固体氧化物燃料电池系统的火焰筒进气方法及其燃烧室与流程

1.本发明涉及固体氧化物燃料电池系统的火焰筒进气方法及其燃烧室，属于固体氧化物燃料电池技术领域。


背景技术：

2.固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell，简称sofc)属于第三代燃料电池，是一种在中高温下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置，是几种燃料电池中，理论能量密度最高的一种。sofc具有燃料适应性广、能量转换效率高、近零污染等优点。其电转换效率可以达到65%以上，在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。
3.燃烧室作为sofc系统热平衡的核心部件，在系统启动阶段起到为整个系统升温的作用，使得电堆满足发电工况条件的要求，在系统稳定发电阶段，将电堆的尾气的残余燃料烧净，起到维持系统高温运行的作用。sofc系统在升温阶段的气体成分多变，从最开始的碳氢气体燃料到之后有水蒸气通入，随着重整反应的进行，燃料成分出现了氢气和一氧化碳等，二氧化碳和水蒸气也会同时出现，且不同升温阶段具有不同的余气系数；在系统的发电运行阶段，由于进入燃烧室的气体成分是电堆中未反应充分的尾气，阳极气体的热值很低，阴极气体中的氧气成分也变低，因此如何实现气体成分变化复杂、余气系数多变、燃料热值极低情况下燃烧室的稳定燃烧是sofc燃烧室结构设计的主要难点。由于发电工况下燃料热值极低，且各工况下燃料和空气的流量存在波动，燃烧稳定性一直是一个较难解决的问题。目前sofc系统所用的燃烧组织方式多为催化燃烧或多孔介质预混燃烧方式，催化燃烧需要用到昂贵的催化剂，且使用寿命有限制；多孔介质预混燃烧目前由于多孔介质材料韧性较差的原因，抗冲击振动性能极差，且长时间使用寿命受限制，另外压损过大，会影响系统整体的工作稳定性。


技术实现要素：

4.为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了固体氧化物燃料电池系统的火焰筒进气方法及其燃烧室，采用多点旋流扩散燃烧的方式，实现了sofc系统全工况的稳定燃烧，保证了燃烧室出口温度的均匀性。
5.本发明实现上述目的的技术方案是：固体氧化物燃料电池系统的火焰筒进气方法，电堆的阳极尾气采用旋流方式从火焰筒的头部进入火焰筒，电堆的阴极尾气采用以下方式进入火焰筒：1）从分布于火焰筒的侧壁上的侧壁通孔进入火焰筒；2）从分布于火焰筒的头部端壁上的端壁通孔进入火焰筒；3）采用旋流方式从火焰筒的头部进入火焰筒；采用旋流方式进入火焰筒的阴极尾气沿进气方向包裹采用旋流方式进入火焰筒
的阳极尾气。
6.优选的，采用方式1）进入火焰筒的阴极尾气量为阴极尾气总量的40%-90%，采用方式2）进入火焰筒的阴极尾气量为阴极尾气总量的5%-30%，采用方式3）进入火焰筒的阴极尾气量为阴极尾气总量的1%-30%。
7.优选的，进入火焰筒的阳极尾气的旋流数为0.4-1.2，采用方式3）进入火焰筒的阴极尾气的旋流数为0.4-1.2。
