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1、(10)申请公布号 CN 102822601 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 2 6 0 1 A *CN102822601A* (21)申请号 201180018758.2 (22)申请日 2011.03.08 10159747.4 2010.04.13 EP F23R 3/00(2006.01) F23M 99/00(2006.01) (71)申请人西门子公司 地址德国慕尼黑 (72)发明人 G.布拉特 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人薛峰 (54) 发明名称 衰减燃烧室内压力振荡的谐振装置和操作燃 烧布置结构的。
2、方法 (57) 摘要 本发明描述了一种用于衰减燃烧室（330）内 的压力振荡的谐振装置（101，301），该谐振装置 包括：充有气体的容器（102，302）；所述容器中 的开口（106，306）；和适于产生火焰的加热元件 （103，303），其中火焰被设置成加热所述容器中的 气体。所述谐振装置被包括于燃烧布置结构中， 所述燃烧布置结构还包括限定了用于燃烧燃料的 燃烧空间的燃烧室（330），其中所述容器连接到 所述燃烧室，使得所述容器的内部通过所述开口 （306）与所述燃烧空间连通，其中所述谐振装置具 有的谐振频率等于正常负载条件下所述燃烧室内 的压力振荡频率。 (30)优先权数据 (85)PC。
3、T申请进入国家阶段日 2012.10.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2011/053426 2011.03.08 (87)PCT申请的公布数 据 WO2011/128158 EN 2011.10.20 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 1/2 页 2 1. 一 种 用 于 衰 减 燃 烧 室 （330） 内 的 压 力 振 荡 的 谐 振 装 置 （101， 301） ， 所 述 谐 振 装 置 包 括 ： 充有气体的容器 （102， 30。
4、2） ； 所述容器中的开口 （106， 306） ； 和 适于产生火焰的加热元件 （103， 303） ， 其中所述火焰被设置成加热所述容器内的所述气体。 2. 根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 谐 振 装 置， 其 中 所 述 加 热 元 件 适 于 利 用 等 离 子 体 辅 助 燃 烧 来产生所述火焰。 3. 根据权利要求 1或 2所述的谐振装置， 其中所述加热元件被配置成产生包括如下流 动气体的火焰， 所述流动气体具有 25 米 / 秒到 500 米 / 秒的速度， 特别是 50 米 / 秒到 300 米 / 秒的速度。 4. 根据权利要求 1-3之一所述的谐振装置， 其中所述加。
5、热元件适于提供 0.01kW到 3kW 的加热功率。 5. 根据权利要求 1-4 中任一项所述的谐振装置， 其中所述加热元件适于产生 500到 3000温度的火焰。 6. 根 据 权 利 要 求 1-5 中 任 一 项 所 述 的 谐 振 装 置， 其 中 所 述 加 热 元 件 包 括 逆 旋 涡 等 离 子体发生器 （203） 。 7. 根 据 权 利 要 求 1-6 中 任 一 项 所 述 的 谐 振 装 置， 其 中 所 述 加 热 元 件 适 于 产 生 等 离 子 体焰炬。 8. 一种燃烧布置结构， 包括 ： 燃烧室 （330） ， 用于限定用于燃烧燃料的燃烧空间 ； 根据权利要求。
6、 1-7 中任一项所述的谐振装置 （301） ， 其 中 所 述 容 器 连 接 到 所 述 燃 烧 室， 使 得 所 述 容 器 的 内 部 通 过 所 述 开 口 （306） 与 所 述 燃 烧空间连通， 其 中 所 述 谐 振 装 置 具 有 的 谐 振 频 率 等 于 正 常 负 载 条 件 下 所 述 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡 频 率。 9. 根据权利要求 8 所述的燃烧布置结构， 进一步包括 ： 压力测量探测器 （337） ， 其测量所述燃烧空间内的压力振荡 ； 温度测量探测器 （111， 311） ， 其测量所述容器内的气体温度 ； 和 控 制 系 统 （109， 30。
