專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)－燃燒器的工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器的工作方法，其中燃燒器具有一個(gè)燃燒室和許多各自布置在燃燒室入口中的噴嘴。
背景技術(shù)：
為了在這種燃燒器進(jìn)行工作時(shí)產(chǎn)生盡可能少的有害物質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)向各個(gè)噴嘴供給非常稀薄的燃料-氧化劑-混合物，因此具有相對(duì)大的λ值。為了避免熱聲壓力脈沖，基本上可以把燃燒器的噴嘴分成兩個(gè)噴嘴組并且向兩個(gè)噴嘴組的噴嘴供給燃料-氧化劑-混合物，其中該混合物雖然是稀混合氣，但是具有不同的λ值。在燃料-氧化劑-混合物具有較小λ值的噴嘴中，有更多的燃料可以進(jìn)行反應(yīng)，從而在燃燒反應(yīng)時(shí)在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生更高的溫度，因此減少了壓力脈沖。
但是，它示出了，在具有兩個(gè)噴嘴組(它們的噴嘴以不同的λ值進(jìn)行工作)的燃燒器進(jìn)行工作時(shí)，在燃燒室內(nèi)的均勻燃燒反應(yīng)的穩(wěn)定性降低的同時(shí)，有害物質(zhì)排放總的來(lái)講增大了，尤其是NOx和可視煙霧(所謂的“黃色煙流”)的排放增大了。

發(fā)明內(nèi)容
在這里，本發(fā)明解決了這些問(wèn)題。如在權(quán)利要求的特征部分中所述的本發(fā)明研究了開始時(shí)所述的那種燃燒器的問(wèn)題，以提出了一種改進(jìn)的工作方法，該工作方法尤其減少了有害物質(zhì)排放并且使均勻的燃燒反應(yīng)穩(wěn)定。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)問(wèn)題通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)解決。有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明以普通的原理為基礎(chǔ)，把輔助的燃料流供給到以較大的λ值進(jìn)行工作的該噴嘴組的噴嘴中，。在這種情況下，本發(fā)明利用的知識(shí)是，在通過(guò)兩個(gè)噴嘴組進(jìn)行傳統(tǒng)的工作時(shí)，這兩個(gè)噴嘴組通過(guò)不同的稀薄的λ值使相互不同，只在以較小λ值進(jìn)行工作的這些噴嘴中，在燃燒室內(nèi)形成固定的火焰前鋒，該火焰前鋒可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻的燃燒反應(yīng)。與之相反的是，在以較大的λ值進(jìn)行工作的噴嘴中，在燃燒室內(nèi)不產(chǎn)生這樣的火焰前鋒，因此經(jīng)過(guò)那里的燃燒反應(yīng)所產(chǎn)生的溫度較低。特別有利的理解是，通過(guò)形成固定的火焰前鋒，提高了噴嘴中的通流阻力，而這些噴嘴以較小的λ值進(jìn)行工作。這導(dǎo)致相互供給到全部噴嘴的氧化劑流的分配不均勻。因此，增大的氧化劑流進(jìn)入到以較大的λ值進(jìn)行工作的這些噴嘴中。因此，它進(jìn)入到燃燒室的內(nèi)部中，從而在兩個(gè)噴嘴組的噴嘴的反應(yīng)區(qū)域之間進(jìn)行相互作用。例如，提高了固定火焰前鋒的熄滅極限。此外，降低了固定火焰前鋒中的燃燒反應(yīng)穩(wěn)定性。
現(xiàn)在，通過(guò)每個(gè)噴嘴的輔助燃料流的根據(jù)本發(fā)明的噴口，也可以在燃燒室內(nèi)的這些噴嘴中形成穩(wěn)定的火焰前鋒，其中該每個(gè)噴嘴以較大的λ值進(jìn)行工作。這可以導(dǎo)致，在這些噴嘴中的流動(dòng)阻力上升。然后，全部供給到噴嘴中的氧化劑流等份額地分配到兩個(gè)噴嘴組的噴嘴中，其結(jié)果是，減少了前面所述的相互作用。總之，通過(guò)本發(fā)明的方法在所有噴嘴中的熄火溫度極限下降，其結(jié)果是，同時(shí)提高了均勻燃燒反應(yīng)的穩(wěn)定性。此外，抑制冷的氧化劑流進(jìn)入到燃燒室中。對(duì)于燃燒器而言這意味著，明顯減少了有害物質(zhì)的排放。