8.优选的，采用旋流方式进入火焰筒的旋流阳极尾气和采用方式3）进入火焰筒的旋流阴极尾气均通过多个进气通道进入火焰筒，旋流阳极尾气进气通道与旋流阴极尾气进气通道的数量相同且一一对应，其中，一个旋流阳极尾气进气通道与火焰筒同轴，其余的旋流阳极尾气进气通道以火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布，各旋流阴极尾气进气通道为环形通道，同轴位于相对应的旋流阳极尾气进气通道的外侧。
9.例如，所述采用旋流方式进入火焰筒的旋流阳极尾气和采用方式3）进入火焰筒的旋流阴极尾气通过双通道旋流器进入所述火焰筒，所述双通道旋流器设有中央通道和环形通道，所述中央通道轴向延伸，位于所述旋流器的中央，内设用于形成旋流的旋流叶片，所述环形通道的出气端为环绕在所述中央通道的出气端的环形口，所述中央通道所述中央通道构成阳极尾气进气通道，所述旋流阳极尾气接入所述中央通道的进气端，依靠旋流叶片的作用，在中央通道内形成旋流，所述环形通道构成阴极尾气进气通道，采用方式3）进入火焰筒的旋流阴极尾气接入所述环形通道的进气端。
10.所述环形通道可以同轴包围在所述中央通道的外侧。
11.来自中央通道的出气端的阳极尾气旋流，依靠负压及卷吸等作用带动来自环形通道的出气端的阴极尾气形成外侧旋流，在轴向流动的过程中逐渐混合燃烧。
12.优选的，火焰筒内的头部端壁侧同轴设有外缘呈圆形的挡溅盘，所述挡溅盘的直径小于火焰筒的头部内径，且与火焰筒的头部端壁之间留有间距，构成阴极尾气的火焰筒头部进气通道，采用方式2）进入火焰筒的阴极尾气通过所述火焰筒头部进气通道进入火焰筒内的所述挡溅盘的后侧参与燃烧。
13.固体氧化物燃料电池系统的燃烧室，包括燃烧室机匣和火焰筒，所述火焰筒同轴位于所述燃烧室机匣内，二者的头端均封闭、末端均敞口，所述火焰筒的末端与所述燃烧室机匣的末端固定密封连接，所述火焰筒的头部端壁与所述燃烧室机匣的头部端壁之间留有间距，所述燃烧室机匣的侧壁上设有阳极尾气进口和阴极尾气进口，所述火焰筒的侧壁上设有多个侧壁通孔，所述火焰筒的头部端壁与所述燃烧室机匣的头部端壁之间设有阳极尾气集气室，所述阳极尾气集气室与所述阳极尾气进口连通，所述阳极尾气集气室与所述火焰筒之间设有旋流器，所述旋流器设有旋流阳极尾气进气通道和旋流阴极尾气进气通道，所述旋流阴极尾气进气通道为环形通道，同轴位于所述旋流阳极尾气进气通道的外侧，所述旋流阳极尾气进气通道连通所述阳极尾气集气室与所述火焰筒，所述旋流阴极尾气进气通道连通所述燃烧室机匣的内部空间与所述火焰筒，所述火焰筒的头部端壁上密布有端壁通孔。
14.优选的，所述火焰筒内的头部端壁侧同轴设有外缘呈圆形的挡溅盘，所述挡溅盘的直径小于所述火焰筒的头部内径，且与所述火焰筒的头部端壁之间留有间距，构成阴极尾气的火焰筒头部进气通道，所述挡溅盘上设有旋流器插入孔，所述旋流器的出气端插入
所述旋流器插入孔并密封连接。
15.优选的，所述旋流器的数量为多个，其中，一个所述旋流器与所述火焰筒同轴，其余的所述旋流器以所述火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布。
16.优选的，所述旋流器包括内筒体和外筒体，所述外筒体同轴套在所述内筒体外，所述内筒体的外径小于所述外筒体的内径，所述内筒体与所述外筒体之间的环形空间构成所述旋流阴极尾气进气通道，所述内筒体的内部空间构成所述旋流阳极尾气进气通道，所述旋流阳极尾气进气通道与所述旋流阴极尾气进气通道内均设有旋流组件，所述内筒体的进气端与所述阳极尾气集气室的对应侧室壁固定连接，所述外筒体的进气端与所述阳极尾气集气室的对应侧室壁之间留有间距。
