專利名稱：用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題總體涉及燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明的一個或多個方面涉及預(yù)混裝置，以在燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器中燃燒之前對燃料、氧化劑、稀釋劑、其它氣體混合物、或者其任何組合進(jìn)行預(yù)混。
背景技術(shù)：
在燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)中，燃料和空氣在系統(tǒng)的燃燒器中燃燒，以產(chǎn)生高溫、高壓工作氣體。渦輪將通過渦輪葉片的工作氣體的膨脹轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，所述機(jī)械能接著能夠用于做有用功，例如，發(fā)電。眾所周知，提高燃燒器的反應(yīng)區(qū)域中的溫度能夠提高燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的效率。同樣眾所周知，氮氧化物(NOx)的形成隨著燃燒器中的峰值溫度增加。干低NOx (DLN)燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)通過以下方式使不期望的NOx的形成最少化在燃燒之前對燃料和空氣進(jìn)行預(yù)混， 使得燃燒區(qū)域中的溫度分層(stratif ication)顯著減少以降低峰值溫度，并且使得燃燒器內(nèi)的溫度場盡可能的均勻。對于高級DLN燃燒器開發(fā)而言，主要限制中的一個限制是燃燒動態(tài)現(xiàn)象，即燃燒操作期間與聲學(xué)相關(guān)的動態(tài)不穩(wěn)定性。高動態(tài)幅值通常是由燃燒室內(nèi)的溫度場中的波動(熱釋放)和壓力振蕩造成的。這種高動態(tài)現(xiàn)象能夠影響發(fā)動機(jī)的硬件壽命和系統(tǒng)可操作性，從而導(dǎo)致例如機(jī)械疲勞和熱疲勞的問題，進(jìn)而導(dǎo)致硬件損壞、系統(tǒng)效率低、不期望的火焰熄滅(blowout)、以及危及排放性能。已經(jīng)進(jìn)行了多種嘗試來減輕燃燒動態(tài)現(xiàn)象，以便防止燃燒性能的劣化。通常，工業(yè)燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒系統(tǒng)中的基本方法包括被動控制和主動控制。被動控制指使用燃燒器硬件設(shè)計特征和特性來減少動壓振蕩或熱釋放水平、或者同時減少動壓振蕩和熱釋放水平。另一方面，能夠通過引入壓力或溫度波動(受到適當(dāng)控制)以調(diào)節(jié)熱釋放與壓力振蕩之間的耦合、從而減小燃燒動態(tài)的幅值來實現(xiàn)主動控制。已知當(dāng)熱釋放和壓力波動同相位時燃燒動態(tài)現(xiàn)象加劇。因此，減輕動態(tài)現(xiàn)象的常見解決方案的特征在于對燃燒器中的熱釋放和壓力波動去相位(dephasing)。用于解決燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器中的一些動態(tài)關(guān)注問題的一種代表性裝置是諧振器。然而，其應(yīng)用已經(jīng)被限于通過完全或純吸收(pure absorption)聲能來衰減高頻(即大于1000Hz)不穩(wěn)定性。此夕卜，諧振器的安裝伴隨著空氣管理，所述空氣管理對于用于低排放性能的預(yù)混設(shè)計而言有時是不期望的。因此，期望提供一種預(yù)混裝置，所述預(yù)混裝置使燃燒動態(tài)現(xiàn)象最小化，同時保持低排放特性，而不會引入純粹動態(tài)緩解(pure dynamics-mitigation)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個非限制性方面涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置。該裝置包括多個非旋流元件，所述多個非旋流元件圍繞預(yù)混裝置的面的外周分布。每個非旋流元件都布置成在預(yù)混物被輸送至燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器以用于燃燒之前對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混。該裝置還包括旋流組件，該旋流組件基本位于預(yù)混裝置的所述面的中心處，以便被多個非旋流元件包繞。該旋流組件布置成在流體被輸送至燃燒器之前干擾流體的流動。該旋流組件包括多個旋流葉片。預(yù)混物包括燃料和氧化劑，并且被旋流組件干擾的流體包括氧化劑或預(yù)混物。本發(fā)明的另一個非限制性方面涉及一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置。該裝置包括一個或多個非旋流元件，所述一個或多個非旋流元件圍繞預(yù)混裝置的面分布。每個非旋流元件都布置成在預(yù)混物被輸送至燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器以用于燃燒之前對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混。該裝置還包括一個或 多個旋流組件，所述一個或多個旋流組件圍繞預(yù)混裝置的所述面分布。每個旋流組件都布置成在流體被輸送至燃燒器之前干擾流體的流動。每個旋流組件都包括多個旋流葉片。預(yù)混物包括燃料和氧化劑，并且被每個旋流組件干擾的流體包括氧化劑或預(yù)混物。


