具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所述描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用以解释本发明的各种组件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些组件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些组件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

作为一个具体实施例，如图1、图2所示，本实施例提供了一种用于斯特林系统的旋流铝粉燃烧器，包括：燃烧器本体1、铝粉输送管2、第一管路3、点火装置4、第二管路5及第三管路6。其中，燃烧器本体1内设置有中空的腔室，燃烧器本体1的一端设置有燃烧器出口7。铝粉输送管2设置在燃烧器本体1远离燃烧器出口7的一端，铝粉输送管2与腔室连通，用于输送铝粉颗粒。第一管路3设置在燃烧器本体1上，第一管路3与腔室连通，用于输送一次水。点火装置4设置在燃烧器本体1远离燃烧器出口7的一端，用于给铝粉颗粒和一次水加热。第二管路5设置在燃烧器本体1上，位于第一管路3靠近燃烧器出口7的一端，第二管路5与腔室连通，用于输送二次水和一次氧气。第三管路6设置在燃烧器本体1上，位于第二管路5靠近燃烧器出口7的一端，第三管路6与腔室连通，用于输送二次氧气。

本实施例中，一次水是指第一阶段输送的水，二次水是指第二阶段输送的水，一次氧气是指第一阶段输送的氧气，二次氧气是指第二阶段输送的氧气；铝粉燃料具有高能量密度及高燃烧温度的特点，适用于斯特林系统的旋流铝粉燃烧器通过旋流构造以及分级送氧的形式，在保证燃烧效率的前提下，可将原有的燃烧室内局部高达3000K以上的铝粉燃烧温度调控至2000K左右，同时燃烧速率相对均匀，此外，燃烧反应过程中不受压力限制，形成的燃烧物主要为氧化铝颗粒以及水，排放基本接近零排放；一旦和斯特林系统结合后可使得斯特林系统不在受水深限制，提高隐蔽性的同时能量密度也是传统柴油能源斯特林系统的2倍以上。

具体地，如图1、图2所示，燃烧器本体1包括点火段8和燃烧段9，点火段8与燃烧段9固定连接。铝粉输送管2和点火装置8设置在点火段8远离燃烧段9的端部，第一管路3设置在点火段8的侧壁上。第二管路5和第三管路6设置在燃烧段9的侧壁上，燃烧器出口7设置在燃烧段9远离点火段8的端部。

进一步地，燃烧器本体1还包括连接段10，连接段10的两端分别与点火段8与燃烧段9固定连接。燃烧器本体1还包括尾部段，尾部段与燃烧段9远离连接段10的一端连接，燃烧器出口7设置在尾部段远离燃烧段9的一端。点火段8和燃烧段9可以为圆柱形结构、多边形结构等。

优选地，点火段8和燃烧段9均为圆柱形结构，连接段10和尾部段为梯形圆台结构，点火段8的直径大于燃烧段9的直径。例如：点火段8的直径为450mm，点火段8的高度为100mm；燃烧段9的直径为240mm，燃烧段9的高度为560mm；连接段10梯形圆台的高为40mm，连接段10梯形圆台的大径为300mm，连接段10梯形圆台的小径为240mm；尾部段梯形圆台的高为60mm，尾部段梯形圆台的大径为240mm，尾部段梯形圆台的小径为30mm。

具体地，如图1、图2所示，铝粉输送管2设置有多个，多个铝粉输送管2沿点火段8的端部中心均匀排布；第一管路3设置有多个，多个第一管路3在点火段8的侧壁上径向均匀排布；第二管路5设置有多个，多个第二管路5在燃烧段9的侧壁上径向均匀排布；第三管路5设置有多个，多个第三管路5在燃烧段9的侧壁上径向均匀排布。

进一步地，铝粉输送管2与燃烧器本体1的端部所在平面垂直设置；第一管路3与燃烧器本体1呈角度设置，使得一次水以旋流方式进入燃烧器本体1内；第二管路5与燃烧器本体1呈角度设置，使得二次水和一次氧气以旋流方式进入燃烧器本体1内；第三管路6与燃烧器本体1呈角度设置，使得二次氧气以旋流方式进入燃烧器本体1内。优选地，第一管路3、第二管路5、第三管路6分别与燃烧器本体1相切。

当然，也可以将二次水和一次氧气设置由不同的管路输入，即第二管路5包括二次水管和一次氧气管，二次水管与腔室连通，用于输送二次水，一次氧气管与腔室连通，用于输送一次氧气。

