专利名称：燃烧方法和装置的制作方法
该申请要求申请日为2004年5月19日、发明名称为“燃烧方法和装置”、序列号为60/572,541的未决美国临时申请，和申请日为2004年12月30日、发明名称为“燃烧方法和装置”、序列号为60/640,687的未决美国临时申请的优先权。
发明内容
在本发明的第一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道和排灰口。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的流体通道。排灰口提供与外容器的内部体积连通的流体通道。所述方法还包括以下述方式将燃料和氧气引入到燃烧装置中的步骤，即，燃料和氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋。此外，所述方法包括至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气的步骤。燃料和氧气的燃烧产生气态和固态反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物的步骤。从内管道排放的反应产物具有固态反应产物与气态反应产物的第一质量比。更进一步地，所述方法包括通过排灰口的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物的步骤。从排灰口排放的反应产物具有固态反应产物与气态反应产物的第二质量比。固态反应产物与气态反应产物的第二质量比大于固态反应产物与气态反应产物的第一质量比。
在本发明的另一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道和护罩。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。护罩以下述方式至少部分地围绕外容器，即，在护罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定第二流体通道。所述方法还包括以下述方式将燃料和氧气引入到燃烧装置中的步骤，即，燃料和氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋，和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气的步骤。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法还包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。更进一步地，所述方法包括以下述方式使流体通过第二流体通道的步骤，即，冷却外容器的第一纵向延伸壁。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道和外罩。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。外罩以下述方式至少部分地围绕外容器，即，在外罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定至少一个第二流体通道。第二流体通道围绕外容器的第一纵向延伸壁螺旋地延伸。所述方法还包括使氧气通过第二流体通道并进入外容器的内部体积和将燃料引入到外容器的内部体积中的步骤。另外，所述方法包括至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气的步骤。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法还包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道和燃料入口管道。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。燃料入口管道限定与外容器的内部体积连通的第二流体通道。所述方法进一步包括以下步骤以下述方式将氧气引入到燃烧装置中，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；以下述方式加热在燃料入口管道的第二流体通道中的液态油，即，导致至少一些液态油蒸发并由此转化成油蒸汽；将油蒸汽从燃料入口管道排放到外容器的内部体积中，和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧油和氧气。油和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道和透气衬套。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。透气衬套以与内管道间隔开的方式至少部分地被定位于内管道内使得大体环形的第二流体通道存在于内管道和透气衬套之间。所述方法进一步包括以下步骤将燃料和氧气引入到外容器的内部体积中，和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气。燃料和氧气的燃烧生成反应产物。另外，所述方法包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。更进一步地，所述方法包括以下述方式迫使气态物质从第二流体通道通过透气衬套进入第一流体通道的步骤，即，限制内管道吸收的热量。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器、内管道、供给流体入口和燃料入口。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。供给流体入口限定与外容器的内部体积流体连通的第二流体通道。燃料入口包括环形圈，该环形圈包括环形流体沟槽和多个开口。每个开口径向向内并且在环形沟槽和供给流体入口的第二流体通道之间形成流体路径。所述方法也包括以下步骤将含氧流体引入到供给流体入口中，和以下述方式将燃料从环形圈的环形流体沟槽通过燃料入口的环形圈的开口引入到供给流体入口的第二流体通道中，即，燃料与含氧流体在供给流体入口中混合。