通過下文示例性實施例的詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的這些和其它特征將得到更好的理解，在附圖中圖I示出了示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的橫截面；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)混裝置；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)混裝置；圖4和圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的燃料噴嘴，該燃料噴嘴使用具有罩的旋流組件；圖6和圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例的預(yù)混裝置；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)混裝置，該預(yù)混裝置具有作為非旋流元件的微型混合器；圖9和圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步的實施例的微型混合器的橫截面；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)混裝置，該預(yù)混裝置具有作為非旋流元件的富含催化劑的、稀薄燃燒噴嘴；以及圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的預(yù)混裝置，該預(yù)混裝置具有作為非旋流元件的扇形噴嘴(sector nozzle)。
具體實施例方式對燃?xì)鉁u輪機(jī)燃燒器的預(yù)混裝置進(jìn)行描述。所述裝置實現(xiàn)了低動態(tài)現(xiàn)象，但很少地至沒有犧牲低排放性能。至少部分地由于該新穎的預(yù)混裝置所實現(xiàn)的低動態(tài)現(xiàn)象/效果，能夠維持或增加燃燒器硬件的操作壽命。圖I示出了示例性燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的橫截面。系統(tǒng)10包括壓縮機(jī)11和燃燒器14。燃燒器14包括壁16以限定燃燒室12。一個或多個預(yù)混噴嘴110延伸穿過壁16、并且進(jìn)入燃燒室12。燃料進(jìn)口 21向預(yù)混裝置110供給燃料，燃料在燃燒之前與來自壓縮機(jī)11的壓縮空氣預(yù)混。更一般而言，可以說燃料與氧化劑預(yù)混。稀釋劑、其它氣體混合物、以及其任何組合也能夠與燃料和氧化劑預(yù)混并且進(jìn)入燃燒室12，混合物在燃燒室12處被點燃以形成高溫、高壓工作氣體。渦輪30將來自燃燒器14的工作氣體的熱能(所述熱能使軸31旋轉(zhuǎn))轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。盡管示出了單個燃燒器14，但是渦輪機(jī)系統(tǒng)能夠包括多個燃燒器。在非限制性的方面中，旋流技術(shù)和非旋流技術(shù)同時用于對燃料、氧化劑、稀釋劑、其它氣體混合物、以及其組合進(jìn)行預(yù)混。圖2示出了預(yù)混裝置110的非限制性實施例，該預(yù)混裝置110可以用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)10對燃料、氧化劑、稀釋劑、其它氣體混合物、或者其任何組合進(jìn)行預(yù)混。具體而言，示出了預(yù)混裝置110的面向燃燒室12的面210。在附圖中，面210示為圓形。然而，該面的形狀并不限于此一該面的形狀能夠是三角形 、正方形、矩形、橢圓形等。預(yù)混裝置110包括一個或多個非旋流元件220。非旋流元件220在將燃料和氧化劑混合物輸送至燃燒室12之前對燃料和氧化劑進(jìn)行預(yù)混。除了燃料和氧化劑，非旋流元件220還可以對稀釋劑、其它氣體混合物、或者其任何組合進(jìn)行預(yù)混。為了便于參考，短語“預(yù)混物”將用于指代燃料和氧化物連同待預(yù)混的零(含量的)或多種液體、零(含量的)或多種稀釋劑、以及零(含量的)或多種其它氣體混合物。換句話說，除了燃料和氧化劑，預(yù)混物還能夠包括液體、稀釋劑、和氣體混合物的任何組合。