下面這樣的實(shí)施例特別有利，輔助燃料流如此地供給到第二噴嘴組的噴嘴中，以致這些噴嘴內(nèi)的輔助供給燃料不會(huì)與供給到噴嘴中的氧化劑相混合，或者僅僅只有少量與供給到噴嘴中的氧化劑相混合。換言之，輔助供給的燃料與氧化劑的混合，可以首先在燃燒室內(nèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此那里，燃燒反應(yīng)形成固定的火焰前鋒并且使之穩(wěn)定。因此，輔助燃料流直接到達(dá)火焰前鋒，而不會(huì)與氧化劑進(jìn)行事前混合和反應(yīng)。
下面這樣的一種布置尤其有利，其中噴嘴總是布置成預(yù)混合噴嘴，在該預(yù)混合噴嘴中，燃料流被如此地供給到噴嘴中，以致每個(gè)噴嘴內(nèi)部中的燃料與供給到噴嘴中的氧化劑相混合。在本發(fā)明中，在與氧化劑進(jìn)行預(yù)混合的燃料流和輔助的燃料流之間具有明顯不同，該輔助燃料流以在燃料-氧化劑-混合氣中具有較大λ值的方式供給到噴嘴中。它表明，在第二噴嘴組的預(yù)混合噴嘴的λ值的降低沒(méi)有目標(biāo)時(shí)，輔助燃料流的噴口在尤其沒(méi)有與氧化劑流進(jìn)行徹底混合的情況下可以理想地使燃燒反應(yīng)穩(wěn)定并且理想地減少有害物質(zhì)的排放。尤其地，在以較大λ值進(jìn)行工作的第二噴嘴組的噴嘴中的、本發(fā)明的輔助燃料流的噴口中可以抑制熱聲壓力脈沖的產(chǎn)生。
本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求、附圖和相關(guān)的


來(lái)給出。

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例示出在附圖中，并且在下面描述中更加詳細(xì)地解釋。
圖1示出了本發(fā)明的燃燒器的截面的大大簡(jiǎn)化的原理圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1，本發(fā)明的燃燒器1具有燃燒室2，優(yōu)選的是，該燃燒室2形成環(huán)形。環(huán)形燃燒室2的縱向中心線平行于圖面地、從上到下垂直地延伸。相應(yīng)地，它在圖1中只涉及所限制出的、燃燒室2的圓周截面。燃燒器1具有許多噴嘴3，這些噴嘴3分成兩個(gè)噴嘴組4即第一噴嘴組4I和第二噴嘴組4II。噴嘴組4在圖1中通過(guò)大括號(hào)來(lái)表示出。相應(yīng)地，各個(gè)噴嘴3歸于第一噴嘴組4I或者第二噴嘴組4II中，并且相應(yīng)地用3I或者3II來(lái)表示。
各個(gè)噴嘴3毗鄰地布置在燃燒室2的入口13處。在環(huán)形燃燒室2中可以有效地實(shí)現(xiàn)噴嘴3沿著圓周分布。因此，沿著切線方向并排布置的噴嘴3形成了噴嘴環(huán)。同樣，實(shí)施例可以是這樣的，兩個(gè)或者更多個(gè)徑向隔開的噴嘴環(huán)形成在燃燒室2的入口13處。每個(gè)噴嘴組4具有一個(gè)或者多個(gè)噴嘴3，其中各個(gè)噴嘴組4的噴嘴3沿著切線方向交替布置，因此其中一組4中的一個(gè)或者多個(gè)噴嘴3沿著切線方向跟著另一組4中的一個(gè)或者多個(gè)噴嘴3。
為兩個(gè)噴嘴組4和所有噴嘴3設(shè)置了一個(gè)共用的氧化劑供給裝置5，該供給裝置5給噴嘴3供給所需要的氧化劑(Oxidator)、尤其是空氣。氧化劑供給裝置5所產(chǎn)生的氧化劑流6在圖1中通過(guò)來(lái)箭頭來(lái)表示。
此外，第一噴嘴組4I的噴嘴3I的燃燒器1具有共用的第一燃料供給裝置7。從第一燃料供給裝置7供給到第一噴嘴組4I的噴嘴3I中的第一燃料流8用箭頭來(lái)表示。以相同的方式設(shè)置第二燃料供給裝置9來(lái)給第二噴嘴組4II的噴嘴3II供給燃料，其中所提供的第二燃料流10通過(guò)箭頭來(lái)表示。優(yōu)選的是，用天然氣作燃料。
此外，根據(jù)本發(fā)明，燃燒器1設(shè)置有輔助燃料供給裝置11，借助該輔助燃料供給裝置11的幫助，同樣如箭頭所示一樣把輔助燃料流12供給到第二噴嘴組4II或者它的噴嘴3II中。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在這些噴嘴3中每個(gè)涉及預(yù)混合噴嘴，在這些噴嘴3中，在如此形成的燃料-氧化劑-混合物進(jìn)入到燃燒室2之前，使每次所供給的氧化劑與每次所供給的燃料進(jìn)行強(qiáng)烈混合。例如，氧化劑和燃料沿著徑向供給到相應(yīng)的噴嘴3中，并且施加一個(gè)渦流負(fù)荷，其結(jié)果是，產(chǎn)生了特別強(qiáng)烈的攪拌。