此外，所述方法包括以下步骤以下述方式将燃料和氧气从供给流体入口引入到外容器的内部体积中，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器和内管道。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道至少部分地被定位在外容器的内部体积内并且提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道。所述方法进一步包括以至少50英尺/秒的流速和以下述方式将氧气引入到外容器的内部体积中的步骤，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内和围绕内管道涡旋。此外，所述方法包括以下步骤将燃料引入到外容器的内部体积中，和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。
在本发明的又一方面，一种方法包括提供燃烧装置的步骤。所述燃烧装置包括外容器和内管道。外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。内管道至少部分地被定位在外容器的内部体积内并且提供与外容器的内部体积连通的流体通道。所述方法进一步包括以至少50英尺/秒的流速和以下述方式将氧气引入到外容器的内部体积中的步骤，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内并围绕内管道涡旋。此外，所述方法包括以下步骤将燃料引入到外容器的内部体积中，和至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物的步骤。更进一步地，所述方法包括提供涡轮和发生器的步骤。涡轮包括可操作地连接到发生器的转子并且所述方法进一步包括利用这样的反应产物旋转转子并由此驱动发生器的步骤。
在本发明的又一方面，一种燃烧装置包括外容器、内管道和护罩。外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。外容器进一步具有前端和后端。后端与前端纵向间隔开。外容器的至少一部分是可透气的。内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道。进入端口被定位在外容器的前端和后端之间。第一流体通道延伸通过外容器的后端。护罩包括第二纵向延伸壁，该第二纵向延伸壁以间隔开的方式界定外容器的第一纵向延伸壁，并在护罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定第二流体通道。
在本发明的又一方面，一种燃烧装置包括外容器、内管道和至少一个螺旋流体通道。外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。外容器进一步具有前端和后端。后端与前端纵向间隔开。内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道。进入端口被定位在外容器的前端和后端之间。第一流体通道延伸通过外容器的后端。螺旋流体通道与外容器的内部体积流体连通并且螺旋围绕中心轴线。外容器的第一纵向延伸壁径向地位于螺旋流体通道和中心轴线之间。
在本发明的又一方面，一种燃烧装置包括外容器、内管道和环形透气衬套。外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。外容器进一步具有前端和后端。后端与前端纵向间隔开。内管道界定中心轴线并包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道。进入端口被定位在外容器的前端和后端之间。第一流体通道延伸通过外容器的后端。透气衬套以间隔方式至少部分地被定位在内管道内，从而相对于中心轴线在透气衬套和内管道之间径向地形成环形流体通道。
在本发明的又一方面，一种燃烧装置包括外容器、内管道、供给流体入口和燃料入口。外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁。外容器进一步具有前端和后端。后端与前端纵向间隔开。内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道。进入端口被定位在外容器的前端和后端之间。第一流体通道延伸通过外容器的后端。供给流体入口限定与外容器的内部体积连通的第二流体通道。燃料入口包括环形圈，该环形圈包括环形流体沟槽和多个开口。每个开口径向向内并且在环形沟槽和供给流体入口的第二流体通道之间形成流体路径。
其他特征和优点将部分是显而易见的和部分在下文中指出。
图1是利用根据本发明的燃烧装置的旋转式热力发动机系统的示意图，所述系统包括压缩机、蓄热器、燃烧装置和涡轮。
图2是图1的系统的纵向剖视图。
图3是图1和2的系统的燃烧装置的纵向剖视图。
图4是图3的燃烧装置沿着图3的线4-4的平面获得的剖视图。
图5是根据本发明的燃烧装置的另一实施例的纵向剖视图。
图6是燃烧装置的又一实施例的纵向剖视图。
图7是图6中所示的燃烧装置的透视图，并且显示其外罩被去除的情况。
图8是与燃烧装置结合使用的根据本发明的另一方面的燃料入口的透视图。
在所有的若干附图中相应的参考字符标示相应的部分。
具体实施例方式
参考附图，尤其参考图1和2，本发明的第一实施例采用系统的形式，该系统整体上大体由参考数字20标示。系统20包括压缩机22、蓄热器24、燃烧装置26、涡轮28和发生器29。压缩机22优选地为二级中间冷却增压器并且适于通过蓄热器24将加压空气输送到燃烧装置26。涡轮28包括转子30并且燃烧装置26适于将燃料转化成热能，该热能用于至少部分地转动涡轮的转子。
参考图3和4，燃烧装置26优选地包括外容器40和内管道42。外容器40优选地包括沿着通常标示为轴线X-X的中心轴线延伸的第一纵向延伸壁44。外容器40的第一纵向延伸壁44优选地包括大体圆柱形部分46和大体截头圆锥形部分48，并且当垂直于中心轴线X-X观察时横截面优选地为环形。外容器40的第一纵向延伸壁44也优选地包括具有贯穿其中形成的多个较小的孔(在图中不可见)的Inconel支承壁，由此使第一纵向延伸壁的至少一部分可透气，并且可以包括附着到支承壁的内表面以提供绝热的多孔陶瓷泡沫材料(附图中总的由点图案表示)。另外，应当理解的是外容器40的第一纵向延伸壁44可以形成为透气陶瓷的单个均质部件或者可以以另外方式使其可透气。外容器40进一步包括前端50和后端52。外容器40的后端52与前端50纵向间隔开。外容器40的前端50优选地包括与中心轴线X-X轴向对准的排灰口54。
