專利名稱：用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的同軸式燃料和空氣預(yù)混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)(gas turbine)，且尤其地，涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)(其適合但不 局限于供含氫燃料使用)的空氣/燃料預(yù)混合器(premixer)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)將壓縮空氣與燃料混合，以便在燃燒器中點燃，從而產(chǎn)生燃燒氣 體，從中產(chǎn)生能量和功率。燃燒傳統(tǒng)的烴類燃料的燃?xì)廨啓C(jī)所產(chǎn)生的典型的空氣污染物是 氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和未燃燒的烴。在本領(lǐng)域中已經(jīng)知曉NOx成形率按指數(shù)規(guī) 律地依賴于溫度，溫度又與饋送至燃燒室(combustion chamber)中的混合物的燃料空氣比 相關(guān)聯(lián)。為了減少污染物排放，在燃燒之前將燃料和空氣預(yù)混合成貧混合物。近年來，作為以帶有比傳統(tǒng)煤電廠更低的污染物排放的方式將煤轉(zhuǎn)換成功率的一 種措施，燃?xì)廨啓C(jī)開始使用煤衍生合成氣體(“合成氣”)。某些合成氣燃料，例如包含大量 的氫的合成氣燃料是高度活性的(highly reactive)，使得在預(yù)混合器中更可能發(fā)生火焰 保持(flame holding)、自燃和逆燃等問題，從而使排放性能降低并由于過熱而導(dǎo)致硬件損 傷。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)知道在預(yù)混合器中可能會出現(xiàn)再循環(huán)區(qū)。例如，至空氣橫流中 的燃料噴射常會在燃料射流(jet)后面引起再循環(huán)區(qū)，在該處，燃料參與二次流動，導(dǎo)致與 在該區(qū)域之外相比燃料在這個區(qū)域中駐留的時間長得多。對于高度活性的燃料，高的火焰 速度和短的吹出時間(blow-off time)意味著火焰保持更可能發(fā)生在低速的再循環(huán)區(qū)中。 對于高度活性的燃料，某些預(yù)混合器可減少關(guān)于火焰保持的傾向，但常常以遭受預(yù)混合器 中的大的壓力降為代價。因而，存在有對于可供高度活性的燃料使用而不損害渦輪的效率、 功能性或壽命周期的空氣/燃料預(yù)混合器的需求。本發(fā)明的目的和優(yōu)點在以下描述中將部分地被陳述，或者可從描述中被明白，或 者可通過本發(fā)明的實踐而被學(xué)習(xí)到。除了另有限定的以外，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué) 用語和縮略詞具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。雖然在 本發(fā)明的實踐中可使用與本文所述相似或等效的方法和構(gòu)造，合適的方法和構(gòu)造被描述而 并不意圖用任何這種方法和構(gòu)造來限制本文的發(fā)明。


圖Ia是同軸式環(huán)形空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的軸向示意圖，圖Ib是其橫 截面圖，并且圖Ic是其等距視圖。圖2是帶有惰性氣體流的空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的軸向示意圖。圖3是帶有惰性氣體流的空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的橫截面圖。圖4是具有帶有成弧形的(curved)端部的內(nèi)環(huán)形壁和外環(huán)形壁的空氣/燃料預(yù) 混合器的一實施例的放大圖。圖5和圖6是具有帶有尖的(sharp)端部的內(nèi)環(huán)形壁和外環(huán)形壁的空氣/燃料預(yù)混合器的實施例的放大圖。圖7是空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的放大圖，其具有帶有逐漸減小的壁厚的 噴嘴的內(nèi)環(huán)形壁和外環(huán)形壁。圖8a和圖8b是分別在噴嘴的末端(tip)具有排出孔或連續(xù)的排出縫的空氣/燃 料預(yù)混合器的橫截面圖。
