三元组反向旋转涡漩器和使用方法技术

本发明专利技术涉及三元组反向旋转涡漩器和使用方法。燃料-空气混合器包括环形罩、反向旋转的内涡漩器和外涡漩器、分离内涡漩器和外涡漩器的毂、沿环形罩轴向延伸的中心体、布置在外涡漩器径向外侧周向地绕环形罩的燃料罩、和布置在内涡漩器和外涡漩器下游的径向涡漩器，径向涡漩器构造为允许与流过内涡漩器和外涡漩器的流分开的从环形罩壁外侧区域进入环形罩的第二气体流的独立径向旋转，径向旋转的第二气体流在邻近环形罩的外壁的区域处进入环形罩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例一般地涉及燃烧器，且更特定地涉及用于低排放燃烧过程的稀薄预混合燃烧器的燃料-空气混合器。
技术介绍
在历史上，从燃料获取能量在带有扩散控制(也称为非预混合)燃烧的燃烧器内进行，其中反应物最初是分离的且反应仅发生在燃料和氧化剂之间的界面上，在此处混合及反应均发生。这样的装置的例子包括但不仅限于航空燃气涡轮发动机和用于动力生成、船舶推进、气体压缩、热电联产、和海洋平台动力等的航改燃气轮机。在设计这样的燃烧器中，工程师具有挑战性的不仅在于对维持或降低燃烧器的总尺寸、增加最大运行温度和增加比能量释放率的持续需求，而且在于对降低法规限制的污染物的形成以及它们到环境中的排放的日益增长的需求。所关心的主要污染物的例子包括氮的氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、未燃烧和部分燃烧的碳氢化合物和温室气体,例如二氧化碳(CO2)。因为在发生燃烧时对流体机械混合、与局部化学当量燃烧相关的峰值温度、在升高的温度区域内的驻留时间和氧的可获得性的依赖所导致的控制流动中局部成分变化的困难，所以对于满足当前和将来的排放要求同时维持增加性能的希望水平，扩散燃烧器提供了有限的能力。近来，稀薄预混合燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料?空气混合器，其包括：由壁限定的具有圆形截面的环形罩，该环形罩具有沿轴向方向延伸的轴向轴线、沿径向方向延伸的径向轴线、和上游和下游端部部分；布置在环形罩的上游端部部分处的第一涡漩器；布置在环形罩的上游端部部分处在径向方向上在第一涡漩器外侧的第二涡漩器；将第一和第二涡漩器分离的毂，该毂构造为允许在环形罩的上游端部部分处进入环形罩的第一气体流的第一部分和第二部分独立旋转，气体流的第一和第二部分分别由第一和第二涡漩器旋转；沿环形罩的轴向轴线延伸的中心体；布置在环形罩的上游端部部分处在径向方向上在第二涡漩器外侧且周向绕环形罩的燃料罩，该燃料罩构造为将燃料喷射到环形罩内以与气体流的第一和第二部分...

【技术特征摘要】
2006.11.17 US 11/560,9311.一种燃料-空气混合器，其包括由壁限定的具有圆形截面的环形罩，该环形罩具有沿轴向方向延伸的轴向轴线、沿径向方向延伸的径向轴线、和上游和下游端部部分；布置在环形罩的上游端部部分处的第一涡漩器；布置在环形罩的上游端部部分处在径向方向上在第一涡漩器外侧的第二涡漩器；将第一和第二涡漩器分离的毂，该毂构造为允许在环形罩的上游端部部分处进入环形罩的第一气体流的第一部分和第二部分独立旋转，气体流的第一和第二部分分别由第一和第二涡漩器旋转；沿环形罩的轴向轴线延伸的中心体；布置在环形罩的上游端部部分处在径向方向上在第二涡漩器外侧且周向绕环形罩的燃料罩，该燃料罩构造为将燃料喷射到环形罩内以与气体流的第一和第二部分混合；和在燃料罩和第一和第二涡漩器的轴向位置下游布置在燃料-空气混合器中的第三涡漩器，该第三涡漩器为径向涡漩器，其构造为允许从环形罩壁外侧区域进入第三涡漩器的第二气体流的独立旋转，第二气体流在邻近环形罩壁的区域处进入环形罩。2.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第一涡漩器和第二涡漩器反向旋转，并且基于环形罩的出口平面处的所需燃料浓度值确定从第三涡漩器到第一涡漩器和第二涡漩器的轴向距离。3.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第一涡漩器和第二涡漩器是从包括径向涡漩器、轴向涡漩器和径向/轴向涡漩器的设备组中选出的。4.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第一涡漩器包括第一组叶片且燃料罩与第一组叶片流体连通。5.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第二涡漩器包括第二组叶片且燃料罩与第二组叶片流体连通。6.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第一和第二涡漩器分别包括第一组和第二组叶片，且燃料罩与第一组和第二组叶片流体连通。7 .根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中从燃料罩喷射到环形罩内的燃料是合成气且第二气体流是氮气流，以折减第一气体流内的氧量来控制位于环形罩下游处的燃烧区域内形成的NOx的量。8.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中第二气体流是空气流且第二气体流的独立旋转构造为降低邻近环形罩壁的区域内在环形罩出口处的局部燃料浓度。9.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，其中所述燃料是在包括天然气、高氢气体、氢、生物气、一氧化碳和合成气的物质组中进行选择的。10.根据权利要求1所述的燃料-空气混合器，第三涡漩器进一步包括第一环，其具有多个布置在其外表面上的叶片和从第一环的内边缘轴向延伸的环形唇部；和从第一环轴向分开布置的第二环，以形成第一环和第二环之间的间隙，其包括多个布置在第一环外表面的叶片，第二环包括径向向内延伸的第一表面以形成该间隙的第一部分和轴向延伸的第二表面以形成该间隙的第二部分，第二环也包括构造为接收燃料-空气混合器的环形罩的套筒。11.一种包括根据权利要求1所述的燃料-空气混合器的燃气涡轮机燃烧器。12.根据权利要求11所述的燃气涡轮机燃烧器，其中所述燃气涡轮机燃烧器包括筒式燃烧器、或者筒式环形燃烧器、或者环形燃烧器。13.一种燃气涡轮机，其包括压缩机；与压缩机流体连通的构造为燃烧燃料和空气的预先混合的混合物的燃烧器，该燃烧器包括布置在燃烧器上游的燃料-空气混合器，该燃料-空气混合器包括由壁限定的具有圆形截面的环形罩，该环形罩具有沿轴向方向延伸的轴向轴线、沿径向方向延伸的径向轴线、和上游和下游端部部分；布置在环形罩的上游端部部分处的第一涡漩器；布置在环形罩的上游端部部分处在径向方向上在第一涡漩器外侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：AM埃尔卡迪，AT埃武莱特，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
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