内管道42优选地包括前进入端口60、后排放端口62和第二纵向延伸壁64，并且至少部分地被定位在外容器40内。第二纵向延伸壁64大体沿着中心轴线X-X在进入端口60和排放端口62之间延伸并且优选地与外容器40的第一纵向延伸壁44同轴。与第一纵向延伸壁44类似，第二纵向延伸壁64可以包括绝热层并且当垂直于中心轴线X-X观察时横截面优选地为环形。第二纵向延伸壁64具有相对于第一纵向延伸壁44径向向内间隔开的至少一个前纵向部分66。第二纵向延伸壁64界定流体通道68，该流体通道从进入端口60到排放端口62延伸通过内管道42。如图3所示，进入端口60被定位在外容器40的前端50和后端52之间并且与外容器的前后两端间隔开。内管道42优选地向后延伸超出外容器40的后端52，使得内管道的排放端口62定位在外容器的后端的后面。然而，应当理解的是，内管道42可以完全在外容器40内而不脱离该发明的范围。
外容器40和内管道42至少部分地限定前燃烧区70和后流体通道72。前燃烧区70至少部分地由外容器40的第一纵向延伸壁44界定和限定并且被限定为在内管道42的进入端口60的前面。后流体通道72大体为环形并且被限定为在内管道42的进入端口60的后面并且径向地在第一纵向延伸壁44和第二纵向延伸壁64之间。后流体通道72和前燃烧区70彼此直接流体连通。优选地，内管道42的进入端口60与外容器40的前端50向后间隔一段距离，该距离大于第一纵向延伸壁44的内表面的最大直径。
燃烧装置30进一步包括至少一个切向供给流体入口74、至少一个燃料入口76和一个或多个点火器78。切向供给流体入口74延伸通过外容器40并且适于和被配置成将流体排放到在内管道42的进入端口60和外容器40的后端52之间的后流体通道72中。流体入口74的横截面优选地为圆形并且也适于和被配置成使得通过流体入口引入到后流体通道72中的至少一些流体沿着螺旋路径围绕第二纵向延伸壁64涡旋(例如在图4中观察时沿逆时针方向)。此外，流体入口74的中心线可以向前和向后倾斜以便以下述方式将流体引入到后流体通道中，即，流体具有指向前燃烧区70的速度分量。然而，流体入口74的中心线可以可选地垂直于中心轴线X-X。流体入口74的位置以及后流体通道72和前燃烧区70的组合形状导致通过流体入口引入的流体在燃烧装置26的后流体通道和前燃烧区中具有均匀的类龙卷风效应。另外，尽管在附图中仅仅显示了一个流体入口，多个流体入口74可以绕中心轴线X-X沿圆周间隔布置，以保证外容器40内均匀和一致的涡旋。燃料入口76被配置成和适于将燃料(未显示)引入到前燃烧区70中。在燃烧装置的该特定实施例中，燃料入口76被配置成和适于将这种燃料注入到位于后流体通道72上游的切向供给流体入口74中，由此将燃料间接引入到前燃烧区70中。可以是火花塞，火焰杆，电热塞，电弧点火器，火舌式点火器或任何其他合适机构的点火器78适于当起动点火燃烧时在燃料通过切向供给流体入口74时给燃料点火。当起动燃烧之后，不需要使用点火器78。在该配置中，燃烧装置26适于使燃料和氧气在后流体通道72上游的流体入口76中混合并开始燃烧并且在后流体通道72和前燃烧区70内进一步混合以及燃烧燃料和氧气的混合物。
燃烧装置26进一步包括具有第三纵向延伸壁82的护罩80，第三纵向延伸壁大体沿着中心轴线X-X延伸并且相对于垂直于中心轴线X-X的平面优选地具有圆形横截面。第三纵向延伸壁82以间隔方式界定外容器40的第一纵向延伸壁44并且与其大体同心。第三纵向延伸壁82的后端84优选地刚性连接到外容器40的后端52。护罩80的第三纵向延伸壁82的前端86以类似于外容器40的第一纵向延伸壁44的截头圆锥形部分48的方式优选地径向向内逐渐变细。外容器40的排放端口54优选地纵向延伸通过护罩80的第三纵向延伸壁82的前端86。优选地，第三纵向延伸壁82的前端86逐渐变细到它以下述方式与外容器40的排放端口54接合的程度，即，护罩80径向地支承外容器40的第一纵向延伸壁44的前端50，但是第一纵向延伸壁的前端可以相对于护罩的第三纵向延伸壁的前端轴向地移动。切向供给流体入口74延伸通过护罩80的第三纵向延伸壁82并且优选地焊接到其上。护罩80也优选地包括延伸通过第三纵向延伸壁82的前端86的进口88。进口88与在外容器40和护罩80之间延伸的流体通道90流体连通。更进一步地，火焰传感器92优选地附着到护罩80并且延伸通过护罩和外容器40的第一纵向延伸壁44进入到前燃烧区70中。
如上所述，该特定燃烧装置26特别适于与如图1和2中所示的旋转式热力发动机系统20结合使用。再次参考图1和2，系统20的涡轮34优选地为具有转子和定子的径向流出涡轮。更优选地，涡轮34是在发明名称为“旋转式热力发动机”的美国专利No.6,668,539中描述类型的径向流出涡轮，上述专利被全文结合于此以作参考。涡轮34优选地连接到和带动发生器70以产生电力。然而，应当理解的是，燃烧装置26也有用于结合其他旋转式热力发动机或用在其他应用中，例如强制通风加热系统和熔炉。这就是说，应当理解的是燃烧装置26和在这里描述的燃烧装置的其他实施例的各个方面和操作特性可以不被需要或不是必须需要的，这取决于燃烧装置的特定用途。
在操作期间，燃烧装置26使燃料和含氧供给流体在切向供给流体入口74、后流体通道72和前燃烧区70中混合。另外，燃烧装置26使燃料和含氧流体混合物至少在前燃烧区70中进行燃烧反应以形成燃烧反应产物并使多数这样的燃烧反应产物通过内管道42的流体通道68从燃烧装置向后被排出。优选地，燃烧装置26适于使得至少70％，优选地至少80％，以及更优选地至少90％进入燃烧装置的燃料在前燃烧区70中燃烧。
更具体地，在操作期间，包括氧气的流体以下述方式相对于后流体通道沿大体切向方向通过切向供给流体入口74被泵送或以另外方式被迫入到燃烧装置26中并且进入燃烧装置的后流体通道72，即，至少一些供给流体绕内管道的第二纵向延伸壁64涡旋。当发生该情况时，通过燃料入口76引入的燃料在流体入口74中与供给流体混合。含氧供给流体可以是纯氧、包括氧和氮的组合物的任何混合物和包括氧的任何其他混合物，包括空气。燃料可以是当存在氧时燃烧的任何类型的燃料，例如天然气、汽油、丙烷、#2柴油、#6重柴油、氢气、生物柴油、植物油、粉煤、液化煤泥和本领域中已知的适合与燃烧装置结合使用的任何其他的可燃烧材料。