稀釋劑可以/能夠是惰性的。此外，一些氣體混合物可以/能夠部分或全部發(fā)生反應(yīng)。盡管圖2中示出多個非旋流元件220,但是非旋流元件220的數(shù)量也能夠少至一個。此外，盡管非旋流元件220示為圓形，但是其形狀并不限于此。例如，如圖3所示，非旋流元件220可以呈矩形。當(dāng)具有多個非旋流元件220時，能夠具有形狀(例如，圓形、三角形、矩形、多邊形等)的混合以及尺寸的混合，并且尺寸和形狀不必彼此對應(yīng)。也就是說，形狀相似的元件不必具有相似的尺寸，并且尺寸相似的元件不必具有相似的形狀。再次參照圖2，預(yù)混裝置110還包括一個或多個旋流組件230 (圖2中僅示出一個旋流組件230)。由于同時利用旋流組件或多個旋流組件230以及非旋流元件或多個非旋流元件220，預(yù)混裝置110還可以被稱作“混合型(hybrid)”。每個旋流組件230都可以包括旋流葉片232和包繞旋流葉片232的罩234。罩234由虛線示出，以表示罩234是任選的。同樣，盡管旋流組件230示為圓形，但是其形狀并不限于此，S卩，旋流組件230能夠具有任何形狀(例如，圓形、三角形、矩形、多邊形等)。旋流組件230的尺寸也不受限制。這表示罩234也能夠具有任何形狀和尺寸。在流體被輸送至燃燒室12之前，旋流組件230干擾流體——氧化劑、燃料、稀釋齊U、其它氣體混合物、或者其組合的流動。盡管未示出，但是旋流葉片232可以任選地設(shè)置有從其輸送燃料的一個或多個燃料噴射端口。通過罩234，旋流組件230能夠用作旋流燃料噴嘴(也稱作旋流噴嘴(swozzle))—以對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混。無論具有或不具有罩234，旋流葉片232都能夠干擾流動，以增加或加強(qiáng)從非旋流元件220離開的均勻的反應(yīng)物、氧化齊U、和稀釋劑混合物。圖4和圖5示出了燃料噴嘴的示例，該燃料噴嘴使用具有罩的旋流組件，即旋流噴嘴。在圖4中，燃料噴嘴包括進(jìn)口流動調(diào)節(jié)器(IFC) 126、旋流噴嘴230、和從旋流組件230延伸的罩延伸部134?？諝饣蜓趸瘎┩ㄟ^IFC126進(jìn)入旋流噴嘴。IFC126包括位于外側(cè)直徑處的穿孔圓柱外壁128和位于上游端部處的穿孔端帽130。氧化劑通過端帽130和圓柱外壁128中的穿孔進(jìn)入IFC126。參照圖5，示例性旋流組件包括葉片(在該附圖中標(biāo)記為140)和設(shè)置在葉片140之間的輪輻(spokes) 142。每個輪輻142都能夠包括任何數(shù)量的噴射端口(標(biāo)記為144)，以用于將燃料噴射到通過葉片打旋的氧化劑中。再次參照圖2，盡管示出了單個旋流組件230，但是完全可以構(gòu)想預(yù)混裝置110能夠包括任何數(shù)量的旋流組件230,所述任何數(shù)量的旋流組件230中的一些、都不或全部都可以包括罩234。在包括罩234的那些旋流組件230中，一些旋流組件230可以對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混，即，一些旋流組件可以是旋流噴嘴。無論任何特定的旋流組件230是否為旋流噴嘴，組件230都可以具有不同的形狀和尺寸，并且所述形狀和尺寸不必彼此對應(yīng)。在圖2中，圓形旋流組件230基本位于面210的中心處并且被圓形的非旋流元件220包繞。盡管這可能是旋流組件230優(yōu)選的位置和幾何形狀，但是不應(yīng)當(dāng)將其理解為構(gòu)成限制。的確，情況可能與圖2相反，即，一個或多個非旋流元件220能夠被一個或多個旋流組件230包繞。這種相反的預(yù)混裝置的示例示于圖6中。圖6中的預(yù)混裝置110包括被多個旋流組件230包繞的非旋流元件220，所述多個旋流組件230中的每一個都能夠是旋流噴嘴、或者不是旋流噴嘴。然而，代替由多個旋流組件230包繞非旋流元件220的情況，單個旋流噴嘴230能夠如圖7所示地包繞非旋流元件220。 所提供的示例到目前為止證明了預(yù)混裝置110能夠包括任何數(shù)量和任何形狀的非旋流元件220、任何數(shù)量和任何形狀的旋流組件230，并且非旋流元件220和旋流組件230可以以任何方式分布在面210上。此外，盡管未示出，但是非旋流元件220和旋流組件230可以在火焰?zhèn)壬暇哂胁煌那秩氩?intrusion),即，非旋流元件220和旋流組件230不必沿軸向方向共用相同的端板/端平面(end plane)。當(dāng)具有多個非旋流元件220時，其相對于彼此具有不同的侵入部。當(dāng)具有多個旋流組件230時，情況是相同的。對于本說明書的大部分情況而言，以多少有點規(guī)律的方式分布在預(yù)混裝置110的圓形面210上的、具有相似侵入部的圓形旋流組件230和非旋流元件220將示為示例。然而，應(yīng)當(dāng)牢記，除非通過其它方式具體提出，否則所公開的本發(fā)明的范圍并不受到所示示例的限制。有規(guī)律的布置的一個示例是這樣的預(yù)混裝置110 :該預(yù)混裝置110包括包繞旋流組件230的多個非旋流元件220，多個非旋流元件220圍繞預(yù)混裝置110的面210的外周分布，旋流組件230基本位于面210的中心處。