17.优选的，所述旋流阳极尾气进气通道内的旋流组件为旋流叶片，旋流叶片的数量为多个，所述内筒体内同轴设有旋流叶片安装轴，多个旋流叶片沿所述旋流阳极尾气进气通道的径向圆周均匀分布，各旋流叶片的内缘与所述旋流叶片安装轴固定连接，各旋流叶片的外缘与所述内筒体的内壁固定连接。
18.优选的，所述旋流阴极尾气进气通道内的旋流组件为旋流叶片，旋流叶片的数量为多个，多个旋流叶片沿所述旋流阴极尾气进气通道的径向圆周均匀分布，各旋流叶片的内缘与所述内筒体的外壁固定连接，各旋流叶片的外缘与所述外筒体的内壁固定连接。
19.优选的，所述内筒体的出气端外径渐缩，所述外筒体自进气端向出气端依次包括内径等径段、内径渐缩段和内径渐扩段，所述内筒体的外径渐缩段位于所述外筒体的内径渐缩段内。
20.优选的，所述侧壁通孔分为若干组，每组侧壁通孔的数量均为多个，若干组侧壁通孔在所述火焰筒的侧壁上沿径向的不同圆周分布，每组的多个侧壁通孔沿其所在圆周均匀分布。
21.进一步的，各组侧壁通孔的数量相同，且在所述火焰筒的侧壁上一一对应分布，各组侧壁通孔中相对应的侧壁通孔沿与所述火焰筒的轴线平行的直线排列。
22.更进一步的，所述侧壁通孔的孔径为4-30mm。
23.优选的，所述端壁通孔分为多组，每组端壁通孔的数量均为多个，多组端壁通孔在所述火焰筒的头部端壁上沿以头部端壁的圆心为圆心的不同圆周均匀分布。
24.进一步的，各组端壁通孔中沿半径最小圆周和半径最大圆周分布的两组端壁通孔的端壁通孔分布密度大于沿其他半径圆周分布的端壁通孔组的端壁通孔分布密度。
25.更进一步的，所述端壁通孔的孔径为0.5-4mm。
26.优选的，所述燃烧室机匣呈筒状，自头端向末端包括等径段和内径减缩的变径段，所述变径段的末端内径与所述火焰筒的末端内径相同，所述变径段的末端与所述火焰筒的末端固定密封连接。
27.优选的，燃烧室的点火器（通常为点火杆）自所述燃烧室机匣的头端外侧水平伸入所述火焰筒，所述燃烧室机匣的头部端壁、所述阳极尾气集气室的两侧室壁、所述火焰筒的头部端壁和所述挡溅盘上均设有可供所述点火器穿过的点火器孔，所述阳极尾气集气室内设有水平的点火器套管，构成点火器通道，所述点火器套管的两端分别与所述阳极尾气集气室的两侧室壁上的点火器孔密封连通。
28.本发明的有益效果是：
1）本发明采用旋流扩散燃烧方式，在点火器工作后，在火焰筒内的每个旋流器下游形成旋流阴极尾气包裹旋流阳极尾气的扩散燃烧火焰，在余气系数较大的工况下，各火焰相对独立，由于一部分阴极尾气从挡溅盘与火焰筒的头部端壁之间形成的火焰筒头部进气通道进入火焰筒，使得以火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布的各旋流器下游的余气系数会更高，这些旋流器下游形成的旋流火焰相比于与火焰筒同轴的旋流器下游形成的旋流火焰会更弱一些，形成了以中心为核心燃烧，四周为助力燃烧的燃烧态势，可有效提高燃烧的稳定性，减小燃烧室的容积，且旋流器下游的余气系数接近1，实现了超低热值燃料的燃烧；在余气系数较小的工况下，燃烧剧烈，火焰扩散，各旋流器（指所有旋流器）下游的火焰会连在一起，形成整体燃烧态势，因燃料（指旋流阳极尾气和旋流阴极尾气）多点喷射，可有效地抵消燃料旋流导致的高温向中心集中的劣势，改善和提高燃烧室出