在被引入到后流体通道62之前并且在燃料与供给流体混合之前，供给流体优选地由压缩机22加压和在蓄热器24中被预加热。供给流体优选地在至少30lbs/in2的绝对压力(psia)下，更优选地在至少50psia的压力下，更加优选地在至少60psia的压力下通过流体入口74被引入到燃烧装置26中。另外，当供给流体通过供给流体入口74被引入时它优选地具有至少800(426℃)的温度。当它通过流体入口74被引入时，供给流体更优选地具有至少与燃料的点燃温度(即物质可以开始持续燃烧的最低温度)一样高的温度。作为例子，如果甲烷被用作燃料并且如果甲烷具有大约1100(600℃)的点燃温度，则当供给流体通过流体入口74被引入时它优选地具有至少1100(600℃)的温度。应当理解的是在超过燃料的点燃温度的温度下引入供给流体减小排放。燃料在被注入到热供给流体流中之前优选地用蒸汽或较冷的供给流体稀释。优选地供给流体以稳定流速通过供给流体入口74被引入到后流体通道72中，燃料也是如此。优选地，当未在使用EGR时，供给流体流速至少是在燃料流速下燃料的理想配比燃烧所需的流速的两倍。也优选地，供给流体以至少300英尺/秒的速度通过流体入口74被引入。然而，在一些情况下更低的流速也许是理想的。虽然如此，为了保证燃烧不会向上游迁移，供给流体流速优选地至少为50英尺/秒。
燃烧装置26的形状和操作有助于在前燃烧区70和后流体通道72中混合燃料和供给流体。最初，通过一个或多个点火器78点燃燃料-氧气混合物。然而，一旦燃烧开始，燃烧一直持续到不再供应燃料和/或氧气。可以通过火焰传感器92监控燃烧。至少一些混合的燃料和供给流体的燃烧反应发生在燃烧区70中。一些混合的燃料和供给流体的燃烧反应也发生在后流体通道62中和一个或多个点火器78的下游。优选地，至少70％(优选地至少80％，更优选地至少90％)进入燃烧装置26中的燃料-空气混合物在前燃烧区70或后流体通道72中燃烧以形成燃烧反应产物。燃烧反应产物然后通过内管道42的流体通道68纵向地向后排放。应当理解的是，结合旋转式热力发动机系统20，被排放反应产物然后优选地用于转动涡轮28的转子30，以由此驱动发生器29。
如上所述，一些涡旋燃料和供给流体的燃烧发生在燃烧区70中并且形成燃烧反应产物。就燃料-氧气混合物中的一些涡旋燃料至少暂时保持未燃烧而言，流动的涡旋性质足够使未燃烧燃料径向地远离中心轴线X-X和导致不太浓的燃烧反应产物径向地朝着中心轴线移动。这用来使进入内管道42的未燃烧燃料量最小化。
由于内管道42的流体通道68的形状，燃烧反应产物(以及任何过量空气)沿着与燃烧区70中的涡旋燃料-氧气混合物相同的圆周方向(例如在图4中观察时沿逆时针)涡旋。优选地，内管道42的进入端口60和流体通道68足够大，使得被排放燃烧反应产物在流体通道中涡旋。更优选地，内管道42的进入端口60的直径至少是外容器40的第一纵向延伸壁44的内表面的直径的一半。燃烧装置26的第一纵向延伸壁44优选地具有4.0英寸的外直径和11.75英寸的长度。内管道42具有2.5英寸的外直径并且其进入端口60与第一纵向延伸壁44的前端50向后纵向地间隔大约6.5英寸。然而，应当理解的是，可以利用其他尺寸和其他比率而不脱离该发明的范围。
外容器40的前端50处的排放端口54充当排灰出口。除了由燃料-氧气混合物的燃烧产生的气态反应产物之外，某些燃料例如煤的燃烧产生固态反应产物。在其他燃烧装置中，这样的固态反应产物常常通过独立的过滤系统从燃烧装置下游的排放流被滤出。然而，在外容器40的前端50处的排放端口54允许至少一部分这样的固态反应产物从前燃烧区70通过其中被排放，而不是通过内管道42的流体通道68被排放。更具体而言，发明人已发现燃烧装置26中流动的涡旋性质用来贴靠着外容器40的第一纵向延伸壁44并朝着外容器的前端50径向向外抽吸固态反应颗粒，并且也用来防止这样的颗粒被抽吸到内管道42的流体通道68中。这导致固态反应产物被迫朝向外容器40的前端50处的排放端口54。外容器40的第一纵向延伸壁44的截头圆锥形部分48的逐渐变细与具有纯圆柱形前燃烧区的类似燃烧装置相比提高了流动涡旋。被迫朝着外容器40的前端50的固态反应产物其后可以由从前燃烧区70被抽吸通过排放端口54的相对少量的溢流流体从燃烧装置26排放。该溢流流体流可以是间歇的或恒定的并且与通过内管道42排放的流量相比优选地较小，使得它一点都不会影响燃烧装置26的总效率。可选地，螺旋钻装置可以用于去除固态反应产物。
燃烧装置26的护罩80用来强制冷却外容器40。优选地气态流体通过进口88被迫进入在外容器40的第一纵向延伸壁44和护罩80的第三纵向延伸壁82之间延伸的流体通道90中。该流体其后通过外容器40的可透气的第一纵向延伸壁44，并且进入前燃烧区70和后流体通道72。优选地，从进口88进入在外容器40的第一纵向延伸壁44和护罩80的第三纵向延伸壁82之间的流体通道90的气态流体从供应给燃烧装置26的流体入口74的流体溢流并且优选地小于通过流体入口74进入后流动通道72中的流体量的百分之三。应当理解的是，通过外容器40的第一纵向延伸壁44的气态流体用来有效地冷却外容器。
护罩80的第三纵向延伸壁82的前端50和外容器40的排放端口54之间的连接的轴向自由性允许外容器膨胀和收缩而不使护罩形变。这增加了燃烧装置26的使用寿命。然而，根据使用的材料和部件的特定配置，护罩80的第三纵向延伸壁82的前端50和外容器40的排放端口54可以彼此轴向固定而不会不利地影响燃烧装置的使用寿命。
优选地，旋转式热力发动机系统20的转子30被配置成和适于沿着与从内管道42的流体通道68排放的涡旋燃烧反应产物相同的方向旋转，以由此使能量损失最小化。从燃烧装置26排放到转子30中的燃烧反应产物和任何过量空气(总称为“流出物”)优选地通过减小流出物速度的涡轮28的散流器94。在离开散流器94之后，在供给流体被引入到燃烧装置26中之前，流出物流过蓄热器24以预加热供给流体。