7、9） ， 其 适 于 基 于 测 量 的 所 述 燃 烧 空 间 内 的 压 力 振 荡 和 测 量 的 所 述 容器内的温度来控制所述加热元件。 10. 根 据 权 利 要 求 9 所 述 的 燃 烧 布 置 结 构， 其 中 所 述 控 制 系 统 适 于 在 所 述 燃 烧 室 工 作 于 与 正 常 负 载 条 件 不 同 的 条 件 时， 控 制 所 述 加 热 元 件 以 改 变 所 述 容 器 内 的 气 体 温 度， 使 得 燃 烧 空 间 内 压 力 振 荡 的 频 率 等 于 充 有 气 体 的 所 述 容 器 的 谐 振 频 率， 所 述 谐 振 频 率 根 据 所 述 。
8、容器内气体温度的变化而变化。 11. 一种操作燃烧布置结构的方法， 所述方法包括 ： 在由燃烧室限定的燃烧空间中燃烧燃料 ； 通过燃烧的燃料在所述燃烧室内产生压力振荡 ； 利 用 加 热 元 件 产 生 火 焰， 以 加 热 与 所 述 燃 烧 室 连 接 的 容 器 内 的 气 体， 所 述 容 器 的 内 权 利 要 求 书CN 102822601 A 2/2 页 3 部通过所述容器中的开口与所述燃烧室连通 ； 和 对所述燃烧室内的压力振荡进行衰减。 12. 根据权利要求 11 所述的方法， 所述方法进一步包括 ： 使用压力测量探测器测量所述燃烧空间内的压力振荡 ； 使用温度测量探测器测量。
9、所述容器内的气体温度 ； 和 基于测量的压力振荡和测量的温度， 利用控制系统来控制所述加热元件。 13. 根据权利要求 11 或 12 所述的方法， 所述方法进一步包括 ： 控 制 所 述 加 热 元 件， 以 当 所 述 燃 烧 室 工 作 于 与 正 常 负 载 条 件 不 同 的 条 件 时， 改 变 所 述 容 器 内 的 气 体 温 度， 使 得 燃 烧 空 间 内 压 力 振 荡 的 频 率 等 于 所 述 容 器 的 谐 振 频 率， 所 述 谐 振频率根据所述容器内气体温度的变化而变化。 14. 根据权利要求 11-13 中任一项所述的方法， 所述方法进一步包括 ： 以至少每秒。
10、 50的速率增加所述容器内气体的温度。 权 利 要 求 书CN 102822601 A 1/7 页 4 衰减燃烧室内压力振荡的谐振装置和操作燃烧布置结构的 方法 技术领域 0001 本 发 明 涉 及 用 于 衰 减 （ 或 称 抑 制 ） 燃 烧 室 内 压 力 振 荡 的 谐 振 装 置 和 操 作 燃 烧 布 置 结构的方法。 具体地， 本发明涉及用于衰减燃烧室内压力振荡的谐振装置， 该谐振装置可被 调节以衰减如下振荡， 该振荡具有根据燃烧室运行条件的变化而变化的频率。 而且， 本发明 涉 及 操 作 燃 烧 布 置 结 构 的 方 法， 其 包 括 对 燃 烧 室 内 的 如 下 压 。
11、力 振 荡 进 行 衰 减， 该 压 力 振 荡 是对于燃烧室的不同运行条件可调节的。 背景技术 0002 在 燃 烧 室 中， 诸 如 在 燃 气 轮 机 的 燃 烧 室 中， 燃 料 和 压 缩 空 气 的 混 合 物 被 燃 烧。 因 此， 压 缩 空 气 和 燃 料 被 供 应 到 燃 烧 室， 燃 烧 产 物 从 燃 烧 室 排 出， 产 生 物 质 流。 由 于 燃 料 和 压 缩 空 气 的 供 应， 以 及 由 于 燃 烧 产 物 的 排 出， 压 力 振 荡 在 燃 烧 室 内 发 展， 这 可 以 用 压 力 振 荡 频 率来表征。 压力振荡频率可能具体取决于所供应的燃料和。
12、所供应的压缩空气的质量和 /或 流 速， 以 及 取 决 于 排 出 的 燃 烧 室 产 物 的 质 量 和 / 或 流 速， 并 且 还 取 决 于 燃 烧 室 的 几 何 形 状。 典型的压力振荡频率可以在 50Hz 和 1500Hz 的范围内， 特别是在大约 100Hz 左右。 0003 这 些 压 力 振 荡 会 不 利 地 影 响 燃 烧 室 的 工 作， 特 别 是 影 响 包 括 燃 烧 室 在 内 的 燃 气 轮 机 的 运 行。 为 了 衰 减 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡， 已 知 的 是， 在 燃 烧 室 中 附 连 所 谓 的 赫 尔 姆 霍 茨 （Helmhol。