圖9a是帶有旋流葉片(swirl vane)的空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的軸向示 意圖，而圖9b是其橫截面圖。圖10是帶有成形成(shaped)非圓形的噴嘴的空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的 橫截面圖。圖11是空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的等距視圖。圖12是空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的等距視圖。圖13是空氣/燃料預(yù)混合器的一實施例的橫截面圖。部件列表10空氣/燃料 預(yù)混合器12周壁(peripheral wall) 14混合室(mixing chamber) 15混合室的排出端16 燃燒室20噴嘴22外環(huán)形壁23外空氣通道24內(nèi)環(huán)形壁25內(nèi)空氣通道26燃料氣體環(huán)帶 (annulus) 27燃料氣體通道30第三環(huán)形壁32第四環(huán)形壁34外惰性環(huán)帶35外惰性氣體通 道36內(nèi)惰性環(huán)帶37內(nèi)惰性氣體通道38漩渦裝置(swirling means) 40排出孔42末端44 排出縫46支柱(struts) 48入口空氣通道50蓋子52支柱燃料導(dǎo)向器54燃料入口(fuel inlet)
具體實施例方式本發(fā)明的實施例包含燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其包括適合但不局限于供高度活性的燃料 使用的空氣/燃料預(yù)混合器。本發(fā)明的空氣/燃料預(yù)混合器可供包括但不局限于天然氣、 合成氣、無碳合成氣、以及高氫含量氣體的任何氣體燃料使用。圖la，Ib和Ic顯示了用于在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒系統(tǒng)中使用的空氣/燃料預(yù)混合器 的一特殊的實施例?？諝?燃料預(yù)混合器10包括限定了混合室14的周壁12、至少部分地 設(shè)置在周壁12內(nèi)的噴嘴20、和至少一個燃料入口(未顯示)，其中，噴嘴20包括至少一個 環(huán)形的燃料氣體通道27，所述至少一個燃料入口用于將燃料經(jīng)由燃料氣體通道27噴射至 混合室14。在一特殊的實施例中，噴嘴20包括與周壁12間隔開的外環(huán)形壁22，從而在周壁 12和外環(huán)形壁22之間限定了外環(huán)形空氣通道23。在一更特殊的實施例中，燃料氣體通道 27限定在外環(huán)形壁22內(nèi)。在另一實施例中，噴嘴20還包括內(nèi)環(huán)形壁24，其至少部分地設(shè) 置在外環(huán)形壁22內(nèi)并與之間隔開，從而限定了內(nèi)空氣通道25，以及在外環(huán)形壁22和內(nèi)環(huán)形 壁24之間的至少一個燃料氣體環(huán)帶26，所述至少一個燃料氣體環(huán)帶26限定了該至少一個 燃料氣體通道27。在一更特殊的實施例中，空氣/燃料預(yù)混合器10包括至少一個空氣入口 (未顯示)，其用于將空氣穿過內(nèi)空氣通道25和外空氣通道23而引入至混合室14。一旦空氣通過該至少一個空氣入口而進(jìn)入空氣/燃料預(yù)混合器10，則空氣流穿過 內(nèi)空氣通道25和/或外空氣通道23而進(jìn)入混合室14。燃料流通過至少一個燃料入口(未 顯示)而進(jìn)入并穿過燃料氣體通道27以便進(jìn)入混合室14以形成空氣/燃料混合物。在本 文中使用時，用語“空氣流”將用于指在內(nèi)空氣通道25和/或外空氣通道23中流體流。在一特殊的實施例中，空氣和燃料是同軸地被引入的。在另一實施例中，燃料流與在外空氣通 道23和/或內(nèi)空氣通道25中流動的空氣流在基本上相同的方向上在燃料氣體通道27中 流動。在又一實施例中，燃料流在與空氣流的流動基本上相同的方向上在空氣流之間進(jìn)入 混合室14。增加燃料流和空氣流之間的接觸面積可促進(jìn)混合室14中的混合。在一個實施例中，在進(jìn)入混合室14之前，空氣流完全地被定向在軸向方向上且橫 過(across)外空氣通道23和/或內(nèi)空氣通道25而均勻地分布。在另一實施例中，該至 少一個空氣入口定位成充分地在混合室14上游，以使空氣流在進(jìn)入混合室14之前完全地 被定向在軸向方向上。在又一實施例中，噴嘴20足夠長，以使空氣流在進(jìn)入混合室14之前 實現(xiàn)橫過外空氣通道23和/或內(nèi)空氣通道25的基本上均勻的分布。本領(lǐng)域中的普通技術(shù) 人員將基于以下因素容易地確定噴嘴20的長度，這些因素包括但不局限于空氣流的速度、 外空氣通道23和內(nèi)空氣通道25的尺寸、以及空氣入口的幾何特性。