每個非旋流元件220都能夠在將預(yù)混物輸送至燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)10的燃燒器14之前對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混。旋流組件230能夠包括多個旋流葉片232，以在將流體輸送至燃燒器14之前干擾流體的流動，所述流體能夠包括氧化劑或預(yù)混物。旋流組件230能夠為旋流噴嘴。在上述的有規(guī)律布置的示例中，表明了預(yù)混裝置110包括“一個”旋流組件230。這不應(yīng)當(dāng)被理解為表示“僅有一個”旋流組件。相反，除非通過其它方式聲明，否則這應(yīng)當(dāng)被理解為表示“至少一個”。的確，除非通過其它方式聲明，否則術(shù)語“一個”應(yīng)當(dāng)一般被理解為表示“至少一個”。圖8示出了本發(fā)明的有規(guī)律地布置的預(yù)混裝置實施例。如圖可見，預(yù)混裝置110包括被六個管束320包繞的旋流組件230。管束320對應(yīng)于非旋流元件220。圖9更詳細(xì)地示出了示例性管束320的橫截面。如圖可見，管束320包括多個預(yù)混微型管410，所述多個預(yù)混微型管410通常分組或連接，使得管束320可以像單個燃料噴嘴一樣起作用。在圖9的示例性管束320中，殼體430通常用于對預(yù)混微型管410進(jìn)行分組或連接。預(yù)混物能夠在每個微型管410中進(jìn)行預(yù)混，預(yù)混物能夠被噴射。管束320還可以被稱作微型混合器320。任選地，每個微型混合器320都可以包括一個或多個諧振器440。微型混合器320允許大火焰保持裕量(a large flame holding margin)、非常低的排放、以及廣的MWI范圍操作。微型管410、殼體430、以及諧振器440全部示為圓形，但是像非旋流元件220和旋流組件230 —樣，管束320的元件410、430、440的形狀和尺寸并不限于此。此外，能夠具有任何數(shù)量的諧振器440，包括也可以完全沒有諧振器440。此外，諧振器440不必居中。的確，對組成管束320的各元件的分布具有很少的限制，甚至沒有限制。如圖10所示，可以具有其它的管束構(gòu)造，其中管束320包括多個矩形微型管410。應(yīng)當(dāng)理解，其構(gòu)造并不限于圖9和圖10所示的那些構(gòu)造。 再次參照圖8，圖示實施例中的旋流組件230是中心定位的旋流噴嘴。但是像上文所提示的，本發(fā)明并不限于此。盡管這種規(guī)律的布置可能是優(yōu)選的，但是旋流組件230不必中心定位。此外，旋流組件230不必包括罩234。此外，多個旋流組件230可以每個都設(shè)置有或不設(shè)置有罩234。再次重復(fù)，對旋流組件230和管束320的數(shù)量具有很少限制甚至沒有限制，并且對其幾何形狀同樣具有很少限制甚至沒有限制。此外，管束320在幾何形狀、微型管計數(shù)、微型管尺寸、諧振器計數(shù)、諧振器尺寸等方面不必相同。圖11示出了本發(fā)明的另一個有規(guī)律地布置的預(yù)混裝置實施例。如圖可見，預(yù)混裝置110包括非圓形旋流組件230和對應(yīng)于非旋流元件的六個富含催化劑的、稀薄燃燒(RCL)噴嘴(rich-catalytic, lean burn nozzles)520。在這個特定情況中，RCL噴嘴520呈梯形，但是其形狀不限于此。顧名思義，預(yù)混物通過催化劑，以提高稀薄火焰穩(wěn)定性(lean flamestability)。每個RCL噴嘴520都包括位于梯形殼524內(nèi)的一個或多個管道522。為了使混亂(clutter)最小化，未示出燃料噴射孔和燃料噴射端口。假設(shè)預(yù)混物沿垂直于附圖所示平面的方向在殼524的內(nèi)部和管道522的外部流動。預(yù)混物還可以在旋流組件230內(nèi)流動。管道522和殼524加厚著色/設(shè)置陰影，以表示暴露于預(yù)混物的表面一管道522的外部表面和殼524的內(nèi)部表面一包覆有催化材料，例如鉬或鈀。任選地，管道522可以用于承載冷卻劑。盡管殼524在圖11中示為梯形，但是可以構(gòu)想為其它形狀。同樣，盡管有規(guī)律的布置可能是優(yōu)選的，但是殼524的幾何形狀不必相同。即使其幾何形狀相似，殼524仍然能夠具有不同尺寸。此外，盡管附圖中示出了單個中心定位的非圓形旋流組件230，但是完全可以設(shè)計為圍繞預(yù)混裝置的面分布的具有不同形狀的多個旋流組件，所述多個旋流組件具有或不具有同樣能夠呈不同形狀的罩。圖12示出了本發(fā)明的另一個有規(guī)律地布置的預(yù)混裝置實施例。如圖可見，預(yù)混裝置110包括非圓形旋流組件230和扇形噴嘴(sector nozzles) 620。在該特定情況中，對應(yīng)于非旋流元件的扇形噴嘴620的數(shù)量為六個，但是這并不構(gòu)成限制。如圖可見，每個扇形噴嘴620都設(shè)置有可以開孔的板622，板622形成有預(yù)混物從其流出的孔口 624的陣列。應(yīng)當(dāng)不足為奇的是，完全可以構(gòu)想或設(shè)計出預(yù)混裝置110的多種變型。預(yù)混裝置110能夠包括任何數(shù)量的非旋流元件220和任何數(shù)量的旋流組件230。盡管應(yīng)當(dāng)具有至少一個非旋流元件220和至少一個旋流組件230，但是非旋流元件220和旋流組件230的數(shù)量不必通過任何方式彼此對應(yīng)。非旋流元件220和旋流組件230可以以任何方式圍繞預(yù)混裝置110的面210分布，并且非旋流元件220和旋流組件230的火焰?zhèn)壬系那秩氩恳部梢园l(fā)
