的情形，燃烧温度系低而导致非常低之自由基之均衡水准。将此问题复杂化的是，于高引擎压力下由燃烧过程产生之自由基系快速地松弛至对应于燃烧产物温度之均衡水准。此乃因自由基松弛至均衡水准之速率系随压力之增加而指数般地增加，同时另一方面自由基之均衡水准系随温度之下降而指数般地下降。可资用以起始燃烧之自由基之水准愈高，燃烧过程将愈趋迅速与稳定。于现代气涡轮进行操作的高压力下，若相较于自由基被传送回下游所需之”运输”时间，也就是从主要再循环区剪力层中产生自由基之处，朝向火焰前缘与主要再循环区之前滞点，自由基之松弛时间(relaxation time)可能是短的。结果，于主要再循环区内之再循环流已将自由基朝向火焰前缘予以传回时(于此火焰前缘自由基于前滞点与”新”进来的预混稀薄之燃料和空气混合物混合且起始燃烧)，自由基可能已达如此低之均衡水准以致稳定燃烧无法被起始。
于本发明，RQL引火燃烧室乃维持小尺寸且大部分燃料之燃烧系发生于稀薄预混之主要燃烧室240，而非RQL引火燃烧室210。之所以能维持小的RQL引火燃烧室，乃因自由基系释放于接近主要再循环区214之前滞点212。此乃大致上供应额外之热与自由基至旋流稳定燃烧之最有效率位置。因由RQL导引燃烧器210产生之自由基与热可有效率地利用，是故其尺寸可小且快速冷却亦可有效。
燃烧器200系利用自由基之高而非均衡之水准以稳定主要稀薄燃烧。因RQL快速冷却之出口系位于再循环流之前滞点212，介于快速冷却与自由基之利用间之时间非常短，故无法容许自由基松弛至低均衡水准。驻焰器261系维持前滞点212于导引燃烧器210之快速冷却段242或快速冷却器之出口处以确保从快速冷却至自由基与预混燃料和空气混合时之距离及时间愈短和愈直接愈好。此对于本有严重热声波不稳定性之高压气涡轮引擎系非常有助益。为使功率对重量比能最大化，航空用之气涡轮引擎乃具高压大比值。本发明对这些航空引擎、亦操作于高压力之航空衍生性工业引擎、及高压工业引擎之助益最大。
本发明亦容许主要燃烧之点火于主要再循环区214之前滞点212发生。大部分气涡轮引擎必须利用外部再循环区(参见第1图)做为以火花或火炬点火器(torch ignitor)来点燃引擎的场所。点火只能于稳定燃烧也发生时才发生，否则火焰将于点火后随即熄灭。一般而言，内部或主要再循环区214于稳定火焰比较成功，因经再循环之气体是被传回至一个点区域而非被传回主要预混流体外之环状区域。来自再循环燃烧产物之热乃聚集于主要再循环区212之前滞点212之一小区域。燃烧亦从此前滞点以圆锥形状往外扩展，如第3图所示。此种往下游方向之圆锥状扩展系容许于上游产生之热与自由基得以支持于下游之燃烧，该下游之燃烧使火焰前缘随着其往下游移动时变宽。第2图所示之中心钝体驻焰器261，与第1图所示无中心钝体驻焰器之旋流稳定燃烧相比较，系显示驻焰器261如何使火焰本质上较圆锥状而较少半圆球状。较圆锥状之火焰前缘可使一点状热源得以有效地起始整个流场之燃烧。此热与自由基之来源可以是经再循环之热燃烧产物、RQL导引燃烧器210、或二者之组合。
于点火器置于外部再循环区时，为使火焰温度之热度足以维持此区之稳定燃烧，进入此区之燃料/空气混合物必须常设为高浓度。然后常在主要预混之燃料与气流达足够之浓度、热及自由基足够(此系发生于较高燃料流率)之前，火焰不能传播至主要再循环区。当火焰于点火后无法立即从外部再循环区传播至内部再循环区时，它必须在引擎速度开始增加后于较高压力时传播出。此种仅于燃烧器压力开始上升后才会有从外部再循环区导引器而来之主要火焰起始之移转系导致自由基较快速地松弛至低均衡水准，此乃不受欢迎之不利于主要再循环区前滞点之火焰点火之特性。直至导引器足以提升整体温度(bulktemperature)至被传送至主要再循环区之自由基之均衡水准和于预混之主要燃料与气流混合物之额外自由基之产生足以点燃主要再循环区时，主要再循环之点火才可发生。在使火焰从外部传播至主要再循环区之过程中，从未点燃之主要预混燃料与空气混合物里会有可观数量之燃料离开引擎而没有燃烧。假如于同引擎中之某一燃烧器之火焰移转至主要再循环区比其它燃烧器还早，将会产生问题，因为系燃烧所有燃料，故有稳定之火焰于其内之燃烧器系燃烧得比较热。此燃烧器对燃烧器温度之差异会毁损引擎设备。本发明以RQL导引燃烧器210直接点燃主要再循环区，而避免这些问题。RQL导引燃烧器210之容易点燃乃因一旦点燃，于RQL导引燃烧器210内之混合物可为高浓度而非使整个引擎均为高浓度。
