无活塞燃烧器的制作方法

本发明涉及燃烧器并且尤其涉及无活塞燃烧器。

背景技术：

1、燃气涡轮机燃烧系统常规地以稳定且连续的方式运行。压缩机向燃烧器提供连续的空气流。在燃烧器内，燃料被添加到空气流中，并随之被点火。由于需要驱动助燃空气通过燃烧器，因此燃烧室的总压力损失约为3-5％。压力损失表现为涡轮机入口处的压力降低，减损了涡轮机生成机械功率的能力，因此降低了燃气涡轮机的总热效率。

2、燃气涡轮机公司在提高效率方面付出了很多努力，以减少燃料消耗和二氧化碳(co2)排放；用于提高燃气涡轮机效率的主要方法是通过以下来进行：通过增加总压力比并通过有针对性的冷却来实现较高的涡轮机入口温度，以及通过开发对高温环境具有较高耐性的材料，此外通过优化压缩机和涡轮机部件的空气动力学效率。

3、新的且雄心勃勃的中长期目标已经确立，以满足减轻会造成气候改变的排放的需求。燃气涡轮机效率提高的递增式发展开始呈现收益递减的渐近式发展，并且可能表明需要寻找发电和效率提高的替代性方法。为了提高燃气涡轮机的总体竞争力，必须找到一种技术，该技术绕过常规燃气涡轮机工艺所受到的设计限制并使得能够在效率方面产生阶跃变化。

4、人们普遍认识到，通过使用能够增大在同一时间时的温度和工作流体的压力的燃烧器取代常规燃气涡轮机的燃烧器，在效率方面的阶跃变化是可能的。该原理称为恒定体积燃烧或压力增益燃烧。这种过程的已知理想化是汉弗莱循环以及阿特金森循环。众所周知，基于严格的热力学原理，这种热引入模式优于普通燃气涡轮机中使用的布雷顿或焦耳式循环。如果两个循环都从相同状态开始热引入，则由通过使用压力增益燃烧系统来减少由熵产积分表示的不可逆效能损失，为效率提高提供了坚实的基础。因此，更多的工作潜力被引入涡轮机，表现为涡轮机可用的总压力比增大。

5、由于其众所周知的热力学优势，压力增益燃烧已经被研究了数十年。许多有成就的公司和研究机构在努力寻找可行的方案。最近，有多种方法试图利用压力增益燃烧的潜力，其中大多数试图运用爆轰，但没有真正的突破。通常，失败是由于压力增益不足，或机械无法承受爆轰的破坏性。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种消除或减轻本发明的背景技术段落中所公开的缺点的装置。本发明的目的是通过无活塞燃烧器来实现的，该无活塞燃烧器在根据本发明的一些实施方式中公开。本发明的优选实施方式在本发明的另一些实施方式中公开。

2、本发明基于燃烧室中输入物的偏心对准的构思，该对准可以在无活塞燃烧器中产生自保持流型。

3、本发明的装置的优点是在燃烧器内产生流型并且即使在开放输出的情况下压力也可以升高。通过本发明的优化了热释放速度的装置，可以实现显著的压力增益。

技术特征：

1.一种无活塞燃烧器(100)，所述无活塞燃烧器(100)包括用于空气和燃料的至少一个输入通道(33、34、43、44、63)、输出通道(15)和第一燃烧室(10)，其中，所述至少一个输入通道是由阀(31、32、41、42、61)控制的，其特征在于，所述至少一个输入通道中的一个或更多个输入通道具有偏心对准，所述偏心对准被配置成产生偏心输入空气流，从而在所述第一燃烧室(10)内形成燃料-空气混合物的自保持流型(91、92)。

2.根据权利要求1所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述自保持流型包括第一流分量(91)和第二流分量(92)，所述第二流分量相对于所述第一流分量(91)成非平行角度，以用于增大燃烧传播的速度。

3.根据权利要求1或2所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述偏心输入流具有至少0.1且至多0.3的比率e/r，其中，e是所述第一燃烧室(10)的中心与所述至少一个输入通道(33、34、43、44、63)中的所述一个或更多个输入通道的对准线之间的距离(51、52)，并且其中，r是所述第一燃烧室的中心与所述第一燃烧室的外壁的内表面之间的距离(53)。

4.根据权利要求2或3所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述第一燃烧室(10)的几何形状有利于通过所述第一燃烧室的内部形状来维持所述第一流分量和所述第二流分量，所述内部形状基本上是以下中之一：环形、球形和柱形。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，输出通道(15)始终向所述第一燃烧室(10)开放。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述无活塞燃烧器是爆燃燃烧器。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述无活塞燃烧器还包括由空气阀(41、42)控制并具有偏心对准的空气通道(43、44)，所述空气通道被配置成将空气或燃料-空气混合物供应到所述第一燃烧室(10)中以用于在所述第一燃烧室(10)内维持所述第一流分量(91)和所述第二流分量(92)。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，燃料在所述至少一个输入通道(33、34、43、44、63)中的一个或更多个输入通道内与空气混合以产生燃料-空气混合物。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述无活塞燃烧器包括预燃烧室(12)，所述预燃烧室的容积小于所述第一燃烧室(10)的容积，其中，所述预燃烧室(12)在所述第一燃烧室(10)的周向部上形成腔。

10.根据权利要求9所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述预燃烧室(12)的容积至多是所述第一燃烧室(10)的容积的10％。

11.根据权利要求9所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述预燃烧室(12)具有半开放构造，其中，从将所述预燃烧室(12)与所述第一燃烧室(10)连接的开口，能够看到所述预燃烧室(12)的内壁中的每个点。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，通路(14)将所述第一燃烧室(10)连接至第二燃烧室(11)，以及所述第二燃烧室(11)被连接至所述输出通道(15)。

13.根据权利要求1至12中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述第二燃烧室(11)的容积大于所述第一燃烧室(10)的容积的四分之一，但小于所述第一燃烧室(10)的容积的三倍。

14.根据权利要求1至11中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述输出通道(15)将所述第一燃烧室连接到压力波充电器。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的无活塞燃烧器(100)，其中，所述无活塞燃烧器包括至少一个空气输入通道(43、44)，所述至少一个空气输入通道被配置成输入初始空气速度为至少0.2马赫的空气射流。

技术总结公开了一种无活塞燃烧器(100)。该无活塞燃烧器包括用于空气和燃料的至少一个输入通道(33、34、43、44、63)、输出通道(15)和第一燃烧室(10)。至少一个输入通道(33、34、43、44、63)是由阀(31、32、41、42、61)控制的。所述至少一个输入通道(33、34、43、44、63)中的一个或更多个输入通道具有偏心对准，该偏心对准被配置成产生偏心输入空气流，从而在第一燃烧室(10)内形成燃料‑空气混合物的自保持流型(91、92)。技术研发人员：蒂莫·艾瑞玛,海基·萨米能受保护的技术使用者：芬诺能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5