口温度分布的均匀性；2）本发明的从火焰筒的端壁通孔进入火焰筒的阴极尾气，在进入火焰筒后冲击在挡溅盘上，从挡溅盘与火焰筒的头部端壁之间形成的火焰筒头部进气通道进入火焰筒内挡溅盘的后侧，可对火焰筒的头部端壁和挡溅盘形成气膜冷却、发散冷却或复合冷却，从而对火焰筒的头部端壁和挡溅盘起到冷却和热防护作用，延长火焰筒的使用寿命；3）本发明的旋流器的出口端侧采用圆弧喉道型面设计，可有效防止旋流器的出口端的旋流火焰回流至旋流器的内部，避免烧毁或烧伤旋流器；4）本发明通过采用旋流稳焰、火焰多点排布、阳极尾气集气分发、侧壁通孔在火焰筒的侧壁上的周向分布、挡溅盘与火焰筒的头部端壁之间的火焰筒头部进气通道的设置等手段，实现了燃烧室在气体成分变化复杂、余气系数多变、燃烧热值极低情况下的稳定燃烧，解决了固体氧化物燃料电池系统的燃烧室由于燃料特性（成分变化复杂、余气系数变化宽、热值极低等）导致的燃烧不稳定和出口温度分布不均匀等技术问题，可以实现热值为1400kj/kg的超低热值燃料的稳定燃烧，且燃烧室出口温度分布均匀；5）本发明的燃烧室具有结构紧凑、成本低、超低热值燃料稳定燃烧、污染排放低、出口温度分布均匀、使用寿命长等优点。
附图说明
29.图1是本发明的燃烧室的剖视结构示意图；图2是本发明的火焰筒的剖视结构示意图；图3是本发明的火焰筒的头部端壁的结构示意图；图4是本发明的阳极尾气集气室与旋流器的装配结构示意图；图5是本发明的旋流器的剖视结构示意图。
具体实施方式
30.本发明公开了固体氧化物燃料电池系统（sofc系统）的火焰筒进气方法，电堆的阳极尾气采用旋流方式从火焰筒的头部进入火焰筒，电堆的阴极尾气采用以下方式进入火焰筒：1）从分布于火焰筒的侧壁上的侧壁通孔进入火焰筒；2）从分布于火焰筒的头部端壁上的端壁通孔进入火焰筒；
和3）采用旋流方式从火焰筒的头部进入火焰筒。
31.采用旋流方式进入火焰筒的阴极尾气沿进气方向包裹采用旋流方式进入火焰筒的阳极尾气。
32.分布于火焰筒的侧壁上的侧壁通孔优选分为若干组，每组侧壁通孔的数量均为多个，若干组侧壁通孔在火焰筒的侧壁上沿径向的不同圆周分布，每组的多个侧壁通孔沿其所在圆周均匀分布。各组侧壁通孔的数量优选相同，且在火焰筒的侧壁上一一对应分布，各组侧壁通孔中相对应的侧壁通孔沿与火焰筒的轴线平行的直线排列。侧壁通孔的孔径优选为4-30mm。
33.分布于火焰筒的头部端壁上的端壁通孔优选分为多组，每组端壁通孔的数量均为多个，多组端壁通孔在火焰筒的头部端壁上沿以头部端壁的圆心为圆心的不同圆周均匀分布。各组端壁通孔中沿半径最小圆周和半径最大圆周分布的两组端壁通孔的端壁通孔分布密度大于沿其他半径圆周分布的端壁通孔组的端壁通孔分布密度。端壁通孔的孔径优选为0.5-4mm。
34.采用旋流方式进入火焰筒的阳极尾气和阴极尾气（采用方式3）进入火焰筒的阴极尾气）优选采用旋流器喷射进入火焰筒。
35.采用方式1）进入火焰筒的阴极尾气量优选为阴极尾气总量的40%-90%，；采用方式2）进入火焰筒的阴极尾气量优选为阴极尾气总量的5%-30%；采用方式3）进入火焰筒的阴极尾气量为阴极尾气总量的1%-30%。
36.进入火焰筒的阳极尾气的旋流数优选为0.4-1.2，采用方式3）进入火焰筒的阴极尾气的旋流数优选为0.4-1.2。