13、tz） 谐振器， 使赫尔姆霍茨谐振器的内部与由燃烧室限定的燃烧空间连通。 0004 由 DE 10 2005 052 881 A1 可知一种包括燃烧室的加热装置， 其中燃烧室连接到 流动通道， 流动通道耦连到赫尔姆霍茨谐振器， 以用于衰减压力振荡。 赫尔姆霍茨谐振器内 包含的气体温度可被改变， 以使赫尔姆霍茨谐振器的工作频率适应燃烧室内的振荡。 0005 EP 0 974 788 A1 公开了一种具有喷嘴布置结构的、 用于衰减流动通道内的振荡 的 赫 尔 姆 霍 茨 谐 振 器， 该 喷 嘴 布 置 结 构 用 于 在 进 入 流 动 通 道 之 前 生 成 空 气 和 液 体 的 混 合 物。
14、。 0006 GB 2,288,660 A 公开了一种用于衰减燃气轮机燃烧室中的热声振动的设备， 其中 赫尔姆霍茨谐振器连接到燃烧室， 用于衰减燃烧室振荡。 此文献还公开了一种控制系统， 其 基 于 测 量 的 燃 烧 室 内 的 两 个 压 力 的 相 位 差 分 别 控 制 用 于 加 热 赫 尔 姆 霍 茨 谐 振 器 内 的 气 体 的加热元件和赫尔姆霍茨谐振器。 0007 已经观察到， 在变化的运行条件下， 燃烧室可能不会满意地工作。 可能需要一种谐 振 装 置， 其 适 于 衰 减 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡， 其 特 别 适 于 燃 烧 室 的 不 同 运 行 条 件。 。
15、特 别 地， 可 能 需 要 一 种 适 于 衰 减 时 间 上 快 速 变 化 的 不 同 频 率 的 压 力 振 荡 的 谐 振 装 置， 并 且 还 可 能 需 要 一种在不同运行条件下操作燃烧布置结构的方法。 发明内容 0008 此需求可通过独立权利要求所述的主题来满足。 本发明的有利实施例由从属权利 要求来描述。 说 明 书CN 102822601 A 2/7 页 5 0009 根 据 一 个 实 施 例， 提 供 了 一 种 用 于 衰 减 燃 烧 室 内 压 力 振 荡 的 谐 振 装 置， 其 中， 该 谐 振 装 置 包 括 ： 充 有 气 体 的 容 器 ； 所 述 容 器。
16、 中 的 开 口 ； 和 适 于 产 生 火 焰 的 加 热 元 件， 其 中 所 述 火焰被设置成加热所述容器中的气体。 0010 燃 烧 室 可 具 体 为 燃 气 轮 机 的 燃 烧 室。 谐 振 装 置 可 连 接 到 该 燃 烧 室， 从 而 使 得 容 器 中 的 开 口 提 供 燃 烧 室 内 部 和 容 器 内 部 之 间 的 连 通。 根 据 容 器 的 几 何 形 状， 容 器 内 所 充 气 体 的 类 型， 容 器 内 所 充 气 体 的 温 度， 容 器 内 所 充 气 体 的 压 力 和 / 或 容 器 中 开 口 的 几 何 形 状， 谐 振装置可具有特定的谐振频。
17、率， 其表示谐振时在谐振装置内出现的压力振荡的频率。 0011 特 别 地， 容 器 可 包 括 主 体 部 分 和 连 接 到 主 体 部 分 的 颈 部 部 分， 其 中 颈 部 部 分 提 供 了 收 缩， 并 在 相 对 于 主 体 部 分 的 颈 部 远 端 具 有 开 口。 特 别 地， 还 有 几 何 形 状， 特 别 是 颈 部 的 有 效 长 度 以 及 主 体 部 分 和 颈 部 部 分 的 体 积， 和 / 或 颈 部 部 分 的 横 截 面 面 积 可 影 响 谐 振 装 置 的谐振频率。特别地， 谐振装置可用 作赫尔姆霍茨谐振器， 用于衰减压力振荡。 0012 加 热。
18、 元 件 可 连 接 到 容 器 （ 或 者 连 接 到 容 器 的 主 体 部 分， 或 者 连 接 到 颈 部 部 分 ） ， 以 用加热元件产生的火焰来加热容器内的气体。 谐振装置可包括设置于不同位置的一个或多 个加热元件。 0013 特 别 地， 由 加 热 元 件 产 生 的 火 焰 可 被 改 变 （ 例 如 通 过 利 用 流 动 性 物 质 ） ， 从 而 引 起 容 器 内 所 充 的 气 体 对 流， 使 得 容 器 内 不 同 方 位 的 温 度 波 动 快 速 平 衡， 以 在 容 器 内 提 供 均 匀 或 至 少 近 似 均 匀 的 温 度 分 布。 通 过 提 供。