生變化。旋流組件230能夠具有任何形狀和尺寸，并且其形狀和尺寸不必彼此對應(yīng)。在旋流組件230中，能夠存在具有罩234的任何數(shù)量(包括零)的旋流組件230和不具有罩234的任何數(shù)量(包括零)的旋流組件230。非旋流元件220也能夠具有任何形狀和尺寸，并且其形狀和尺寸不必彼此對應(yīng)。在非旋流元件220中，能夠具有任何數(shù)量的微型混合器320(包括零)、RCL噴嘴520 (包括零)和扇形噴嘴620 (包括零)。這些并不是非旋流元件220僅有的示例。微型混合器320不必全部相同。例如，一些微型混合器320可以包括諧振器440、而其它微型混合器320可以不包括諧振器440。RCL噴嘴520不必全部相同，例如，一些RCL噴嘴520可以承載冷卻劑、并且其它RCL噴嘴520可以不承載冷卻劑。同樣地，扇形噴嘴620不必全部相同。本發(fā)明預(yù)混裝置的各種方面的非窮盡的優(yōu)點列表包括低燃燒動態(tài)現(xiàn)象、低排放、 加強(qiáng)的稀薄火焰保持裕量、以及廣的MWI操作范圍。本說明使用示例對本發(fā)明進(jìn)行了公開(其中包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明(其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行所包含的任何方法)。本發(fā)明的可專利范圍通過權(quán)利要求進(jìn)行限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其它的示例。如果這種其它的示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這種其它的示例包括與權(quán)利要求的字面語言沒有實質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件，則期望這些其它的示例落入權(quán)利要求的范圍中。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置，所述預(yù)混裝置包括 多個非旋流元件，所述多個非旋流元件圍繞所述預(yù)混裝置的面的外周分布，每個非旋流元件都布置成在預(yù)混物被輸送至所述燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器以用于燃燒之前對所述預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混；以及 旋流組件，所述旋流組件基本位于所述預(yù)混裝置的所述面的中心處，以便被所述多個非旋流元件包繞，所述旋流組件布置成在流體被輸送至所述燃燒器之前干擾所述流體的流動，并且所述旋流組件包括多個旋流葉片， 其中所述預(yù)混物包括燃料和氧化劑，并且被所述旋流組件干擾的所述流體包括所述氧化劑或所述預(yù)混物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述多個非旋流元件包括一個或多個微型混合器， 每個微型混合器都包括多個通常連接的微型管，并且 所述預(yù)混物在每個微型管中進(jìn)行預(yù)混。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個微型混合器進(jìn)一步包括諧振器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述多個非旋流元件包括一個或多個扇形噴嘴，并且 每個扇形噴嘴都包括板，所述板形成有孔口的陣列，所述預(yù)混物從所述孔口流出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述旋流組件進(jìn)一步包括設(shè)置在所述多個旋流葉片上的燃料噴射端口，從所述燃料噴射端口輸送所述燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述旋流組件是旋流噴嘴，所述旋流噴嘴包括包繞所述多個旋流葉片的罩。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個非旋流元件具有與所述旋流組件不同的位于火焰?zhèn)壬系那秩氩俊?