熟习此类技艺之人士将能立即领会本发明可应用于任何形式之燃烧器(burner or combustor)，例如固态燃料燃烧器或火炉。
【图标简单说明】
为使熟知本申请案所属技术之人士能立即体会如何制造与使用本申请案，可参照下列图式：
第1图为习知技术之燃烧器之截面图，该燃烧器试图产生自我维持之燃烧过程而再循环燃烧产物；
第2图为本发明之旋流稳定燃烧器之截面透视图，该燃烧器系包含引火燃烧器以协助维持并稳定燃烧过程；及
第3图为第2图之燃烧器之截面图，其说明燃烧器内之旋流流动、主要再循环区前滞点之锚定、和于中心钝体驻焰器旁之火焰前缘；
由对较佳具体实施例之详细描述，将使具此一般技艺之人士能更明白应用本发明之燃烧器之所有特点。
【组件符号简单说明】
100    旋流稳定燃烧器
200    燃烧器                  202    导引火焰
204    壳体                    206    快速冷却器
210    导引燃烧器              212    上游端部，前滞点
214    下游端部，主要再循环区  216    燃料入口信道
218    空气入口信道            219    内室
222    快速冷却信道            240    燃烧室
242    快速冷却段              244    内壁
260    燃料与空气混合物入口    261    驻焰器
262    燃烧室
264    燃烧产物出口            266    空气入口
268    空气出口                281    出口

Claims (20)

1.一种燃气轮机(gas turbine)燃烧器室(combustor)用的燃烧器，包括：
a)燃烧器壳体，具有轴向相对的上游与下游端部，该壳体具有至少一个主要燃料入口信道和至少一个主要空气入口信道，这些信道适用于分别供应燃料与空气至界定在该壳体中的内室；
b)导引燃烧器，其沿该燃烧器壳体的轴线而设置，并且具有用以接收高浓度燃料与空气混合物的入口、在其内高浓度燃料与空气混合物燃烧成燃烧产物的燃烧室、和用以从该燃烧室排出燃烧产物的出口；以及
c)快速冷却器，沿中心轴线设置在该燃烧器壳体的内室内且位于该导引燃烧器的出口，该快速冷却器具有空气入口和多个径向空气出口，所述径向空气将冷却空气朝向该导引燃烧器的出口导引快速冷却从该导引燃烧器排出的燃烧产物。
2.如权利要求1所述的燃烧器，还包括火焰稳定器(flame holder)，其置于该燃烧器壳体的内室内，该火焰稳定器包含接与该燃烧器壳体接合的底座部及沿轴向下游方向从该底座部延伸至该内室内的长圆柱状钝体(elongated cylindrical bluff body)。
3.如权利要求1所述的燃烧器，其中，该火焰稳定器具有形成在其中且轴向延伸的中央空气信道，该中央空气信道与该快速冷却器入口相通并供应空气至该快速冷却器入口。
4.如权利要求1所述的燃烧器，还包括喷口(quarl)装置，毗邻于该燃烧器壳体的下游端部设置，该喷口装置界定出内部再循环室与燃烧器出口，该内部再循环室适于接收来自该混合室燃烧的预燃(precombustion)气体并用于沿上游方向再循环部分的燃烧产物，以辅助稳定燃烧。
5.如权利要求1所述的燃烧器，还包括点火器，其沿该燃烧器壳体中心轴设置，并适于在该燃烧器壳体的内室内在主要再循环区的前滞点点燃主要稀薄燃烧。
6.如权利要求1所述的燃烧器，其中，该导引燃烧器的出口具有环状截面且环绕着该快速冷却器。
7.如权利要求1所述的燃烧器，其中，该导引燃烧器的出口具有多个形成于其径向外表面的开口，用以将第二冷却空气源朝向从该导引燃烧器排出的燃烧产物引导。
8.一种燃气轮机(gas turbine)燃烧器室(combustor)用的燃烧器，包括：
