[發(fā)明專利]燃?xì)廨啓C燃燒器及其運行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780007127.4
• 申請日: 2007-02-20
• 公開（公告）號: CN101395428A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德烈亞斯·海洛斯;沃納·克雷布斯;杰亞普·范坎彭
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F23R3/24
• 分類號: F23R3/24;F23R3/34
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 謝 強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C燃燒器，該燃燒器帶有燃燒區(qū)，該燃燒區(qū)用于燃燒由添加了燃料氣體的燃燒尾氣形成的混合物；還帶有燃料混入設(shè)備，該燃料混入設(shè)備具有用于將燃料氣體噴射到燃燒尾氣內(nèi)的燃料噴嘴，其中燃燒混入設(shè)備設(shè)計為將燃料氣體以至少0.2倍聲速噴入燃燒尾氣內(nèi)。此外，本發(fā)明涉及一種帶有燃燒區(qū)的燃?xì)廨啓C燃燒器的運行方法，在該燃燒區(qū)內(nèi)燃燒添加了燃料氣體的燃燒尾氣，其中，以燃料噴嘴將燃料氣體噴入燃燒尾氣內(nèi)，其中燃料氣體以至少0.2倍聲速噴入燃燒尾氣內(nèi)。?

背景技術(shù)

為實現(xiàn)在燃?xì)廨啓C中的安靜和穩(wěn)定的燃燒，已知將燃料氣體噴入熱的燃燒尾氣內(nèi)，使得形成其溫度在自燃溫度以上的氣體混合物。?

從US?5,617,718A中已知用于帶有次級燃燒區(qū)的燃?xì)廨啓C燃燒器的燃燒系統(tǒng)以及帶有次級燃燒區(qū)的燃?xì)廨啓C燃燒器的運行方法。在次級燃燒區(qū)中，來自燃?xì)廨啓C的初級燃燒區(qū)的由添加了燃料氣體的燃燒尾氣形成的混合物發(fā)生燃燒。?

從US?2005/0229581中已知了帶有燃料噴嘴的燃料混入設(shè)備，該燃料噴嘴用于將燃料氣體噴入次級燃燒區(qū)的燃燒尾氣內(nèi)。燃燒尾氣通過聲屏障導(dǎo)入到次級燃燒區(qū)內(nèi)，以便在其中布置了燃燒噴嘴的混合管內(nèi)以及在燃燒室內(nèi)衰減聲脈動。?

在US?4,896,501中描述了一種燃?xì)廨啓C，其中提供有燃料的尾氣以高速度噴入到后燃燒器區(qū)內(nèi)。從US?6,112,512中已知，與燃?xì)饣旌系奈矚饷}動地噴入到后燃燒器區(qū)內(nèi)，以實現(xiàn)所噴入束在尾氣束內(nèi)的高侵入深度。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題特別地在于提供一種燃?xì)廨啓C燃燒器及其運?行方法，其中可以保證低污染的燃燒。?

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題特別地在于提供一種可以保證低污染燃燒的燃?xì)廨啓C燃燒器及其運行方法。?

燃?xì)廨啓C燃燒器方面的技術(shù)問題通過根據(jù)所述類型的燃?xì)廨啓C燃燒器解決，其中根據(jù)本發(fā)明的燃料混入設(shè)備設(shè)計為將燃料氣體以至少0.2倍聲速噴入燃燒尾氣內(nèi)，其中由燃料氣體形成的噴入束包括至少一個由含有燃料的氣體形成的內(nèi)束和由冷氣體形成的包圍內(nèi)束的外束，其中冷氣體的溫度低于燃燒尾氣的溫度。通過至少對應(yīng)于0.2馬赫數(shù)(Ma＝0.2)的速度，可以達(dá)到束的堅固性，以此達(dá)到了在束的邊緣區(qū)域內(nèi)的較高的剪切梯度，即從束內(nèi)向束外越過邊緣區(qū)域明顯降低的速度。剪切梯度例如可以通過按照關(guān)于束的中心軸線的橫向或徑向方向?qū)α黧w或氣體速度在束的縱向方向上的分量求導(dǎo)而定量化。在帶有高的剪切梯度的區(qū)域內(nèi)，燃燒反應(yīng)可以不發(fā)生，使得與帶有堅固性較小的邊緣的束相比，混合物較晚點燃。通過此效應(yīng)使燃燒延遲，且可以保證燃燒尾氣與燃料氣體的良好混合。?

在常規(guī)的再加熱燃燒系統(tǒng)中，燃燒已在0.3ms或更短的時間后點燃，使得燃料可能與燃燒尾氣混合得很少。因此形成了不利的擴散火焰，它導(dǎo)致不可接受的NOx排放。擴散火焰是無空氣預(yù)混合而燃燒的火焰。燃燒所需的氧以及所有其他的空氣成分?jǐn)U散越過火焰邊緣到火焰內(nèi)，因此越向火焰核內(nèi)的火焰的供氧就越差且因此燃料燃燒更緩慢。?

與此相反，通過根據(jù)本發(fā)明的再加熱燃燒系統(tǒng)，作為可見的火焰前鋒的替代實現(xiàn)了不發(fā)光的燃燒，該燃燒也已知為溫和燃燒、無色燃燒或體積燃燒，且該燃燒特別是低污染的。氣體在其剪切梯度高于臨界剪切梯度的區(qū)域內(nèi)為自燃而與尾氣混合，且僅在對流地運輸?shù)狡渲屑羟刑荻鹊闹档陀谂R界剪切梯度值的區(qū)域內(nèi)時才點燃。實現(xiàn)了大體積的火焰區(qū)，其中燃燒近似均勻地進行。通過合適地選擇燃料氣體的組成，可以進一步實現(xiàn)很稀薄的燃燒，這最終導(dǎo)致在次級燃燒尾氣內(nèi)的例如NOx或CO的有害排放成分的量很低。?

根據(jù)本發(fā)明的解決方案的重要的參數(shù)是束相對于參考系統(tǒng)的速度。參考系統(tǒng)可以是靜止的燃燒室，特別是當(dāng)所要噴入到的燃燒尾氣緩慢地流動時，使得燃燒尾氣的速度可忽略。如果所要噴入到的熱氣也較快移動，則參考系統(tǒng)可選擇為與包圍了束的燃燒尾氣一起移動的參考系統(tǒng)。則燃料氣體噴入燃燒尾氣的速度優(yōu)選是相對于與燃燒尾氣一起移動的參考系統(tǒng)的。聲速在此合適地視作從噴嘴出來的未燃燒的含有燃料的燃料混合物(在下文中也簡稱為燃料氣體)的聲速，它取決于燃料氣體的溫度和壓力。燃料氣體可以因此與束一起噴入燃燒尾氣內(nèi)，該束的速度至少為燃料氣體內(nèi)的聲速的0.2倍。?

只要聲速的頻率相關(guān)性決定了擴散效應(yīng)，那么其值就可考慮為數(shù)百赫茲。噴入速度可以在束中間測量，或在束的整個截面或截面的部分上平均地測量。?