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，除了所述燃料和所述氧化劑，所述預(yù)混物還包括液體、稀釋劑、和氣體混合物的任何組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述多個非旋流元件包括一個或多個富含催化劑的、稀薄燃燒(RCL)噴嘴， 每個RCL噴嘴都包括由殼封閉的一個或多個管道， 催化材料粘結(jié)至所述殼的內(nèi)表面、所述一個或多個管道的外表面、或者同時粘結(jié)至所述殼的內(nèi)表面和所述一個或多個管道的外表面；并且 所述預(yù)混物在所述殼的內(nèi)部和所述一個或多個管道的外部流動。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個RCL噴嘴布置成在所述一個或多個管道中承載冷卻劑。
11.一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置，所述預(yù)混裝置包括 一個或多個非旋流元件，所述一個或多個非旋流元件圍繞所述預(yù)混裝置的面分布，每個非旋流元件都布置成在預(yù)混物被輸送至所述燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器以用于燃燒之前對所述預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混；以及 一個或多個旋流組件，所述一個或多個旋流組件圍繞所述預(yù)混裝置的所述面分布，每個旋流組件都布置成在流體被輸送至所述燃燒器之前干擾所述流體的流動，并且每個旋流組件都包括多個旋流葉片， 其中所述預(yù)混物包括燃料和氧化劑，并且被每個旋流組件干擾的所述流體包括所述氧化劑或所述預(yù)混物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述一個或多個非旋流元件包括一個或多個微型混合器， 每個微型混合器都包括多個通常連接的微型管，并且 所述預(yù)混物在每個微型管中進(jìn)行預(yù)混。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個微型混合器進(jìn)一步包括諧振器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置， 其特征在于，所述一個或多個非旋流元件包括一個或多個扇形噴嘴，并且 每個扇形噴嘴都包括板，所述板形成有孔口的陣列，所述預(yù)混物從所述孔口流出。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個旋流組件進(jìn)一步包括設(shè)置在所述多個旋流葉片上的燃料噴射端口，從所述燃料噴射端口輸送所述燃料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述至少一個旋流組件是旋流噴嘴，所述旋流噴嘴包括包繞所述多個旋流葉片的罩。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個非旋流元件具有與至少一個旋流組件不同的位于火焰?zhèn)壬系那秩氩俊?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置，其特征在于，除了所述燃料和所述氧化劑，所述預(yù)混物還包括液體、稀釋劑、和氣體混合物的任何組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的預(yù)混裝置，其特征在于，所述一個或多個非旋流元件包括一個或多個富含催化劑的、稀薄燃燒(RCL)噴嘴， 每個RCL噴嘴都包括由殼封閉的一個或多個管道， 催化材料粘結(jié)至所述殼的內(nèi)表面、所述一個或多個管道的外表面、或者同時粘結(jié)至所述殼的內(nèi)表面和所述一個或多個管道的外表面，并且 所述預(yù)混物在所述殼的內(nèi)部和所述一個或多個管道的外部流動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的預(yù)混裝置，其特征在于，至少一個RCL噴嘴布置成承載所述一個或多個管道中的冷卻劑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的預(yù)混裝置，其包括圍繞預(yù)混裝置的面的外周的非旋流元件以及基本位于該面的中心處的旋流組件。非旋流元件在預(yù)混物被輸送至燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)的燃燒器之前對預(yù)混物進(jìn)行預(yù)混。旋流組件在流體被輸送至燃燒器之前干擾流體的流動。預(yù)混物包括燃料和氧化劑，并且被旋流組件干擾的流體包括氧化劑或預(yù)混物。
文檔編號F23R3/16GK102901122SQ20121026516
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者吳春陽, D.W.西蒙斯, M.J.休斯, J.D.貝里 申請人:通用電氣公司