a)燃烧器壳体，具有轴向相对的上游与下游端部，该壳体具有至少一个主要燃料入口信道和至少一个主要空气入口信道，这些信道适用于分别供应燃料与空气至界定在该壳体中的主要内部燃烧室；
b)配置于该燃烧器壳体内、用以产生热与自由基并供应热与自由基至该壳体的主要内部燃烧室的装置；以及
c)配置于该燃烧器壳体内、用以在该热与自由基进入主要内部燃烧室前立刻快速冷却所排出的热与自由基的装置。
9.如权利要求8所述的燃烧器，其中，该经快速冷却的热与自由基被沿燃烧器壳体的轴线提供至主要内部燃烧室。
10.如权利要求8所述的燃烧器，其中，该用以产生热与自由基的装置包括沿燃烧器壳体的轴线设置的导引燃烧器。
11.如权利要求10所述的燃烧器，其中，该导引燃烧器包括至少一个用以接收高浓度燃料与空气混合物的入口、在其内高浓度燃料与空气混合物燃烧成热与自由基的燃烧室、和用以从燃烧室排出热与自由基的出口。
12.如权利要求11所述的燃烧器，其中，该快速冷却所排出的热与自由基的装置包括在该燃烧器壳体的内室内沿中央轴线设置且位于该导引燃烧器的出口的快速冷却器，其中，该快速冷却器包括空气入口和多个径向空气出口，所述径向空气出口用以将冷却空气朝向该导引燃烧器的出口导引，并快速冷却由该导引燃烧器排出的燃烧产物。
13.如权利要求8所述的燃烧器，还包括火焰稳定器(flameholder)，其配置于该燃烧器壳体的内室内并包括接与该燃烧器壳体接合的底座部及沿轴向下游方向从该底座部延伸至主要内燃烧室内的长圆柱状钝体(elongated cylindrical bluff body)。
14.如权利要求13所述的燃烧器，其中，该火焰稳定器具有形成于其中的轴向延伸的中央空气信道，该中央空气信道与该快速冷却器入口相通并供应空气至该快速冷却器入口。
15.如权利要求8所述的燃烧器，还包括喷口(quarl)装置，其毗邻燃烧器壳体的下游端部设置，该喷口装置界定内部再循环室与燃烧器出口，该内部再循环室适于接收来自主要内部燃烧室的预燃(precombustion)气体并用以沿上游方向再循环部分的燃烧产物气体以便辅助稳定燃烧。
16.如权利要求8所述的燃烧器，还包括点火器，其位于沿该燃烧器壳体的中心轴上，该点火器适于在燃烧器壳体的主要内部燃烧室内在主要再循环区的前滞点点燃主要稀薄燃烧。
17.如权利要求10所述的燃烧器，其中，该导引燃烧器的出口有环状截面且环绕着所述快速冷却热与自由基的装置。
18.一种燃气轮机(gas turbine)燃烧器室(combustor)用的燃烧器，包括：
a)燃烧器壳体，具有轴向相对的上游与下游端部，该壳体具有至少一个主要燃料入口信道和至少一个主要空气入口信道，这些信道适用于分别供应燃料与空气至界定于该壳体中的内室；
b)导引燃烧器，沿该燃烧器壳体的轴线而设置，且具有用以接收高浓度燃料与空气混合物的入口、在其内高浓度燃料与空气混合物燃烧成燃烧产物的燃烧室、和从该燃烧室排出燃烧产物的出口；
c)快速冷却器，沿中心轴线设置于该燃烧器壳体的内室内且位于该导引燃烧器的出口，该快速冷却器具有空气入口和多个径向空气出口，所述径向空气出口用以将冷却空气朝向该导引燃烧器的出口导引，并且快速冷却从导引燃烧器排出的燃烧产物；及
d)火焰稳定器(flame holder)，配置于该燃烧器壳体的内室内，该火焰稳定器包含接与燃烧器壳体接合的底座部及沿轴向下游方向从该底座部延伸至内室内的长圆柱状钝体(elongated cylindrical bluff body)。
19.如权利要求18所述的燃烧器，其中，该火焰稳定器具有形成于其中的轴向延伸的中央空气信道，该中央空气信道与快速冷却器入口相通并供应空气至快速冷却器入口。
20.如权利要求18所述的燃烧器，还包括喷口(quarl)装置，其毗邻该燃烧器壳体的下游端部设置，该喷口装置界定内部再循环室与燃烧器出口，该内部再循环室适用于接收来自该混合室的预燃(precombustion)气体并用以沿上游方向再循环部分燃烧产物气体以辅助稳定燃烧。
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