在一更特殊的實施例 中，噴嘴20至少為從空氣入口至燃料/空氣混合物出口 15的預(yù)混合器的總長度的百分之 五十 。在另一實施例中，內(nèi)空氣通道25和外空氣通道23的橫截面積在彼此的百分之四十 之內(nèi)。這可以但不局限于通過調(diào)整外周壁12的直徑和/或通過調(diào)整噴嘴20的內(nèi)徑和外徑 來實現(xiàn)。空氣/燃料混合物離開混合室14的排出端15以進(jìn)入燃燒室16。在一個實施例 中，混合室14足夠長，以使得在離開進(jìn)入更大的燃燒室16之前燃料/空氣混合物中的燃料 濃度達(dá)到大體上的均勻?？紤]到以下因素，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將容易地而確定混合 室14的長度，這些因素包括但不局限于燃料類型、預(yù)混合器的成本、穿過預(yù)混合器的壓力 降、渦輪效率、和關(guān)于N0x、C0以及其它污染物的所期望的排放水平。在又一實施例中，燃燒 室16的橫截面積比混合室14的橫截面積大至少百分之五十，以容許燃燒室16中的火焰穩(wěn) 定(flame stabilization)。在一個實施例中，空氣流和燃料流以比局部火焰速度更大的速 度來行進(jìn)，以使得只有在空氣/燃料混合物到達(dá)與混合室14相連的燃燒室16時燃燒發(fā)生。材料和構(gòu)造方法可能在預(yù)混合器中在火焰保持在其處更可能發(fā)生的區(qū)域中造成 微小的尾流區(qū)(wake zone)或再循環(huán)區(qū)。例如，小的再循環(huán)區(qū)可能發(fā)生在基本上緊接在具 有有限的厚度的燃料環(huán)帶壁的端部之后的尾流區(qū)域中。這種尾流區(qū)域附近的點火事件更可 能在預(yù)混合器內(nèi)部引起火焰保持，其為非所期望的事件。參看圖2和圖3，在本發(fā)明的一個實施例中，噴嘴20包括第三環(huán)形壁30，其至少部 分地設(shè)置在外環(huán)形壁22和內(nèi)環(huán)形壁24之間并與它們間隔開，從而限定了至少一個惰性環(huán) 帶，該至少一個惰性環(huán)帶限定了至少一個與燃料氣體通道27相鄰的惰性氣體通道。在一個 更特殊的實施例中，惰性環(huán)帶終止于燃料氣體環(huán)帶26的端部處或其緊鄰的上游處。在還一 個更特殊的實施例中，空氣/燃料預(yù)混合器10包括至少一個惰性氣體入口(未顯示)，用于 將惰性氣體噴射穿過惰性氣體通道。惰性氣體流可幫助減少或消除尾流區(qū)中的燃料流和空 氣流的混合，從而最大限度地減小預(yù)混合器中的火焰保持。合適的惰性氣體包括但不局限 于氮氣、蒸汽、以及二氧化碳。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)該知道，依賴于包括但不局限于 渦輪效率和成本的因素，在不同的布置中可能需要多個惰性氣體通道和燃料氣體通道。在一個特殊的實施例中，噴嘴20還包括第三環(huán)形壁30和第四環(huán)形壁32，該第三環(huán) 形壁30至少部分地設(shè)置在外環(huán)形壁22和內(nèi)環(huán)形壁24之間并與它們間隔開，從而限定了外 惰性環(huán)帶34，外惰性環(huán)帶34限定了位于燃料氣體通道27和外空氣通道23之間的外惰性氣體通道35，第四環(huán)形壁32至少部分地設(shè)置在第三環(huán)形壁30和內(nèi)環(huán)形壁24之間并與它們間 隔開，從而限定了內(nèi)惰性環(huán)帶36，內(nèi)惰性環(huán)帶36限定了位于燃料氣體通道27和內(nèi)空氣通 道25之間的內(nèi)惰性氣體通道37。在一個更特殊的實施例中，空氣/燃料預(yù)混合器10包括 至少一個惰性氣體入口(未顯示)，用于將惰性氣體噴射穿過外惰性通道35和內(nèi)惰性通道 37。 預(yù)混合器構(gòu)件的、尤其是端部和邊緣的物理結(jié)構(gòu)可被成形成用于最大限度地減小 尾流區(qū)以及其它低速再循環(huán)區(qū)域的出現(xiàn)和尺寸。在一個實施例中，如在圖4中所示的，噴嘴 20的端部可以空氣動力學(xué)方式成弧形。在圖5和圖6中所示的另一實施例中，噴嘴20的端 部可變尖成狹窄的邊緣。在圖7中所示的又一實施例中，外環(huán)形壁22包括帶有在軸向方向 上逐漸減小的厚度的壁。在圖8a和圖8b中所示的另一些實施例中，噴嘴20的下游端部可 包括多個位于噴嘴20的末端42處的排出孔40或圍繞噴嘴20的末端42而周向地延伸的 連續(xù)的排出縫44。不同的特征可供本發(fā)明使用或被添加到本發(fā)明上以改善離開混合室14的空氣/ 燃料混合物的均勻性。