37.采用旋流方式进入火焰筒的旋流阳极尾气和采用方式3）进入火焰筒的旋流阴极尾气优选均通过多个进气通道（即多个旋流器）进入火焰筒，旋流阳极尾气进气通道与旋流阴极尾气进气通道的数量相同且一一对应，其中，一个旋流阳极尾气进气通道与火焰筒同轴，其余的旋流阳极尾气进气通道以火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布，各旋流阴极尾气进气通道为环形通道，同轴位于相对应的旋流阳极尾气进气通道的外侧，以使采用旋流方式进入火焰筒的阴极尾气沿进气方向包裹采用旋流方式进入火焰筒的阳极尾气。
38.火焰筒内的头部端壁侧优选同轴设有外缘呈圆形的挡溅盘，所述挡溅盘的直径小于火焰筒的头部内径，且与火焰筒的头部端壁之间留有间距，构成阴极尾气的火焰筒头部进气通道，采用方式2）进入火焰筒的阴极尾气在进入火焰筒后冲击在所述挡溅盘上，从所述火焰筒头部进气通道进入火焰筒内的挡溅盘的后侧参与燃烧，可对火焰筒的头部端壁和挡溅盘形成气膜冷却、发散冷却或复合冷却，从而对火焰筒的头部端壁和挡溅盘起到冷却和热防护作用，延长火焰筒的使用寿命。
39.进入火焰筒的阳极尾气和阴极尾气采用旋流扩散燃烧方式，在点火器工作后，在火焰筒内的每个旋流器下游形成旋流阴极尾气包裹旋流阳极尾气的扩散燃烧火焰，在余气系数较大的工况下，各火焰相对独立，由于一部分阴极尾气从挡溅盘与火焰筒的头部端壁之间形成的火焰筒头部进气通道进入火焰筒，使得以火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布的各旋流器下游的余气系数会更高，这些旋流器下游形成的旋流火焰相比于与火焰筒同轴的旋流器下游形成的旋流火焰会更弱一些，形成了以中心为核心燃烧，四周为助力
燃烧的燃烧态势，可有效提高燃烧的稳定性，减小燃烧室的容积，且旋流器下游的余气系数接近1，实现了超低热值燃料的燃烧；在余气系数较小的工况下，燃烧剧烈，火焰扩散，各旋流器（指所有旋流器）下游的火焰会连在一起，形成整体燃烧态势，因燃料（指旋流阳极尾气和旋流阴极尾气）多点喷射，可有效地抵消燃料旋流导致的高温向中心集中的劣势，改善和提高燃烧室出口温度分布的均匀性。
40.参见图1-5，本发明还公开了采用所述固体氧化物燃料电池系统的火焰筒进气方法的固体氧化物燃料电池系统的燃烧室，所述燃烧室采用旋流扩散燃烧方式，可适用于1kw-200 kw的固体氧化物燃料电池系统。所述燃烧室包括燃烧室机匣1和火焰筒2，所述燃烧室机匣和所述火焰筒均呈筒状，所述火焰筒同轴位于所述燃烧室机匣内，二者的头端均封闭、末端均敞口，所述火焰筒的末端与所述燃烧室机匣的末端固定密封连接，所述火焰筒的头部端壁3与所述燃烧室机匣的头部端壁之间留有间距，所述燃烧室机匣的侧壁上设有阳极尾气进口4和阴极尾气进口5，用于电堆的阳极尾气和阴极尾气进入所述燃烧室，所述火焰筒的侧壁上设有多个侧壁通孔（或称掺混孔）6，所述火焰筒的头部端壁与所述燃烧室机匣的头部端壁之间设有阳极尾气集气室7，所述阳极尾气集气室与所述阳极尾气进口连通，所述阳极尾气集气室与所述火焰筒之间设有旋流器8，所述旋流器设有旋流阳极尾气进气通道9和旋流阴极尾气进气通道10，所述旋流阴极尾气进气通道为环形通道，同轴位于所述旋流阳极尾气进气通道的外侧，所述旋流阳极尾气进气通道连通所述阳极尾气集气室与所述火焰筒，所述旋流阴极尾气进气通道连通所述燃烧室机匣的内部空间与所述火焰筒，以使通过所述旋流器喷射进入所述火焰筒的阴极尾气和阳极尾气形成旋流阴极尾气沿进气方向包裹旋流阳极尾气的进气状态，所述火焰筒的头部端壁上密布有端壁通孔（或称冷却孔）11。