19、 适 于 产 生 火 焰 的 加 热 元 件， 可 快 速 改 变 容 器 内 所 充 气体的温度， 从而可快速改变谐振装置的谐振频率。 因而， 谐振装置适于在不同运行条件下 衰减燃烧室内的压力振荡。 因此， 配置有谐振装置的燃烧室的效率可得以提高。 而且， 对燃 烧室的不同运行条件， 不要求提供不同的谐振装置。 0014 根 据 一 个 实 施 例， 加 热 元 件 适 于 使 用 等 离 子 体 辅 助 燃 烧 来 产 生 火 焰。 要 了 解 关 于 等离子体辅助燃烧技术， 请参见如下论文 “Plasma Assisted Combustion Technologies”， Matvee。
20、v, S. Matveeva, E.Kirchuk， Proceedings of the European Combustion Meeting 2009和如下网站 http:/ 在等离子体辅助燃烧 中， 例如通过施加在两个支持燃料燃烧的电极之间建立的高电场来形成等离子体。 而且， 通 过 围 绕 燃 烧 过 程 的 核 心 设 置 气 流 （ 特 别 是 螺 旋 形 气 流 ） ， 可 将 燃 烧 过 程 局 限 或 定 位 在 小 的 体 积内。 燃烧过程还可被局限或定位在等离子体辅助燃烧装置的出口或喷嘴处提供的狭窄火 焰 内。 等 离 子 体 辅 助 燃 烧 技 术 进 一 步 由 高。
21、 加 热 功 率、 高 温 火 焰 和 从 等 离 子 体 辅 助 燃 烧 装 置 排出的高速燃烧物质来表征。 由于高加热功率、 高温火焰和火焰参数的准确可控制性， 谐振 装置的谐振频率可被快速改变， 以在不同运行条件下衰减燃烧室 内的压力振荡。 0015 根据一个实施例， 火焰包括速度为 25 米 / 秒到 500 米 / 秒速度， 特别是 50 米 / 秒 到 300米 /秒的气流。 特别地， 加热元件可被配置成产生包括如下流动气体的火焰， 该流动 气 体 具 有 25 米 / 秒 到 500 米 / 秒 的 速 度， 特 别 是 50 米 / 秒 到 300 米 / 秒 的 速 度。 由。
22、 于 构 成 火 焰 的 炽 热 燃 烧 物 质 的 高 速 度， 使 得 火 焰 内 包 括 的 热 能 通 过 对 流 被 快 速 分 布 到 谐 振 装 置 的容器中。因此， 谐振装置的谐振频率可被快速改变以适合燃烧室的不同运行条件。 0016 根据一个实施例， 加热元件提供了 （ 或适于提供， 或适于供应 ） 0.01 kW到 3kW， 特别 是 0.1kW 到 3kW， 特别是 1kW 到 3kW 的加热功率。 由于加热元件的这种高的加热功率， 使得 当加热元件进行加热时， 容器内的气体快速改变其温度。 因此， 谐振装置特别适于在容器内 产 生 气 体 的 巨 大 温 度 变 化， 。
23、这 又 会 产 生 容 器 内 气 体 的 声 音 速 度 的 巨 大 变 化， 而 这 继 而 又 会 说 明 书CN 102822601 A 3/7 页 6 产生谐振装置的谐振频率的巨大变化。 0017 根据一个实施例， 火焰具有 500到 3000的温度。 特别地， 加热元件物理上适于 （ 或被配置为 ） 产生具有 500到 3000温度的火焰。 火焰温度应被理解为限定了在由经历 化 学 反 应 的 火 焰 发 光 物 质 所 限 定 的 体 积 区 域 内 的 物 质 的 温 度。 因 此， 谐 振 装 置 适 于 衰 减 具 有大频率范围的压力振荡。 0018 根 据 一 个 实 施。
24、 例， 加 热 元 件 包 括 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器。 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 可 具 体 地 包 括 圆 柱 形 容 器， 其 中 产 生 所 谓 的 第 一 气 体 （ 例 如 空 气 ） 的 逆 旋 涡 流 （ 即 与 燃 料 气 体混合物的轴向流动方向相反的方向上的漩涡形流动 ） 。 而且， 第二气体 （ 例如空气和燃料 ） 可 从 圆 柱 形 容 器 的 一 端 沿 轴 向 方 向 （ 例 如 沿 容 器 的 对 称 轴 线 ） 引 入， 因 此 可 被 局 限 或 定 位 成 靠 近 容 器 的 对 称 轴 线。 第 一 气 体 和 第 二 气 体。
25、 可 被 离 子 化， 第 二 气 体 可 通 过 圆 柱 体 沿 其 通 道 自主点燃 （ 或通过施加电场来点燃 ） ， 在圆柱体的出口产生火焰。 特别地， 火焰可 包括具有 50 米 / 秒到 300 米 / 秒之间速度的炽热或燃烧着 （ 化学反应 ） 的物质。 0019 根据一个实施例， 加热元件适于产生等离子体焰炬。 0020 根 据 一 个 实 施 例， 谐 振 装 置 的 实 施 例 被 包 括 于 燃 烧 布 置 结 构 中， 该 燃 烧 布 置 结 构 还 包 括 一 个 限 定 了 用 于 燃 烧 燃 料 的 燃 烧 空 间 的 燃 烧 室， 其 中 所 述 谐 振 装 置 。