在燃烧之前预加热供给流体减小了能量浪费。燃料和含氧供给流体的快速混合和在这种混合之前燃料的稀释也减小了NOx排放。发生快速混合是由于供给流体的高涡旋速度和细粉化燃料(其促进了完全燃烧)。由燃烧装置26导致的颗粒物质的离心分离和再燃烧也减小了颗粒物质排放。也用低温燃烧实现了NOx的减小。燃烧装置26的配置提供了近理想配比的燃烧区，接着与较冷空气快速混合以使NOx形成最小化。为了进一步减小NOx形成，不可燃物质，例如蒸汽或液体形式的水甚至是废气，可以加入燃料混合物以用于稀释。水可以与燃料一起注入或与燃料混合以用于稀释，并且燃料混合物可以被预加热，由此在某些情况下在燃料被注入到燃烧装置26中之前分解燃料。而且，燃料的氧化促进了更完全燃烧和降低了NOx形成。燃料特别是诸如生物柴油这样的长碳链燃料的静电充电促进了完全燃烧并降低了NOx。在燃烧空气的上游生成臭氧显著减小了NOx形成。在沼气的情况下，酶雾化可以用于锁定硫和其他非理想化合物以在燃烧之前从气流中沉淀他们。在沼气净化中，氧化、凝结和磁分离也可以用于充分净化气体以保证系统寿命和减小排放。
不同于传统的燃烧室，燃烧装置26被配置成使“光燃烧”(即物质的燃烧由附近燃烧气体直接发出的辐射加热到点燃所导致)最大化。因而，燃烧装置26不必依赖从内管道42辐射的热来加热或点燃沿着后流体通道72通过的气态流体。这样，与外容器40的第一纵向延伸壁44的总长度相比，后流体通道72和内管道42可以具有较短的轴向长度。另外，从燃烧气体发出的辐射频率通常高于由被加热内管道42发出的红外辐射，所以通过被配置成使光燃烧最大化，燃烧装置26可以比传统燃烧室更快地加热和点燃气态流体。而且，如上所述，前燃烧区70内气态流体的高速涡旋作用用来离心地迫使较冷所以更浓的未燃烧物质径向向外远离内管道42的进入端口60。在前燃烧区70中，涡旋未燃烧物质紧邻较热的燃烧和燃烧后物质，由此最终点燃。一旦点燃，气态流体浓度变得更低并且由于被较冷的进入的未燃烧气态流体置换而被迫径向向内。燃烧产物密度的降低起到提高涡旋速度的作用。所有这些导致更完全燃烧并且允许大大减小气态流体通过燃烧装置26花费的时间(传输时间)。气态流体在燃烧装置中的传输时间小于一秒并且燃烧装置实现个位数的NOx排放。
通过燃烧装置26的气态流体的高速度也消除了燃烧装置内的局部热点并且由此提高了燃烧装置的寿命和消除了提供其他手段来防止热点的需要。另外，气态流体的高速度允许预混合的燃料/氧气混合物被供应给燃烧装置而不用关心闪回。因而，燃料和氧气不必通过分离的通道被供应给燃烧室。
燃烧装置26可以实现6∶1的调节比，更典型地为10∶1。使用直径为两英寸的内管道42，燃烧装置26能够在2000华氏温度下工作和生成300,000Btu/hr。
图3和4中所示的燃烧装置26的实施例的改进在图5中被显示并且通常由参考数字26’标示。在该改进实施例的燃烧装置26’中，外容器40的第一纵向延伸壁44是不可渗透的并且护罩80进一步设有出口96。燃烧装置26基本上与图3和4中所示的燃烧装置26相同地工作，区别在于从进口88进入到在外容器40的第一纵向延伸壁44和护罩80的第三纵向延伸壁82之间的流体通道90的气态冷却流体从那里通过出口96被排放，而不是通过通过外容器40的第一纵向延伸壁44。虽然如此，通过流体通道90的这种气态流体用来冷却外容器40的第一纵向延伸壁44。
在图6和7中显示了燃烧装置的又一实施例。该燃烧装置26”大体与以上公开的那些类似并且包括许多相同特征。因而，应当理解的是，图6和7中所示的参考数字与图3-5中所示的、对应于上述燃烧装置的类似方面的那些参考数字相同，并且上面提供的这些方面的描述同等地适用于图6和7中所示的燃烧装置26”。
然而，不同于图3-5所示的燃烧装置，图6和7中所示的燃烧装置26”优选地被特别配置成和适于用作通用热发生器而不是与旋转式热力发动机结合使用。更具体而言，供应给该燃烧装置26”的供给流体优选地未被预加热并且优选地在远远低于上述燃烧装置的压力下被供应。
或许图6和7中所示的燃烧装置26”与上述燃烧装置的最明显差异在于供给流体被提供到后流体通道72中的方式。特别地，燃烧装置26”包括外罩100，该外罩包括大体沿着中心轴线X-X延伸并且优选地与外容器40”的第一纵向延伸壁44”同轴的第四纵向延伸壁102。第四纵向延伸壁102优选地大体为圆柱形并且与燃烧装置26”的护罩80”径向向外间隔开。外罩100还包括两个螺旋肋104，它们螺旋围绕中心轴线X-X并且从护罩80”径向地延伸到外罩100的第四纵向延伸壁102，由此在第四纵向延伸壁和护罩之间产生两个大体螺旋形流体通道106。多个流体入口管108优选地限定每个均与螺旋流体通道106流体连通的供给流体通道110。为了图解目的，在图7中显示了不带有第四纵向延伸壁102和不带有流体入口管108的燃烧装置26”。螺旋流体通道终止于平圆板112，该平圆板形成外容器40”的后端52”和护罩80”的后端84”。供给流体入口114在每个螺旋流体通道106的后端处延伸通过护罩80”的第三纵向延伸壁82”和外容器40”的第一纵向延伸壁44”。每个供给流体入口114由此在螺旋通道106中的一个和后流体通道72之间形成流体路径。
燃烧装置26”的该实施例还包括优选地在燃烧装置的平圆板112后面螺旋围绕内管道42”的一对螺旋缠绕燃料供给管116。每个燃料供给管116具有前端118，该前端优选地延伸通过燃烧装置26”的平圆板112并且终止于后流体通道72”中。这样，应当理解的是，燃料供给管116提供流体路径以用于将燃料从燃料源直接引入到燃烧装置26”的后流体通道72”中。燃料供给管116优选地由导电金属形成并且每个燃料供给管优选地具有连接到其上以用于使电流通过一部分燃料供给管的一对间隔开地电引线120。应当理解的是，燃料供给管116的外表面优选地涂有不导电材料以防止电力从一个燃料供给管传递到另一个，或者从燃料供给管传递到燃烧装置26”的内管道42。如下面所解释的，电引线120的目的是使电流通过燃料供给管116以由此加热燃料供给管和通过其中的燃料。
燃烧装置26”还进一步包括第二燃料入口122，该第二燃料入口延伸通过外罩100、护罩80”和外容器40”以用于将燃料直接引入到前燃烧区70”中。类似地，燃烧装置26”包括火焰杆124，该火焰杆延伸通过外罩100，护罩80”，和外容器40”，并且进入前燃烧区70”。