41.电堆的阳极尾气全部由所述阳极尾气进口经所述阳极尾气集气室进入所述旋流器，在所述旋流阳极尾气进气通道的旋流作用下，形成具有旋流强度的气流喷射进入所述火焰筒。电堆的阴极尾气由所述阴极尾气进口进入所述燃烧室机匣内，然后采用三种方式进入所述火焰筒，第一种方式为通过所述侧壁通孔进入所述火焰筒，第二种方式为通过所述端壁通孔进入所述火焰筒，第三种方式为通过所述旋流器进入所述火焰筒，采用第三种方式进入所述火焰筒的阴极尾气，在所述旋流阴极尾气进气通道的作用下，形成具有旋流强度的气流喷射进入所述火焰筒。由此，在所述燃烧室工作时，全部的阳极尾气（旋流阳极尾气）在旋流阴极尾气的包裹下，在所述火焰筒内形成多点旋流扩散火焰，其余的阴极尾气通过所述端壁通孔和所述侧壁通孔进入所述火焰筒，实现分区混合燃烧。
42.所述火焰筒内的头部端壁侧优选同轴设有外缘呈圆形的挡溅盘12，所述挡溅盘的直径小于所述火焰筒的头部内径，且与所述火焰筒的头部端壁之间留有间距，构成阴极尾气的火焰筒头部进气通道，所述火焰筒的头部端壁上设有旋流器定位孔13，用于所述旋流器的插入和定位，所述旋流器定位孔的孔径与所述旋流器的外径相配合，装配时，所述旋流器直接插入所述旋流器定位孔实现密封安装固定，所述挡溅盘上设有旋流器插入孔，用于所述旋流器的插入，所述旋流器的出气端插入所述旋流器插入孔并密封连接。
43.所述旋流器的数量优选为多个（例如5个），其中，一个所述旋流器与所述火焰筒同轴，其余的所述旋流器以所述火焰筒的轴线为中心线沿同一圆周均匀分布，以实现所述燃烧室工作时的旋流稳焰和火焰多点排布。阳极尾气在进入所述阳极尾气集气室后均压平均
分配，分多路从各所述旋流器的旋流阳极尾气进气通道喷射进入所述燃烧室。
44.所述旋流器优选包括内筒体14和外筒体15，所述外筒体同轴套在所述内筒体外，所述内筒体的外径小于所述外筒体的内径，所述内筒体与所述外筒体之间的环形空间构成所述旋流阴极尾气进气通道，所述内筒体的内部空间构成所述旋流阳极尾气进气通道，所述旋流阳极尾气进气通道与所述旋流阴极尾气进气通道内均设有旋流组件，用于在相应通道内形成旋流气流，所述内筒体的进气端与所述阳极尾气集气室的对应侧室壁固定连接，所述外筒体的进气端与所述阳极尾气集气室的对应侧室壁之间留有间距，用于阴极尾气进气。
45.所述旋流阳极尾气进气通道内的旋流组件优选为旋流叶片（或称阳极尾气旋流叶片），所述阳极尾气旋流叶片的数量为多个，所述内筒体内同轴设有旋流叶片安装轴，多个所述阳极尾气旋流叶片沿所述旋流阳极尾气进气通道的径向圆周均匀分布，各所述阳极尾气旋流叶片的内缘与所述旋流叶片安装轴固定连接，各旋流叶片的外缘与所述内筒体的内壁固定连接。
46.所述阳极尾气旋流叶片通常为板状叶片，所述阳极尾气旋流叶片的轴向偏转角度优选为20
°‑
70
°
，即所述阳极尾气旋流叶片的板面与其朝向进气侧的端沿所处的轴向平面（所述阳极尾气旋流叶片朝向进气侧的端沿与和所述火焰筒的轴线平行的直线所构成或确定的平面）之间的夹角优选为20
°‑
70
°
，所述阳极尾气旋流叶片的数量优选为6-18个，由此通过所述旋流阳极尾气进气通道形成旋流数为0.4-1.2的阳极尾气旋流。