26、的 容 器 连 接 到 所 述 燃 烧 室， 使 得 所 述 容 器 的 内 部 通 过 所 述 谐 振 装 置 的 开 口 与 燃 烧 空 间 连 通， 其 中 特 别 地， 所 述 谐 振 装 置 具 有 的 谐 振 频 率 等 于 正 常 负 载 条 件 下 所 述 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡 频 率。 特 别 地， 谐振频率可以至少近似等于 （ 即至少为 10%的准确度， 特别是为 5%的准确度 ） 正常负载条件 下 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡 频 率。 因 此， 谐 振 装 置 的 谐 振 频 率 可 被 定 义 为 当 谐 振 装 置 容 器 内 所 充的气体具有环。
27、境温度， 特别是 50到 15的温度， 特别是 20的温度时的谐振频率。 0021 在 “正常负载条件 ”下， 工作模式被理解为不在燃气轮机的启动或停机过程中。特 别 地， 燃 烧 室 可 以 用 基 本 上 不 可 更 改 的 燃 料 供 应 来 运 行， 并 且 具 有 随 时 间 基 本 不 变 的 温 度。 “正 常 负 载 条 件” 可 限 定 燃 烧 室 具 有 最 高 效 率 的 工 作 模 式。 “正 常 负 载 条 件” 可 被 认 为 是 燃 气轮机的和燃烧室的一种稳定状态， 在该状态中只需要进行小的控制动作。 0022 燃 烧 空 间 可 通 过 开 口 声 学 地 耦 。
28、连 到 谐 振 装 置 的 容 器 内 部， 使 得 燃 烧 室 内 由 于 燃 烧 过 程 或 者 由 于 空 气 和 燃 料 流 的 供 应， 或 由 于 排 出 的 燃 烧 产 物 的 流 动 而 出 现 的 压 力 振 荡 可 传 送 到 开 口， 以 引 起 谐 振 装 置 容 器 内 所 充 空 气 的 振 荡 激 励。 在 燃 烧 室 内 的 振 荡 和 谐 振 装 置 容 器 内 的 振 荡 之 间 可 能 有 相 移， 使 得 燃 烧 室 内 的 振 荡 被 衰 减， 具 体 是 通 过 对 谐 振 装 置 容 器 内 的振荡进行破坏性干扰。 由于谐振装置的加热能力， 其谐振。
29、频率可被快速改变， 以同样衰减 在 不 同 于 正 常 负 载 条 件 的 条 件 下 燃 烧 室 内 出 现 的 压 力 振 荡。 因 此， 可 在 宽 范 围 的 运 行 条 件 或负载条件下使用燃烧室， 而不需要使用多于一个的谐振装置。 0023 根 据 一 个 实 施 例， 燃 烧 布 置 结 构 进 一 步 包 括 ： 压 力 测 量 探 测 器， 其 测 量 燃 烧 空 间 内 的 压 力 振 荡 ； 温 度 测 量 探 测 器， 其 测 量 所 述 容 器 内 气 体 的 温 度 ； 和 控 制 系 统， 其 适 于 基 于 测 量的燃烧空间内的压力振荡和测量的所述容器内的温度来。
30、控制所述加热元件。 0024 压 力 测 量 探 测 器 可 以 是 用 于 感 测 压 力 振 荡 的 任 何 传 感 器。 特 别 地， 一 个 或 多 个 压 力测量探测器可设置在燃烧空间内的一个或多个方位。 谐振装置的开口 （ 特别地， 其被设置 在 谐 振 装 置 颈 部 部 分 的 远 端 ） 可 被 布 置 和 连 接 到 燃 烧 室 的 一 个 位 置， 在 该 位 置 出 现 燃 烧 室 内 最 高 压 力 振 荡。 因 此， 谐 振 装 置 的 衰 减 功 能 的 效 率 可 被 优 化。 进 一 步 地， 或 者 替 代 性 地， 谐 振 装 置 的 最 佳 位 置， 特。
31、 别 是 提 供 谐 振 装 置 的 容 器 和 燃 烧 室 之 间 连 通 的 谐 振 装 置 开 口 的 最 说 明 书CN 102822601 A 4/7 页 7 佳位置可由计算机模拟整个燃烧布置结构、 燃烧室或通过实验测试来得到。 0025 温度测量探测器可以是用于测量温度的任何传感器。 一个或多个温度测量探测器 可设置在容器内的一个或多个方位， 能够测量整个容器中的温度分布。 0026 控 制 系 统 可 连 接 到 一 个 或 多 个 压 力 测 量 探 测 器， 及 一 个 或 多 个 温 度 测 量 探 测 器， 和 加 热 元 件 以 读 取 测 量 值， 并 向 加 热 元。