在一具体的实施方式中，铝粉输送管2包括四个Φ10mm的圆管成圆周布置，通过携带风将铝粉颗粒均匀送入燃烧器本体1内。点火装置4可加热一次水以及铝粉颗粒，其布置在一次水旋流圈上用于加热一次水使其汽化，点火装置4最高温度能达到1000℃以上，铝粉颗粒进入高温水汽中被加热并被点燃着火，使得铝粉颗粒与水蒸气高温反应生成氢气。

第一管路3将水按一定比例送入燃烧器本体1内，第一管路3包括四个Φ18mm的圆管，第一管路3的切圆直径为240mm，距离铝粉颗粒的进口为50mm，第二管路5的切圆直径为144mm，距离铝粉进口为180mm。经第一管路3进入燃烧器的水主要起到和铝粉燃烧反应，经第二管路5进入燃烧器的水主要起到降温以及将剩余铝粉燃烧完从而确保燃尽率。

第二管路5将氧气按一定比例送入燃烧器本体1内，第二管路5包括四Φ18mm的圆管，第二管路5的切圆直径为144mm，距离铝粉进口为180mm。第三管路6的切圆直径为144mm，距离铝粉进口为250mm。经第二管路5进入燃烧器的氧气主要起到和未燃尽的铝粉进行反应，经第三管路6进入燃烧器的氧气主要起到和铝水反应产生的氢气燃烧，确保整个燃烧器排出的尾气经冷凝后能达到近零排放。

本实施例中，用于斯特林系统的旋流铝粉燃烧器的工作过程为：少量的一次水经由第一管路3进入燃烧器本体1中，经由点火装置4加热后汽化并形成旋流的高温水蒸汽热氛围；铝粉颗粒由携带风通过铝粉输送管2通入燃烧器本体1中，被高温水蒸汽加热，并被点燃；随后按照一定比例的水量，分别由第一管路3和第二管路5通入燃烧器本体1中，保证铝粉颗粒与水的充分反应同时铝粉颗粒反应速率不会过快，并伴随着温度相对均匀的结果；随后氧气按一定比例分别经由第二管路5和第三管路6通入燃烧器本体1中，保证铝粉颗粒未燃尽的部分充分燃烧，同时铝水反应产生的氢气能够完全燃烧，充分利用燃料的热量。最后，形成了氧化铝颗粒以及水蒸汽由燃烧器出口7流出。

在上述实施例的基础上，如图1、图2所示，本实施例提供了一种用于斯特林系统的旋流铝粉燃烧器的使用方法，包括步骤：

一次水经第一管路3进入燃烧器本体1内被点火装置4加热，铝粉颗粒经铝粉输送管2进入燃烧器本体1内被加热；

具体地，一次水经第一管路3进入燃烧器本体1内被点火装置4加热形成1000℃以上的水蒸气，铝粉颗粒经铝粉输送管2高速输入至燃烧器本体1内被水蒸气加热燃烧，产出氧化铝固体和氢气。

二次水和一次氧气经第二管路5进入燃烧器本体1内，与加热后的铝粉颗粒混合燃烧；

具体地，一次氧气经第二管路5进入燃烧器本体1内，铝粉颗粒、水蒸气、一次氧气混合燃烧，产出高温烟气和氧化铝固体；二次水经第二管路5进入燃烧器本体1内，并对燃烧器本体1进行降温，使燃烧器本体1内温度低于2000℃，以及二次水与未燃烧完的铝粉颗粒反应。经第一管路3进入燃烧器的水主要起到和铝粉燃烧反应，经第二管路5进入燃烧器的水主要起到降温以及将剩余铝粉燃烧完从而确保燃尽率，经第二管路5进入燃烧器的氧气主要起到和未燃尽的铝粉进行反应。

二次氧气经第三管路6进入燃烧器本体1内进行二次燃烧；

具体地，二次氧气经第三管路6进入燃烧器本体1内与反应生成的氢气燃烧生成水。经第三管路6进入燃烧器的氧气主要起到和铝水反应产生的氢气燃烧，确保整个燃烧器排出的尾气经冷凝后能达到近零排放。

本实施例中，铝粉燃烧过程中，通过分级送水和分级送氧，使得铝粉颗粒燃烧速率相对均匀，同时整个燃烧器内温度也更均匀，且最高温度低于2000K；此外，燃烧反应过程中不受压力限制，形成的燃烧物主要为氧化铝颗粒以及水，排放基本接近零排放；一旦和斯特林系统结合后可使得斯特林系统不在受水深限制，提高隐蔽性的同时能量密度也是传统柴油能源斯特林系统的2倍以上。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。