在一個實施例中，空氣/燃料預(yù)混合器10可包括引起湍流的屏障或 金屬絲網(wǎng)，其位于該至少一個空氣入口的下游和燃料被噴射入混合室14的位置的上游。在 另一實施例中，空氣/燃料預(yù)混合器10可包括位于空氣流中的一個或多個中漩渦裝置，其 位于該至少一個空氣入口的下游和燃料被噴射入混合室14的位置的上游。非限制性的漩 渦裝置的示例包括葉片或旋流器。漩渦裝置可用于提供下游的更穩(wěn)定的火焰和/或增強(qiáng)預(yù) 混合器中的燃料流和空氣流的混合。在圖9中所示的一個實施例中，在外空氣流23和內(nèi)空 氣流25中均提供了旋流葉片38。在這種實施例中，對于內(nèi)空氣流和外空氣流兩者而言旋流 方向可為相同的。備選地，賦予內(nèi)空氣流25的旋流處于與賦予外空氣流23的旋流相反的 方向上。在一個實施例中，如在圖10中所示的，噴嘴20可成形成非圓形的。在一個更特殊 的實施例中，噴嘴20包括至少一個非圓形地成形的環(huán)帶。一些非圓形的形狀包括但不局限 于橢圓形、雛菊形或其它形狀。在另一實施例中，噴嘴20可成形成為不帶有尖的邊緣。增 大噴嘴的周長可增大燃料流和空氣流之間的接觸面積，由此在燃料流進(jìn)入混合室14時在 混合室14的橫截面上實現(xiàn)更好的初始燃料分布。在又一更特殊的實施例中，外惰性環(huán)帶34 和內(nèi)惰性環(huán)帶32可與燃料氣體環(huán)帶26的形狀相對應(yīng)地被成形。前述實施例可利用本領(lǐng) 域技術(shù)人員所已知的任何合適的設(shè)計特征來完成。在本受讓人的題為“Annular Fuel and Air Co-Flow Premixer(環(huán)形燃料和空氣同向流動式預(yù)混合器)”的共同待決的美國專利申 請No. 12/360, 449中更詳細(xì)地描述了具體的結(jié)構(gòu)支撐，其公開通過引用而完整地結(jié)合在本 文中。簡要來說、且如圖11中所示的，多個支柱46可從周壁12向內(nèi)延伸以支撐燃料氣體 環(huán)帶26。各支柱可以是空心的或者可包括至少一個穿過其而延伸的入口空氣通道48。入 口空氣通道48可從周壁12外部延伸至內(nèi)空氣通道25，從而提供便于空氣進(jìn)入內(nèi)空氣通道 25的入口。蓋子50可設(shè)置在內(nèi)空氣通道25的上游端，將進(jìn)入內(nèi)空氣通道25的空氣向下游 地導(dǎo)引向混合室14。該多個支柱46以這樣的方式而定位，即，使得，它們允許空氣穿過外空 氣通道20向下游地經(jīng)過該多個支柱46朝向混合室14而流動。在實施例中，支柱46設(shè)置成使得其以足夠的距離而位于混合室14上游，從而使得 由支柱46所造成的任何流動干擾在空氣流到達(dá)混合室14之前已被減弱。在某些實施例中，支柱46可具有以空氣動力學(xué)的方式呈流線型的形狀，以便最大限度地減小空氣流中的 流動干擾。在圖12中所示的一實施例中，該多個支柱46包括一個或多個燃料入口 54，用于將燃料提供給燃料氣體通道27。在這個實施例中，空氣流在預(yù)混合器10內(nèi)向上游和向下游都 是敞開的，容許空氣基本上軸向地流過預(yù)混合器10，從而減少流動干擾。在圖13中所示的又一實施例中，一個或多個空氣入口 48設(shè)置在周壁12處。在某 些實施例中，該一個或多個空氣入口 48定位成使得空氣流沿大致徑向的方向進(jìn)入外空氣 通道23。外空氣通道23可從徑向方向彎曲至軸向方向，從而在混合室14上游將空氣流從 徑向地指向的流而重新定向成軸向地指向的流。類似地，多個燃料通道入口 54設(shè)置在至外 空氣通道23的該一個或多個空氣入口 48的上游。燃料通道入口 54將燃料向下游地導(dǎo)引向 混合室14。在這個實施例中不需要支柱，因為燃料氣體通道27不橫過外空氣通道23。這 種實施例減輕了由支柱造成的可能的流動干擾，改善了預(yù)混合器和燃燒器的可操作性。本發(fā)明的實施例還包含一種在用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒系統(tǒng)的空氣/燃料預(yù)混合器 中使燃料和空氣預(yù)混合的方法，該方法包括將空氣引入到外空氣通道23中以形成外空氣 流，將空氣引入到內(nèi)空氣通道25中以形成內(nèi)空氣流，將燃料引入到燃料氣體通道27中以形 成燃料流，使進(jìn)入的空氣與進(jìn)入的燃料同軸地流動，使外空氣流和內(nèi)空氣流與燃料流同軸 地流動，且之后，在混合室14中使燃料流、外空氣流、以及內(nèi)空氣流混合以形成用于噴射入 燃燒室16的空氣/燃料混合物。