[发明专利]用于包括有孔火焰保持器的燃烧器的燃料喷嘴组件

说明书

背景技术

燃烧系统在整个社会广泛使用。人们一直在努力提高燃烧系统的效率并减少燃烧系统的有害排放。

发明内容

在一个实施例中，燃烧系统包括燃料喷嘴、氧化剂供应和有孔火焰保持器。燃料喷嘴被配置成经由至少一个燃料孔口喷射燃料流形式的燃料。氧化剂供应被配置成在燃料喷嘴附近输出氧化剂流形式的氧化剂。有孔火焰保持器被设置在离燃料喷嘴和氧化剂源的一距离处，并且被取向成接收来自燃料喷嘴和氧化剂供应的混合的燃料和氧化剂。有孔火焰保持器被配置成在有孔火焰保持器处于操作温度时保持混合的燃料和氧化剂的燃烧反应。燃料喷嘴由在宽度上从喷嘴基部朝喷嘴端部减小的锥形顶端限定，其中宽度上的减小限制了靠近燃料喷嘴的燃料和氧化剂的混合。

根据一个实施例，燃烧器系统包括有孔火焰保持器和燃料喷嘴组件。有孔火焰保持器具有输入面、与输入面相对的输出面以及多个穿孔。这些穿孔被布置在输入面与输出面之间。每个穿孔被布置成在输入面处接收燃料和氧化剂混合物的一部分，并且可在有孔火焰保持器处于操作温度时支撑燃烧反应。燃料喷嘴组件包括锥形燃料喷嘴，而锥形燃料喷嘴又包括翼部(airfoil section)和燃料孔口。翼部具有被布置成基本上垂直于气流方向的环形结构。翼部还具有在气流方向上取向的锐后缘(acute trailing edge)。燃料孔口沿着锐后缘布置。

根据另一个实施例，燃烧器系统包括有孔火焰保持器和一个或多个锥形燃料喷嘴。有孔火焰保持器被布置成接收分别来自燃料源和氧化剂源的燃料和氧化剂的混合物。锥形燃料喷嘴各自具有从附接区域向针形顶端渐缩的周向对称主体。针形顶端朝向有孔火焰保持器取向，并且所述一个或多个锥形燃料喷嘴中的至少一者被结构化为产生对于流过的氧化剂而言不大于约0.6的旋流数。这限制了靠近相应锥形燃料喷嘴形成热再循环涡流。

根据一个实施例，用于操作燃烧器系统的方法包括预热有孔火焰保持器，并且经由结构输送氧化剂和燃料，所述结构限制了靠近至少一个主燃料喷嘴形成燃料和氧化剂混合涡流。氧化剂以氧化剂流的形式输送到有孔火焰保持器。燃料经由来自至少一个主燃料喷嘴的燃料输送孔口的燃料流而输送到有孔火焰保持器，其中燃料流与至少靠近至少一个主燃料喷嘴的氧化剂流相邻。主燃料喷嘴具有包括锐后缘或尖端的锥形结构，并且该锥形结构限制了靠近主燃料喷嘴生成燃料和空气涡流。

根据一个实施例，用于操作燃烧器系统的方法包括将氧化剂和燃料输送到有孔火焰保持器。氧化剂经由氧化剂管道输送，而燃料经由锥形燃料喷嘴输送，其中该锥形燃料喷嘴具有一个或多个成角度的燃料孔口。燃料由成角度的燃料孔口进行涡旋。燃料喷嘴可包括接合从氧化剂管道流过喷嘴的氧化剂的氧化剂涡旋特征。

附图说明

图1为根据一个实施例的包括有孔火焰保持器的燃烧器系统的简化图。

图2A和图2B为根据一个实施例的包括有孔火焰保持器的燃烧器系统的简化透视图。

图3为根据一个实施例的图1和图2的有孔火焰保持器的一部分的侧面剖面图。

图4为根据一个实施例的流程图，示出了用于操作包括图1、图2和图3的有孔火焰保持器的燃烧器系统的方法。

图5A为根据一个实施例的用于燃烧器系统的燃料喷嘴组件的简化顶视图。

图5B为根据一个实施例的图5A的燃料喷嘴组件的剖面侧透视图。

图6A为根据一个实施例的用于燃烧器系统的燃料喷嘴的简化侧视图。

图6B-图6D为根据一个实施例的用于燃烧器系统的燃料喷嘴变型的侧透视图。

图6E为根据一个实施例的用于燃烧器系统的燃料喷嘴的简化侧视图。

图7为根据一个实施例的流程图，示出了用于加热包括图1、图2和图3的有孔火焰保持器的燃烧器系统的方法。

图8为根据一个实施例的流程图，示出了用于预热包括图1、图2和图3的有孔火焰保持器的燃烧器系统的方法。

图9为根据一个实施例的流程图，示出了用于预热包括图1、图2和图3的有孔火焰保持器的燃烧器系统的方法。

图10A和图10B分别示出了具有燃料旋流结构的燃料喷嘴的侧视图和顶视图。

图11A和图11B示出了具有氧化剂涡旋特征的燃料喷嘴的侧视图。

图12为燃烧器系统的侧视图，该燃烧器系统包括具有燃料旋流结构的燃料喷嘴以及具有氧化剂旋流特征的氧化剂管道。

图13示出了将燃料和氧化剂输送到有孔火焰保持器的方法。

具体实施方式