УНИВЕРСАЛЬНАЯ ОТНОСИТЕЛЬНО ТОПЛИВА ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ФОРСУНКА С ТРОЙНЫМ ПРОТИВОВРАЩЕНИЕМ И СПОСОБ ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

1. Смеситель топлива с воздухом, содержащий:
кольцевой кожух, имеющий продольную ось, проходящую в осевом направлении, радиальную ось, проходящую в радиальном направлении, и входную и выходную концевые части;
центральное тело, проходящее в осевом направлении кольцевого кожуха;
внутренний завихритель, имеющий внутреннюю окружную концевую часть, расположенную вокруг наружной поверхности центрального тела, при этом внутренний завихритель расположен у входной концевой части кольцевого кожуха;
распределительную камеру подаваемого топлива, имеющую плоское кольцо, образованное внутренним и наружным кожухами, проходящими в осевом направлении с образованием зазора между ними, вход для топлива и завихритель распределительной камеры подаваемого топлива, расположенный в зазоре, образованном между внутренним и наружным кожухами у выходной части распределительной камеры подаваемого топлива, при этом внутренний кожух расположен по окружности вокруг наружной окружной концевой части внутреннего завихрителя;
наружный завихритель, имеющий внутреннюю окружную концевую часть, расположенную вокруг наружного кожуха распределительной камеры подаваемого топлива, при этом внутренний и наружный завихрители выполнены с возможностью обеспечения независимого вращения соответствующих первой и второй частей первого потока окислителя, входящего в кольцевой кожух у его входной концевой части; и
топливный кожух, расположенный у входной концевой части кольцевого кожуха снаружи второго завихрителя в радиальном направлении и по окружности вокруг кольцевого кожуха, при этом топливный кожух соединен по потоку с множеством входов впрыска топлива в наружном завихрителе.
2. Смеситель по п.1, выполненный с возможностью смешивания воздуха с топливом, выбранным из группы, состоящей из высокоэнергетического топлива, низкоэнергетического топлива и их комбинации.
3. Смеситель по п.2, в котором распределительная камера подаваемого топлива выполнена с возможностью транспортировки низкоэнергетического топлива для впрыска в смеситель топлива и воздуха через завихритель распределительной камеры подаваемого топлива.
4. Смеситель по п.3, в котором топливный кожух выполнен с возможностью транспортировки высокоэнергетического топлива для впрыска в смеситель топлива и воздуха через множество входов впрыска топлива в наружном завихрителе.
5. Смеситель по п.4, в котором низкоэнергетическое топливо является смесью в соотношении 50/50 водорода и азота, или высокоэнергетическое топливо является природным газом, и эффективная площадь завихрителя распределительной камеры подаваемого топлива от примерно 6,43 до примерно 8,57 раз больше эффективной площади множества входов для впрыска топлива в наружном завихрителе для впрыска природного газа для температуры пламени в диапазоне от 2000 до 3000°F (или от 1093 до 1649°С).
6. Смеситель по п.4, в котором низкоэнергетическое топливо является смесью в соотношении 60/40 водорода и азота, или высокоэнергетическое топливо является природным газом, и эффективная площадь завихрителя распределительной камеры подаваемого топлива от примерно 4,2 до примерно 5,6 раз больше эффективной площади множества входов для впрыска топлива в наружном завихрителе для впрыска природного газа для температуры пламени в диапазоне от 2000 до 3000°F (или от 1093 до 1649°С).
7. Смеситель по п.4, в котором низкоэнергетическое топливо является синтетическим газом, или высокоэнергетическое топливо является природным газом, и эффективная площадь завихрителя распределительной камеры подаваемого топлива от примерно 10,82 до примерно 14,43 раз больше эффективной площади множества входов для впрыска топлива в наружном завихрителе для впрыска природного газа для температуры пламени в диапазоне от 2000 до 3000°F (или от 1093 до 1649°С).
8. Смеситель по п.4, в котором высокоэнергетическое топливо является чистым водородом, и эффективная площадь множества входов для впрыска топлива в наружном завихрителе для впрыска чистого водорода от примерно 1,6 до примерно 2,14 раз больше той же эффективной площади, когда высокоэнергетическое топливо является природным газом.
9. Способ предварительного смешивания высокоэнергетического топлива или низкоэнергетического топлива в системе сгорания, при котором:
всасывают первый поток окислителя внутрь кольцевого кожуха смесителя топлива и воздуха через его вход для окислителя;
завихряют первую часть первого потока окислителя в наружном завихрителе в первом направлении;
завихряют вторую часть первого потока окислителя во внутреннем завихрителе во втором направлении, при этом второе направление противоположно первому направлению; и
впрыскивают высокоэнергетическое топливо в смеситель топлива и воздуха из топливного кожуха, соединенного по потоку с входными отверстиями для топлива в наружном завихрителе, при этом топливный кожух располагают, в основном, в том же месте в осевом направлении, где расположены первый и второй завихрители, или
впрыскивают низкоэнергетическое топливо в смеситель топлива и воздуха из распределительной камеры подаваемого топлива, имеющей плоское кольцо, образованное внутренним и наружным кожухами, проходящими в осевом направлении с образованием зазора между ними, вход для топлива у входной части распределительной камеры подаваемого топлива и завихритель распределительной камеры подаваемого топлива, расположенный в зазоре, образованном между внутренним и наружным кожухами у выходной части распределительной камеры подаваемого топлива, при этом внутренний кожух распределительной камеры подаваемого топлива расположен по окружности вокруг наружной окружной концевой части внутреннего завихрителя.
10. Способ по п.9, при котором дополнительно:
всасывают второй газовый поток внутрь кольцевого кожуха; и
завихряют второй газовый поток в радиальном завихрителе, расположенном после места расположения в осевом направлении топливного кожуха и внутреннего и наружного завихрителей, при этом второй газовый поток всасывают из зоны снаружи кольцевого кожуха и завихрение второго газового потока выполняют так, чтобы управлять концентрацией топлива вблизи стенки кольцевого кожуха у выхода кольцевого кожуха.