32、 件 发 送 控 制 信 号 以 调 节 加 热 功 率， 加 热 元 件 的 火 焰 的 温 度 和 / 或 加 热 元 件 的 其 它 参 数。 控 制 系 统 可 包 括 用 于 处 理 测 量 值 的 处 理 模 块， 特 别 是 用于得到燃烧空间内的压力振荡的频率。 而且， 控制系统可包括处理模块内的程序代码， 以 得 到 容 器 内 的 气 体 温 度， 对 此， 谐 振 装 置 具 有 特 定 的 谐 振 频 率， 特 别 是 使 用 一 个 或 多 个 压 力 测量探测器测量的燃烧空间内的压力振荡的频率。 控制系统可进一步包括用于存储系统参 数和程序代码的存储模块。 0027 。
33、根 据 一 个 实 施 例， 所 述 控 制 系 统 适 于 在 所 述 燃 烧 室 工 作 于 与 正 常 负 载 条 件 不 同 的 条 件 时， 控 制 所 述 加 热 元 件 以 改 变 所 述 容 器 内 的 气 体 温 度， 使 得 燃 烧 空 间 内 压 力 振 荡 的 频 率 等 于 （ 特 别 是 至 少 近 似 等 于， 特 别 是 至 少 在 10% 准 确 度 内， 特 别 是 在 5% 的 准 确 度 内 ） 填 充 有气体的容器的谐振频率， 该谐振频率根据所述容器内气体的温度的变化而变化。 因此， 即 使对于燃烧室的不同负载条件， 燃烧室内的压力振荡可有效地被谐振装。
34、置衰减。 因此， 燃烧 室可在不同的运行条件下以优化方式工作。 0028 根 据 一 个 实 施 例， 提 供 了 一 种 操 作 燃 烧 室 布 置 结 构 的 方 法， 其 中， 该 方 法 包 括 ： 在 由 燃 烧 室 限 定 的 燃 烧 空 间 中 燃 烧 燃 料 ； 在 所 述 燃 烧 室 内 产 生 压 力 振 荡， 具 体 是 通 过 燃 烧 的 燃 料 来 产 生 该 压 力 振 荡 ； 使 用 加 热 元 件 产 生 火 焰， 以 加 热 与 所 述 燃 烧 室 连 接 的 容 器 内 的 气 体， 所 述 容 器 的 内 部 通 过 所 述 容 器 中 的 开 口 与 所。
35、 述 燃 烧 室 连 通 ； 和 衰 减 所 述 燃 烧 室 内 的 压 力振荡。 燃烧室内的压力振荡可替代性地或额外地由供应到燃烧室的燃料和 /或空气的流 动来产生。 燃烧室内压力振荡的衰减可 能是由于燃烧空间和谐振装置的容器内部之间的声 学 耦 连 造 成。 因 此， 燃 烧 室 内 压 力 振 荡 的 频 率 可 以 至 少 近 似 与 由 容 器 和 容 器 中 的 开 口 形 成 的谐振装置的谐振频率匹配， 其中谐振装置的此谐振频率可取决于容器内的气体温度。 0029 根 据 一 个 实 施 例， 所 述 操 作 燃 烧 布 置 结 构 的 方 法 进 一 步 包 括 ： 使 用 压。
36、 力 测 量 探 测 器 测 量 所 述 燃 烧 空 间 中 的 压 力 振 荡 ； 使 用 温 度 测 量 探 测 器 测 量 所 述 容 器 内 的 气 体 温 度 ； 和 基于测量的压力振荡和测量的温度， 使用控制系统控制所述加热元件。 因此， 特别是加热元 件可被控制， 使得谐振装置的谐振频率至少近似与燃烧空间内的压力振荡频率匹配。 0030 根 据 一 个 实 施 例， 所 述 操 作 燃 烧 布 置 结 构 的 方 法 进 一 步 包 括 ： 控 制 所 述 加 热 元 件 以 当 所 述 燃 烧 室 工 作 在 与 正 常 负 载 条 件 不 同 的 条 件 时， 改 变 所 述。
37、 容 器 内 的 气 体 温 度， 使 得 燃烧空间内压力振荡的频率 （ 与正常负载条件下的频率相比而变化 ） 等于 （ 特别是至少近似 等 于， 特 别 是 至 少 在 10% 的 准 确 度 内， 特 别 是 在 5% 内 ） 容 器 的 谐 振 频 率， 该 谐 振 频 率 根 据 所 述容器内气体的温度的变化而变化。 因此， 即使在燃烧室的变化负载条件下， 燃烧室内的压 力振荡可有效地被谐振装置衰减。 0031 根 据 一 个 实 施 例， 所 述 操 作 燃 烧 布 置 结 构 的 方 法 进 一 步 包 括 ： 以 至 少 每 秒 50 的 速 率 增 加 所 述 容 器 内 的 。