在另一實施例中，該方法還包括將惰性氣體引入到外惰性氣體通道35中以形成 外惰性氣體流，將惰性氣體引入到內(nèi)惰性氣體通道37中以形成內(nèi)惰性氣體流，使進(jìn)入的惰 性氣體與進(jìn)入的燃料同軸地流動，使外惰性氣體流和內(nèi)惰性氣體流與燃料流同軸地流動， 并且，在燃料流進(jìn)入混合室14的位置處或在該位置的緊鄰的上游處將該內(nèi)惰性氣體流和 外惰性氣體流噴射至混合室14。在每個燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器中可使用多個本發(fā)明的空氣/燃料預(yù)混合器。本領(lǐng)域中的 普通技術(shù)人員將能夠基于以下因素而確定燃燒器和預(yù)混合器的數(shù)量和尺寸，這些因素包括 但不局限于目標(biāo)速度、壓力降、渦輪性能和渦輪尺寸。應(yīng)該懂得，前文涉及本發(fā)明的特殊的實施例，并且，可作出大量的改變而不會脫離 如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
一種空氣/燃料預(yù)混合器(10)，包括限定了混合室(14)的周壁(12)；至少部分地設(shè)置在所述周壁(12)內(nèi)的噴嘴(20)，其包括外環(huán)形壁(22)，所述外環(huán)形壁(22)與所述周壁(12)間隔開，從而在所述周壁(12)和所述外環(huán)形壁(22)之間限定了外空氣通道(23)；內(nèi)環(huán)形壁(24)，所述內(nèi)環(huán)形壁(24)至少部分地設(shè)置在所述外環(huán)形壁(22)內(nèi)并與所述外環(huán)形壁(22)間隔開，從而限定了內(nèi)空氣通道(25)；以及至少一個在所述外環(huán)形壁(22)和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)之間的燃料氣體環(huán)帶(26)，所述至少一個燃料氣體環(huán)帶(26)限定了至少一個燃料氣體通道(27)；至少一個空氣入口，其用于將空氣經(jīng)由所述內(nèi)空氣通道(25)及所述外空氣通道(23)引入至所述混合室(14)；和至少一個燃料入口，其用于將燃料經(jīng)由所述燃料氣體通道(27)噴射至所述混合室(14)以形成空氣/燃料混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣/燃料預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述外環(huán)形壁(22) 和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)具有成弧形的出口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣/燃料預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述外環(huán)形壁(22) 和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)具有變尖成狹窄邊緣的出口端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣/燃料預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述噴嘴(20)還包 括第三環(huán)形壁(30)，其至少部分地設(shè)置在所述外環(huán)形壁(22)和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)之間并 與它們間隔開，從而限定了至少一個惰性環(huán)帶(36)，所述至少一個惰性環(huán)帶(36)限定了至 少一個與所述至少一個燃料氣體通道(37)相鄰的惰性氣體通道(37)，其中，所述至少一個 惰性環(huán)帶(36)于所述至少一個燃料氣體環(huán)帶(27)的端部的緊鄰的上游處或于所述端部處 終止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣/燃料預(yù)混合器(10)，其特征在于，所述噴嘴(20)和/ 或所述至少一個燃料氣體環(huán)帶(27)成形成非圓形的。
6.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣/燃料預(yù)混合器(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其特征在于，所述預(yù)混合器還包括位于該 至少一個空氣入口下游的漩渦裝置(38)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器，其特征在于，還包括位于該至少一個空氣 入口下游的引起湍流的屏障或網(wǎng)。