更进一步地，燃烧装置26”优选地包括位于内管道42”内的环形透气衬套126。透气衬套126优选地沿着内管道42”的至少一部分长度纵向地延伸并且优选地与内管道径向向内间隔开，使得在内管道和透气衬套之间产生大体环形流体通道128。另外，流体入口130在燃烧装置26”的平圆板112的后面延伸通过内管道42”的第二纵向延伸壁64”并且与内管道和透气衬套126之间的流体通道128流体连通。
图6和7中所示的燃烧装置26”的一般操作类似于图3-5中所示的燃烧装置。然而，确实存在操作差异。一种这样的差异在于被引入到燃烧装置26”中的供给流体用于冷却部分燃烧装置。特别地，供给流体最初通过位于燃烧装置的前端的流体入口管108进入燃烧装置26”。供给流体然后进入螺旋流体通道106并且朝着燃烧装置26”的后端螺旋前进。尽管单个流体入口管108可以用于将供给流体引入到燃烧装置26”中，应当理解的是，利用多个流体入口管108将更均匀和平衡的流体流提供到螺旋流体通道106中。应当理解的是，流体入口管108可以以一对一的方式可操作地连接到螺旋流体通道106，使得通过任何一个流体入口管引入的供给流体将仅仅进入一个螺旋流体通道。当供给流体在螺旋流体通道106中向后行进时，通过对流发生从护罩80”到供给流体的热传递。这减小了护罩80”的工作温度，最终也减小了外容器40”的工作温度。也应当理解的是，燃烧装置26”不一定需要包括护罩，当没有护罩时，螺旋肋将优选地从外容器40的第一纵向延伸壁44延伸到燃烧装置26”的外罩100，所以螺旋流体通道106将由外容器而不是由护罩部分地缠绕。
当螺旋流体通道106向后延伸时，螺旋流体通道的横截面面积优选地稍稍减小。这优选地通过当螺旋肋104向后延伸时减小他们的螺距而实现。这导致当供给流体沿着螺旋流体通道106移动时供给流体流速加速并且限制和阻止了闪回。当供给流体进入外容器40时这也帮助保持一致的供给流体流速。一旦到达靠近燃烧装置26”的后端处的平圆板112，供给流体流过在螺旋流体通道106的后端的供给流体入口114并且进入燃烧装置26”的外容器40内的后流体通道72”。大体三角形的供给流体入口114便于平滑和均匀流动。应当理解的是，螺旋流体通道106中供给流体流的螺旋移动性质导致供给流体以涡旋方式围绕内管道42”被引入到燃烧装置26”的外容器内的后流体通道72”中。
不同于图3-5中所示的燃烧装置，燃料在与含氧供给流体混合之前直接被引入到图6和7的燃烧装置26”的外容器40”中。传统的流体入口管可以用于该目的。然而，上述燃烧装置26”的燃料供给管116被特别配置成和适于与燃油的燃烧结合使用并且相对于基本燃料管入口具有多个优点。特别地，燃料供给管116被配置成和适于在将燃油和水的混合物排放到燃烧装置26”的外容器40”中之前汽化这种混合物。这通过在燃料供给管的前端118的上游加热至少部分燃料供给管116来进行。优选地利用加热燃料供给管116的这些部分的两种方法。加热每个燃料供给管116的一种方法是在燃料供给管的电引线120上施加电压。这导致电流通过燃料供给管并且燃料供给管的电阻导致生热。另外，由于部分燃料供给管116围绕燃烧装置26”的内管道42被卷绕，从内管道辐射的热被传递到燃料供给管。应当理解的是，可以通过改变通过燃料供给管的电流来控制燃料供给管116的温度。另外，应当理解的是，利用从内管道42”传递的热来加热燃料供给管116减小了将燃料供给管加热到其预期温度所需的电流量。
当油和水的混合物通过燃料供给管时，混合物被加热并且至少一些水和油汽化。然后混合物优选地被排放到与延伸通过外容器的供给流体入口114邻近的外容器40”内的后流体通道72”中。其后，混合物与通过供给流体入口114被引入到后流体通道72”中的含氧供给流体混合。燃料混合物在其被引入到外容器40”中之前的汽化状态大大促进了外容器内燃料混合物与含氧供给流体的混合。
为了帮助稳定燃烧装置26”内的燃烧和维持燃烧装置的前燃烧区70”内的燃烧，燃料也可以通过第二燃料入口122直接被引入到前燃烧区中。这保证了可燃烧燃料围绕前燃烧区70”内的火焰杆124流动并且在其中燃烧。应当理解的是，与任何其他主燃料入口例如上述的燃料供给管116相比，这可以通过通过第二燃料入口122引入相对少量的燃料来实现。
内管道42”内的透气衬套126用来冷却内管道的第二纵向延伸壁64”。特别地，从供给流体源的溢流通过延伸通过内管道42”的第二纵向延伸壁64”的流体入口130被引入到在内管道42”和透气衬套126之间的环形流体通道128中。这种溢流流体然后通过透气衬套126并且进入内管道42”的流体通道68”，由此将热传递远离内管道的第二纵向延伸壁64”。
在本发明的另一方面，提供了一种专用燃料入口以在燃烧装置中在燃料被引入到供给流体入口的地方改善燃料和供给流体混合，例如图3-5中所示的燃烧装置的情况。在图8中专用燃料入口200被显示在大体管状供给流体入口202中。通常，燃料入口200包括上游燃料输送管204和环形圈206。上游燃料输送管204延伸通过管状供给流体入口202的壁208并且连接到环形圈206。环形圈206包括与上游燃料输送管204的流体通道212流体连通的环形沟槽210。环形圈206也包括提供环形沟槽210和供给流体入口202的流体通道216之间的流体连通的多个开口214。开口214优选地绕环形圈206的圆周均匀间隔布置并且优选地垂直面对供给流体入口202的中心轴线。
在使用中，燃料通过上游燃料输送管204的流体通道212被泵送或以另外方式被迫使或被抽吸到环形圈的环形沟槽中。燃料然后通过环形圈206的多个开口214被引入到供给流体入口202的流体通道216中。开口214垂直于通过供给流体入口202的含氧流体流径向向内地引导燃料并且由此促进燃料和含氧供给流体的混合。另外，燃料入口200的该配置和操作通过在供给流体入口202的整个横截面上更均匀地分配燃料促进了燃料的汽化(当非气态燃料被燃烧时)。
尽管根据前述内容参考具体实施例描述了本发明，应当理解的是，包含在以上描述中的或显示在附图中的所有特征希望被理解成示例性的而不是限定性的，在不脱离由以下权利要求限定的本发明的范围的情况下可以理解本发明的各种改进和变化。因而，应当可以理解其他可能的变型和改进。
此外，应当理解的是，当在权利要求中或在本发明的优选实施例的以上描述中引入本发明的元件时，术语“包含”，“包括”和“具有”应当是开放式的，表示可能存在除了所列元件以外的附加元件。类似地，术语“部分”应当被理解成表示合格的物品或元件的一些或所有。
权利要求