38、气 体 温 度。 通 过 以 此 高 速 率 改 变 容 器 内 的 气 体 温 度， 谐 振 装 置 的 谐 振 频 率 可 被 快 速 改 变， 因 此 在 连 续 衰 减 燃 烧 室 内 的 压 力 振 荡 时 可 以 达 到 燃 烧 室 的 快 速 负 载 改变。 0032 必须注意的是， 已经参照不同主题描述了本发明的实施例。 具体地， 已经参照方法 说 明 书CN 102822601 A 5/7 页 8 类型权利要求描述了一些实施例， 而参照设备类型权利要求描述了其它实施例。 然而， 本领 域 技 术 人 员 会 从 上 面 和 下 文 的 描 述 中 得 到， 除 非 另 外 指。
39、 出， 除 了 属 于 一 种 类 型 的 主 题 的 特 征 的 任 何 组 合 之 外， 关 于 不 同 主 题 的 特 征 之 间 的 任 何 组 合， 具 体 是 方 法 类 型 权 利 要 求 的 特 征和设备类型权利要求的特征之间的任何组合认为被此文献公开。 0033 通 过 后 面 将 描 述 的 实 施 例 的 例 子 可 明 白 本 上 面 限 定 的 发 明 的 方 面 和 其 它 方 面， 将 参照实施例的例子对这些方面进行解释。 将参照实施例的例子在下文对本发明进行更加详 细的描述， 但本发明并不局限于此。 附图说明 0034 现在参照附图， 描述本发明的实施例。 00。
40、35 图 1 示意性示出了根据一个实施例的谐振装置。 0036 图 2 示 意 性 示 出 了 根 据 一 个 实 施 例 的 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 ； 其 可 用 作 图 1 所 示 谐振装置中的加热元件。 0037 图 3 示 意 性 示 出 了 根 据 一 个 实 施 例 的 燃 烧 布 置 结 构 和 根 据 一 个 实 施 例 的 操 作 燃 烧 布置结构的方法。 具体实施方式 0038 图中的图示是示意性的。 注意的是， 在不同图中， 给相似或相同元件提供相同附图 标记或提供只有第一位不同的相应附图标记。 0039 图 1示意性示出了用于衰减燃烧室内的压力振荡的谐。
41、振装置 101。 谐振装置 101包 括 充 有 气 体 如 空 气 的 容 器 102， 并 包 括 加 热 元 件 103， 其 适 于 用 作 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器。 谐振装置的容器 102 包括主体部分 104 和颈部部分 105。 主体部分 104 包括一个圆柱形容 器， 其 与 颈 部 部 分 105 连 通， 颈 部 部 分 105 也 具 有 圆 柱 形 形 状， 但 与 谐 振 装 置 101 的 主 体 部 分 104 的直径 D1 相比， 具有更小的直径 D2。 主体部分具有长度 L1， 颈部部分具有长度 L2。 0040 在颈部部分 105 的远端， 。
42、谐振装置 1 具有开口 106， 通过该开口谐振装置 1 可与燃 烧室的燃烧空间连通， 以衰减燃烧室内的压力振荡。 0041 根据以下公式， 谐振装置 101 的几何形状控制谐振装置的谐振频率 f ： 具有以下命名 ： S - 谐振装置颈部的横截面积 V - 谐振装置的体积 l - 谐振装置颈部的有效长度， 其基于几何颈部长度 L2 c - 音度。 0042 当容器 2内所充的气体具有 20的温度时， 谐振装置的频率可以是例如 100Hz。 改 变容器 102 内所充气体的温度通过变化的音度 c 改变谐振装置的谐振频率 f。 0043 为 了 改 变 容 器 102 内 所 充 气 体 的 温。
43、 度， 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 103 被 附 连 到 谐 振 装 置 101 的 主 体 部 分 104 的 外 壁， 使 得 由 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 103 产 生 的 火 焰 进 入 到 容 说 明 书CN 102822601 A 6/7 页 9 器 102 的 内 部， 以 加 热 容 器 102 内 所 充 的 气 体。 因 此， 加 热 元 件 103 通 过 控 制 线 107 控 制， 控制线 107连接到控制系统 109。 谐振装置 101还配置有温度测量探测器 111， 用于测量容 器 102 内所充气体的温度。表示所测量温度的信号通过控。