例如，為了這個(gè)目的，在第二噴嘴組4II的噴嘴3II中的輔助燃料流12能夠沿著軸向加入到噴嘴頭部中，因此加入到噴嘴3的遠(yuǎn)離燃燒室2的端部中。原則上，也可以想到各自借助燃料噴管噴射輔助燃料流12，該燃料噴管布置在相應(yīng)噴嘴3II的中心。
現(xiàn)在尤其重要的是，輔助燃料供給裝置11如此形成，以致輔助供給的輔助燃料流12實(shí)際上沒(méi)有阻礙地流過(guò)相應(yīng)的噴嘴3II，而不會(huì)與氧化劑產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪拌。按這種方式，輔助燃料流12實(shí)際上不混合地到達(dá)燃燒室2中。
在這里所示出的、優(yōu)選的實(shí)施例中，噴嘴3在入口13處的幾何形狀如此形成，以致在燃燒室2的過(guò)渡處產(chǎn)生了跳躍形的橫截面擴(kuò)寬部。與燃料-氧化劑-混合物的施加渦流供給相結(jié)合，它來(lái)到燃燒室2內(nèi)以破壞渦流系統(tǒng)，其結(jié)果是，在燃燒室2的內(nèi)部中，在每個(gè)噴嘴3的下游能夠產(chǎn)生了再循環(huán)區(qū)域，這有利于使火焰前鋒14穩(wěn)定。
本發(fā)明的燃燒器1工作如下在燃燒器1進(jìn)行工作時(shí)，預(yù)定的氧化劑流6通過(guò)氧化劑供給裝置5來(lái)供給。根據(jù)想要的燃燒器1的功率來(lái)確定整個(gè)燃料流，該整個(gè)燃料流一定得在燃燒室2內(nèi)燃燒盡，從而產(chǎn)生理想的燃燒器功率。一個(gè)合適的、在這里沒(méi)有示出的控制器現(xiàn)在可以為每個(gè)噴嘴組4確定出一個(gè)合適的份額系數(shù)，該份額系數(shù)限定出把整個(gè)燃料流分配在兩個(gè)噴嘴組中。因此，可以實(shí)現(xiàn)，第一噴嘴組4I的噴嘴3I通過(guò)燃料-氧化劑-混合物來(lái)驅(qū)動(dòng)，該燃料-氧化劑-混合物的λ值雖然大于1，但是小于用來(lái)驅(qū)動(dòng)第二噴嘴組4II的噴嘴3II的燃料-氧化劑-混合物的λ值。通過(guò)預(yù)先規(guī)定來(lái)確保第一噴嘴組4I的噴嘴3I和第二噴嘴組4II的噴嘴3II進(jìn)行稀薄混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)。重要的是，與第二噴嘴組4II的噴嘴3II相比，第一噴嘴組4I的噴嘴3I總是供給更多的燃料。在下面，在燃燒室2內(nèi)，至少在第一噴嘴組4I的噴嘴3I的下游總是形成固定的火焰前鋒14。
根據(jù)本發(fā)明，又把輔助燃料流12供給到第二噴嘴組4II的噴嘴3II中。因此，在第二噴嘴組4II的噴嘴3II的下游處同樣總是形成固定的火焰前鋒14?？偠灾谌紵?內(nèi)得到相當(dāng)均勻的溫度分布。同時(shí)，明顯減少了有害物質(zhì)的排放、尤其是NOx、CO的排放及可視煙霧的排放。此外，使燃燒室2內(nèi)的均勻燃燒反應(yīng)穩(wěn)定，其中熄滅溫度極限降低到相對(duì)較低的溫度上。通過(guò)也在第二噴嘴組4II的噴嘴3II的下游處形成固定的火焰前鋒14，使噴嘴3II中的流動(dòng)阻力調(diào)整成與第一噴嘴組4I的噴嘴3I中的基本相同。因此，氧化劑流6基本上均勻地分配到各個(gè)噴嘴3中，可以被自動(dòng)地調(diào)整成，主要有利于使燃燒室2內(nèi)的反應(yīng)達(dá)到所希望的穩(wěn)定和均勻。此外，根據(jù)本發(fā)明來(lái)選擇輔助燃料流12的噴口(Eindüsung)即用于分配整個(gè)燃料流的份額系數(shù)，因此兩個(gè)噴嘴組4的噴嘴3的λ值相互之間的差別相對(duì)小。這種措施使得燃燒室2內(nèi)的溫度分布均勻，因此尤其可以減少NOx的形成。
優(yōu)選的是，輔助燃料流12如此確定，使得在燃燒室2內(nèi)的有關(guān)噴嘴3II的下游處的燃燒反應(yīng)還是貧燃燒，而λ值大于1。尤其有利的是，一個(gè)實(shí)施例可以是，輔助燃料流12的量剛好與第一燃料流8和第二燃料流10之間的量差一樣大。以這種方式，最后供給到第二噴嘴組4II的每個(gè)噴嘴3II的燃料量與第一噴嘴組4I的每個(gè)噴嘴3I的相同。替換或者補(bǔ)充的是，輔助燃料流12的大小也可以如此選擇，以致最后在燃燒室2內(nèi)，在第二噴嘴組4II的噴嘴3II的下游和第一噴嘴組4I的噴嘴3I的下游處，把燃燒反應(yīng)調(diào)整到大約相同的λ值上。