1.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道和排灰口，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的流体通道，所述排灰口提供与外容器的内部体积连通的流体通道；以下述方式将燃料和氧气引入到燃烧装置中，即，燃料和氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧产生气态和固态反应产物；通过内管道的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物，从内管道排放的反应产物具有固态反应产物与气态反应产物的第一质量比；和通过排灰口的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物，从排灰口排放的反应产物具有固态反应产物与气态反应产物的第二质量比，固态反应产物与气态反应产物的第二质量比大于固态反应产物与气态反应产物的第一质量比。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过排灰口从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物在一段时期间歇地发生，而在该段时期通过内管道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些气态和固态反应产物是连续的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固态反应产物与气态反应产物的第二质量比至少比固态反应产物与气态反应产物的第一质量比大十倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固态反应产物与气态反应产物的第二质量比至少比固态反应产物与气态反应产物的第一质量比大50倍。
5.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道和护罩，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述护罩以下述方式至少部分地围绕外容器，即，在护罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定第二流体通道；以下述方式将燃料和氧气引入到燃烧装置中，即，燃料和氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物；和使流体通过第二流体通道，从而冷却外容器的第一纵向延伸壁。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将沿着第二流体通道通过的至少一部分流体排放到外容器的内部体积中并且其后通过内管道的第一流体通道排放到外容器的内部体积之外的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以下述方式发生提供燃烧装置的步骤，即，第一纵向延伸壁是可渗透的，并且将沿着第二流体通道通过的至少一部分流体排放到外容器的内部体积中的步骤包括通过可渗透第一纵向延伸壁排放沿着第二流体通道通过的至少一部分流体。
8.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道和外罩，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述外罩以下述方式至少部分地围绕外容器，即，在外罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定至少一个第二流体通道，所述第二流体通道围绕外容器的第一纵向延伸壁螺旋地延伸；使氧气通过第二流体通道并进入外容器的内部体积；将燃料引入到外容器的内部体积中；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，以下述方式发生提供燃烧装置的步骤，即，当第二流体通道围绕外容器的第一纵向延伸壁螺旋地延伸时，第二流体通道地横截面面积减小，从而当氧气通过第二流体通道时通过第二流体通道的氧气速度增加。
10.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道和燃料入口管道，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述燃料入口管道限定与外容器的内部体积连通的第二流体通道；以下述方式将氧气引入到燃烧装置中，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；以下述方式加热燃料入口管道的第二流体通道中的液态油，即，使至少一些液态油蒸发并由此转化成油蒸汽；将油蒸汽从燃料入口管道排放到外容器的内部体积中；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧油和氧气，所述油和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，以下述方式发生提供燃烧装置的步骤，即，外容器具有纵向地彼此间隔的前端和后端，并且内管道包括定位在外容器的前端和后端之间的前进入端口并且从进入端口延伸到外容器的后端，并且以下述方式发生将油蒸汽从燃料入口管道排放到外容器的内部体积中的步骤，即，油蒸汽从外容器的第一纵向延伸壁和内管道之间的流体入口管道并向内管道的进入端口的后面被排放。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，加热在燃料入口管道的第二流体通道中的液态油的步骤包括使电流通过至少一部分流体入口管道。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，加热在燃料入口管道的第二流体通道中的液态油的步骤包括将热从内管道传递到流体入口管道。