44、制线 113 馈送到控制系统 109。 0044 根 据 需 要， 控 制 系 统 109 适 于 通 过 启 动 加 热 元 件 103 来 调 节 容 器 102 内 的 气 体 温 度 来 调 节 谐 振 装 置 101 的 谐 振 频 率， 直 到 通 过 温 度 测 量 探 测 器 111 测 量 的 容 器 102 内 所 充 气体的温度等于与期望的谐振装置 101 的谐振频率对应的温度。 0045 在 其 它 实 施 例 中， 一 个 或 多 个 另 外 的 加 热 元 件 可 附 连 到 主 体 部 分 104 或 颈 部 部 分 105 处的谐振装置， 用于加热容器 102 。
45、内所充的气体。 在其它实施例中， 一个或多个另外的 温度测量探测器可设置于容器 2 内部不同方位， 用于测量所充气体的温度。 0046 图 2 示 意 性 示 出 了 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 203 的 原 理 ， 其 可 用 作 图 1 中 所 示 的 谐 振装置 101 的加热元件 103。 图 2A 和图 2B 中图示的逆旋涡等离子体发生器 203 包括基本 为圆柱形的容器 215， 其包括许多个设置在圆柱体 215的一端在圆周上围绕圆柱形容器 215 的喷嘴 217。 使用喷嘴 217， 第一气体， 如空气沿方向 216引入到圆柱形容器 215中， 以执行 如容器 21。
46、5 内的螺旋形线 219 表示的类似螺旋形的运动。 0047 在与放置喷嘴 217的一端相对的圆柱形容器 215的底部， 第二气体沿轴向方向 221 被引入。 沿方向 216进入的第一气体以及沿方向 221引入的第二气体被离子化， 第二气体具 体包括空气和燃料。 在其通过圆柱形容器 215过程中， 第二空气点燃， 其中燃烧过程被局限 于圆柱形容器 215 的对称轴线 223 周围的小体积中。 燃烧的第一气体的火焰通过开口 225 沿基本与对称轴线 223平行的方向 227通过开口 225退出圆柱形容器 215。 因此， 燃烧的第 一气体被注入到谐振装置的主体部 分 104 中 （ 图 2 中没。
47、有显示 ） 。 0048 如 图 2B 所 示， 沿 方 向 216 通 过 喷 嘴 217 引 入 的 第 一 气 体 在 圆 柱 形 容 器 215 的 径 向 向 外 部 分 中 以 与 第 一 气 体 的 方 向 221 相 反 的 方 向 流 动， 但 在 更 靠 近 对 称 轴 线 223 的 特 定 径 向 位 置 颠 倒 其 传 播 方 向， 以 致 在 比 此 特 定 径 向 位 置 更 靠 近 对 称 轴 线 223 的 径 向 位 置， 第 一 气 体 基 本 以 与 第 二 气 体 相 同 的 方 向 传 播。 因 此， 实 现 了 被 局 限 和 定 位 在 从 容 。
48、器 215 的 壁 起 在 对 称 轴 线 223 周 围 的 小 体 积 内 的 燃 烧 过 程 的 有 效 热 隔 离， 使 得 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 203 在运行时甚至可用手把持。 0049 除 了 使 用 逆 旋 涡 等 离 子 体 发 生 器 203 之 外， 还 可 以 用 等 离 子 体 焰 炬 或 其 它 等 离 子 体辅助燃烧装置作为图 1 中所示的谐振装置 101 的加热元件 103。 0050 图 3 示意性示出了根据一个实施例的燃烧布置结构 329 和操作燃烧布置结构 329 的方法。 燃烧布置结构 329 包括限定其中可燃烧燃料的燃烧空间 331 。
49、的燃烧室 330。 通过 喷嘴 333， 燃料以及压缩空气被供应到燃烧空间 331 中。 0051 一 旦 供 应 燃 料 和 压 缩 空 气， 以 及 一 旦 燃 烧 燃 料 和 压 缩 空 气， 在 燃 烧 空 间 331 内 产 生压力振荡， 这不利地影响燃烧布置结构 329的运行。 典型地， 这些压力振荡不会被故意产 生， 但 可 由 于 不 同 原 因 而 出 现。 为 了 衰 减 这 些 压 力 振 荡， 燃 烧 布 置 结 构 329 包 括 谐 振 装 置 301， 谐振装置 301包括由容器主体 304和容器颈部 305形成的容器 302。 通过颈部部分 305 远端的开口， 容器 302 的内部与燃烧空间 331 连通。 0052 控制系统 309通过数据线 335连接到压力测量探测器 327， 其测量燃烧空间 331内 的压力。 控制系统 309进一步适于根据它们的频率 f得到通过压力测量。