47.所述旋流阴极尾气进气通道内的旋流组件优选为旋流叶片（或称阴极尾气旋流叶片），所述阴极尾气旋流叶片的数量为多个，多个所述阴极尾气旋流叶片沿所述旋流阴极尾气进气通道的径向圆周均匀分布，各所述阴极尾气旋流叶片的内缘与所述内筒体的外壁固定连接，各所述阴极尾气旋流叶片的外缘与所述外筒体的内壁固定连接。
48.所述阴极尾气旋流叶片通常为板状叶片，所述阴极尾气旋流叶片的轴向偏转角度优选为20
°‑
70
°
，即所述阴极尾气旋流叶片的板面与其朝向进气侧的端沿所处的轴向平面（所述阴极尾气旋流叶片朝向进气侧的端沿与和所述火焰筒的轴线平行的直线所构成或确定的平面）之间的夹角优选为20
°‑
70
°
，所述阴极尾气旋流叶片的数量优选为8-24个，由此通过所述旋流阴极尾气进气通道形成旋流数为0.4-1.2的阴极尾气旋流。
49.所述内筒体的出气端外径优选渐缩，所述外筒体自进气端向出气端优选依次包括内径等径段、内径渐缩段和内径渐扩段，所述内筒体的外径渐缩段位于所述外筒体的内径渐缩段内，由此在所述旋流器的出口端侧形成圆弧喉道型面，可有效防止所述燃烧室工作时，所述旋流器的出口端的旋流火焰回流至所述旋流器的内部，避免烧毁或烧伤所述旋流器。所述内筒体的出口端优选采用平面锐角设计，避免此处形成涡系结构，导致出现挂火现象烧毁所述旋流器。
50.所述侧壁通孔优选分为若干组，每组侧壁通孔的数量均为多个，若干组侧壁通孔在所述火焰筒的侧壁上沿径向的不同圆周分布，优选主要分布于所述火焰筒的侧壁中部，每组的多个侧壁通孔沿其所在圆周均匀分布。各组侧壁通孔的数量优选相同，且在所述火焰筒的侧壁上一一对应分布，各组侧壁通孔中相对应的侧壁通孔优选沿与所述火焰筒的轴线平行的直线排列。所述侧壁通孔的孔径优选为4-30mm。
51.所述端壁通孔优选分为多组，每组端壁通孔的数量均为多个，多组端壁通孔在所
述火焰筒的头部端壁上沿以头部端壁的圆心为圆心的不同圆周均匀分布。各组端壁通孔中沿半径最小圆周和半径最大圆周分布的两组端壁通孔的端壁通孔分布密度优选大于沿其他半径圆周分布的端壁通孔组的端壁通孔分布密度。所述端壁通孔的孔径优选为0.5-4mm。
52.所述燃烧室的阴极尾气进气方式及具体进气结构的设置，使电堆的阴极尾气中的大部分可以从所述侧壁通孔进入所述火焰筒，从所述侧壁通孔进入所述火焰筒的阴极尾气量通常为阴极尾气总量的40%-90%，从所述端壁通孔进入所述火焰筒的阴极尾气量通常为阴极尾气总量的5%-30%，通过所述旋流器的旋流阴极尾气进气通道进入所述火焰筒的阴极尾气量通常为阴极尾气总量的1%-30%。
53.所述燃烧室机匣自头端向末端优选包括等径段和内径减缩的变径段，所述变径段的末端内径与所述火焰筒的末端内径相同，所述变径段的末端与所述火焰筒的末端固定密封连接。所述阳极尾气进口和所述阴极尾气进口优选均设在所述等径段上。所述燃烧室机匣的外径优选为30-600mm。
54.所述燃烧室的点火器（通常为点火杆）16自所述燃烧室机匣的头端外侧水平伸入所述火焰筒，所述燃烧室机匣的头部端壁、所述阳极尾气集气室的两侧室壁、所述火焰筒的头部端壁和所述挡溅盘上均设有可供所述点火器穿过的点火器孔17，所述阳极尾气集气室内设有水平的点火器套管，构成所述点火器通道18，所述点火器套管的两端分别与所述阳极尾气集气室的两侧室壁上的点火器孔密封连通。
55.本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。