14.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道和透气衬套，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述透气衬套以与内管道间隔的方式至少部分地被定位内管道内使得大体环形的第二流体通道存在于内管道和透气衬套之间；将燃料和氧气引入到外容器的内部体积中；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物；和以下述方式迫使气态物质从第二流体通道通过透气衬套并进入第一流体通道，即，限制内管道吸收的热量。
15.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器、内管道、供给流体入口和燃料入口，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道提供与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述供给流体入口限定与外容器的内部体积流体连通的第二流体通道，所述燃料入口包括环形圈，该环形圈包括环形流体沟槽和多个开口，每个开口径向向内并且在环形沟槽和供给流体入口的第二流体通道之间形成流体路径；将含氧流体引入到供给流体入口中；以下述方式将燃料从环形圈的环形流体沟槽通过燃料入口的环形圈的开口引入到供给流体入口的第二流体通道中，即，燃料与含氧流体在供给流体入口中混合；以下述方式将燃料和氧气从供给流体入口引入到外容器的内部体积中，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内涡旋；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的第一流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物。
16.一种方法，包括提供燃烧装置，所述燃烧装置包括外容器和内管道，所述外容器具有限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述内管道至少部分地定位在外容器的内部体积内并且提供与外容器的内部体积连通的流体通道；以至少50英尺/秒的流速和以下述方式将氧气引入到外容器的内部体积中，即，氧气在燃烧装置的外容器的内部体积内并围绕内管道涡旋；将燃料引入到外容器的内部体积中；至少部分地在燃烧装置的外容器的内部体积内燃烧燃料和氧气，所述燃料和氧气的燃烧生成反应产物；通过内管道的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放至少一些反应产物。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括提供涡轮和发生器的步骤，所述涡轮包括可操作地连接到发生器的转子，所述方法更进一步地包括利用通过内管道的流体通道从燃烧装置的外容器的内部体积排放的至少一些反应产物旋转转子并由此驱动发生器。
18.一种燃烧装置，包括外容器、内管道和护罩，所述外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述外容器进一步具有前端和后端，后端与前端纵向间隔开，所述外容器的至少一部分是可透气的，所述内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述进入端口被定位在外容器的前端和后端之间，所述第一流体通道延伸通过外容器的后端，所述护罩包括第二纵向延伸壁，该第二纵向延伸壁以间隔方式界定第一纵向延伸壁使得在护罩和外容器的第一纵向延伸壁之间限定第二流体通道。
19.一种燃烧装置，包括外容器、内管道和至少一个螺旋流体通道，所述外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述外容器进一步具有前端和后端，后端与前端纵向间隔开，所述内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述进入端口被定位在外容器的前端和后端之间，所述第一流体通道延伸通过外容器的后端，所述螺旋流体通道与外容器的内部体积流体连通并且螺旋围绕中心轴线，所述外容器的第一纵向延伸壁径向地在螺旋流体通道和中心轴线之间。
20一种燃烧装置，包括外容器、内管道和环形透气衬套，所述外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述外容器进一步具有前端和后端，后端与前端纵向间隔开，所述内管道界定中心轴线和包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述进入端口被定位在外容器的前端和后端之间，所述第一流体通道延伸通过外容器的后端，所述透气衬套以间隔方式至少部分地被定位在内管道内使得相对于中心轴线在透气衬套和内管道之间径向地形成环形流体通道。
21.一种燃烧装置，包括外容器、内管道、供给流体入口和燃料入口，所述外容器包括大体沿着中心轴线延伸并且限定外容器的内部体积的第一纵向延伸壁，所述外容器进一步具有前端和后端，后端与前端纵向间隔开，所述内管道包括进入端口并且至少部分地限定通过进入端口与外容器的内部体积连通的第一流体通道，所述进入端口被定位在外容器的前端和后端之间，所述第一流体通道延伸通过外容器的后端，所述供给流体入口限定与外容器的内部体积连通的第二流体通道，所述燃料入口包括环形圈，该环形圈包括环形流体沟槽和多个开口，每个开口径向向内并且在环形沟槽和供给流体入口的第二流体通道之间形成流体路径。
全文摘要
一种方法，包括提供具有外容器和内管道的燃烧装置。外容器具有限定内部体积的第一壁。内管道至少部分地被定位在内部体积中并且提供与其连通的流体通道。所述方法进一步包括以下述方式将氧气引入到内部体积中，即，氧气在内部体积内并围绕内管道涡旋。此外，所述方法包括将燃料引入到内部体积中和至少部分地在其中燃烧燃料和氧气。燃料和氧气的燃烧生成反应产物并且所述方法进一步包括通过内管道的流体通道从内部体积排放至少一些反应产物。
文档编号F23C5/32GK101027522SQ200580021212
公开日2007年8月29日 申请日期2005年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者A·施洛特, P·G·兰霍斯特 申请人:创新能量公司