標(biāo)記目錄1燃燒器 2燃燒室 3噴嘴 4噴嘴組 5氧化劑供給裝置 6氧化劑流 7第一燃料供給裝置 8第一燃料流 9第二燃料供給裝置 10第二燃料流 11輔助燃料供給裝置 12輔助燃料流 13 2的入口 14火焰前鋒。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器(1)的工作方法，其中，燃燒器(1)具有一個(gè)燃燒室(2)和許多噴嘴(3)，這些噴嘴各自布置在燃燒室(2)的入口(13)中，這些噴嘴(3)被分成兩個(gè)具有相同或者不同的噴嘴數(shù)的噴嘴組(4)；為所有噴嘴(3)設(shè)置了一個(gè)共用的氧化劑供給裝置(5)；為第一噴嘴組(4I)的噴嘴(3I)設(shè)置了共用的第一燃料供給裝置(7)；為第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)設(shè)置了一個(gè)共用的第二燃料供給裝置(9)及一個(gè)共用的輔助燃料供給裝置(11)；第一燃料流(8)通過(guò)第一燃料供給裝置(7)供給第一噴嘴組(4I)的噴嘴(3I)，使得稀薄的燃料-氧化劑-混合氣出現(xiàn)在第一噴嘴組(4I)的噴嘴(3I)處；第二燃料流(10)通過(guò)第二燃料供給裝置(9)供給第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)，使得稀薄的燃料-氧化劑-混合氣出現(xiàn)在第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)處；每個(gè)噴嘴(3I)中的第一燃料流(8)被選擇成大于每個(gè)噴嘴(3II)的第二燃料流(10)；輔助燃料流(12)附加地通過(guò)輔助燃料供給裝置(11)供給第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，輔助燃料流(12)如此地供給到第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)中，以致輔助供給的燃料不會(huì)在噴嘴(3II)內(nèi)部與供給到噴嘴(3II)中的氧化劑進(jìn)行混合或者只有少量的部分與之相混合。
3.如權(quán)利要求1或者2所述的方法，其特征在于，噴嘴(3)形成為預(yù)混合噴嘴，及第一燃料流(8)和第二燃料流(10)被如此地供給到噴嘴(3)中，以致噴嘴(3)內(nèi)部的燃料與供給到噴嘴(3)中的氧化劑相混合。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，第一燃料流(8)和第二燃料流(10)如此選擇，以致在第一噴嘴組(4I)的噴嘴(3I)中所形成的燃料-氧化劑-混合物所具有的λ值小于在第二噴嘴組(4II)的噴嘴(3II)中所形成的燃料-氧化劑-混合物所具有的λ值。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，輔助燃料流(12)如此選擇，以致燃燒室(2)內(nèi)的燃燒反應(yīng)還是貧燃燒。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，輔助燃料流(12)選擇成與第一燃料流(8)和第二燃料流(10)之間的差值大約一樣大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器(1)的工作方法。燃燒器(1)具有一個(gè)燃燒室(2)和許多噴嘴(3)，這些噴嘴各自布置在燃燒室(2)的入口(13)中。這些噴嘴(3)分成兩個(gè)噴嘴組(文檔編號(hào)F02C7/228GK1667318SQ200510067718
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2005年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月19日
發(fā)明者J·塞爾尼, A·杰哈拉尼 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司