9.一種在用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒系統(tǒng)的預(yù)混合器中使燃料和空氣預(yù)混合的方法，預(yù)混合 器(10)包括限定了混合室(14)的周壁(12)；噴嘴(20)，所述噴嘴至少部分地設(shè)置在所述 周壁(12)內(nèi)，其包括外環(huán)形壁(22)、內(nèi)環(huán)形壁(24)以及至少一個位于所述外環(huán)形壁(22) 和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)之間的燃料氣體環(huán)帶(26)，所述外環(huán)形壁(22)與所述周壁(12)間隔 開，從而在所述周壁(12)和所述外環(huán)形壁(22)之間限定了外空氣通道(23)，所述內(nèi)環(huán)形壁 (24)至少部分地設(shè)置在所述外環(huán)形壁(22)內(nèi)并與之間隔開，從而限定了內(nèi)空氣通道(25)， 所述至少一個燃料氣體環(huán)帶(26)限定了至少一個燃料氣體通道(27)；至少一個空氣入口 ； 以及至少一個燃料入口 ；所述方法包括將空氣引入到所述外空氣通道(23)中以形成外空氣流；將空氣引入到所述內(nèi)空氣通道(25)中以形成內(nèi)空氣流；將燃料引入到所述燃料氣體通道(27)中以形成燃料流； 使進(jìn)入的空氣與進(jìn)入的燃料同軸地流動； 使所述外空氣流和所述內(nèi)空氣流與所述燃料流同軸地流動；且 之后在所述混合室(14)中使所述燃料流、所述外空氣流和所述內(nèi)空氣流混合以形成 空氣/燃料混合物，用于噴射到與所述混合室(14)相連的燃燒室(16)中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)混合器(10)還包括至少一個惰性 氣體入口，并且所述噴嘴(20)還包括第三環(huán)形壁(30)和第四環(huán)形壁(32)，所述第三環(huán)形壁 (30)至少部分地設(shè)置在所述外環(huán)形壁(22)和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)之間并與它們間隔開，從 而限定了外惰性環(huán)帶(34)，所述外惰性環(huán)帶(34)限定了位于所述至少一個燃料氣體通道 (27)和所述外空氣通道(23)之間的外惰性氣體通道(35)，所述第四環(huán)形壁(32)至少部分 地設(shè)置在所述第三環(huán)形壁(30)和所述內(nèi)環(huán)形壁(24)之間并與它們間隔開，從而限定了內(nèi) 惰性環(huán)帶(36)，所述內(nèi)惰性環(huán)帶(36)限定了位于所述至少一個燃料氣體通道(27)和所述 內(nèi)空氣通道(25)之間的內(nèi)惰性氣體通道(37)，所述方法還包括將惰性氣體引入到所述外惰性氣體通道(35)中以形成外惰性氣體流； 將惰性氣體引入到所述內(nèi)惰性氣體通道(37)中以形成內(nèi)惰性氣體流； 使進(jìn)入的惰性氣體與所述進(jìn)入的燃料同軸地流動； 使所述外惰性氣體流和所述內(nèi)惰性氣體流與所述燃料流同軸地流動；且 在所述燃料流被噴射入所述混合室(14)的位置的緊鄰的上游處或在所述位置處將所 述內(nèi)惰性氣體流和所述外惰性氣體流噴射至所述混合室(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器的同軸式燃料和空氣預(yù)混合器，具體而言，一種空氣/燃料預(yù)混合器包括限定了混合室的周壁、噴嘴、至少一個空氣入口和至少一個燃料入口，噴嘴至少部分地設(shè)置在周壁內(nèi)，其包括外環(huán)形壁、內(nèi)環(huán)形壁及至少一個位于外環(huán)形壁和內(nèi)環(huán)形壁之間的燃料氣體環(huán)帶，外環(huán)形壁與周壁間隔開，以在周壁和外環(huán)形壁之間限定外空氣通道，內(nèi)環(huán)形壁至少部分地設(shè)置在外環(huán)形壁內(nèi)并與之間隔開，以限定內(nèi)空氣通道，該至少一個燃料氣體環(huán)帶限定了至少一個燃料氣體通道，該至少一個空氣入口用于將空氣經(jīng)由內(nèi)空氣通道和外空氣通道而引入到混合室中，并且該至少一個燃料入口用于將燃料經(jīng)由燃料氣體通道而噴射至混合室以形成空氣/燃料混合物。
文檔編號F23D14/62GK101813315SQ20091026592
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者B·P·萊西, W·D·約克, W·S·齊明斯基 申請人:通用電氣公司