[發明專利]一種航機改型生物燃料燃燒室降低CO排放的方法

有效

• 申請號: 200910244507.0
• 申請日: 2009-12-30
• 公開（公告）號: CN102116487A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 袁怡祥;譚春青;郭寶亭
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23R3/42
• 分類號: F23R3/42
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明涉及一種航機改型生物燃料燃燒室降低CO排放的方法。

背景技術

生物燃料是來源于生物質(主要是植物)通過熱解、氣化、酯交換反應、發酵、醇解等等方法得到的含氧燃料，逐漸在民用、工業場合進行了應用，民航動力也在試用某些生物燃料。地面燃氣輪機可用的生物燃料包括甲醇、乙醇、生物柴油、熱解油、氣化焦油、熱解氣、生物氣化氣等等。目前都發現在同等功率下，以生物燃料為燃料時航改型地面燃氣輪機產生的CO排放遠大于以航空煤油或者柴油為燃料時，且大大超標。例如加拿大Orenda?Aerospace公司在GT2500燃氣輪機上進行實驗，所用燃料有Dynamotive生物油、Ensyn生物油、乙醇生物柴油、柴油，燃料預熱到70℃，滿負荷運行，結果表明氮氧化物NO_x排放較少，但CO排放則遠高于燃料為柴油時的排放。

從理論上來說，在高溫、著火、穩定燃燒有保障的前提下，生物含氧燃料中的含氧減少了燃料對助燃空氣中的氧的需要，有可能促進OH基生成，從而促進燃燒，降低CO、UHC排放。在某些工況下這個有利因素有可能超過生物含氧燃料汽化潛熱增加、粘性增大等帶來的不利因素。另一方面，由于許多生物含氧燃料汽化潛熱比相應的碳氫燃料大，導致燃燒溫度降低，進而影響了對溫度非常敏感的化學反應速度，使得不完全燃燒產物有可能增長。隨著工況和燃燒室結構的改變，這個不利影響有可能超過燃料含氧帶來的有利因素，從而可能導致CO和UHC增多。因此，含氧生物油在燃燒室內的燃燒，既有可能增加CO的排放，也有可能減少CO的排放，這與燃燒室火焰筒的內部結構、氣流組織方式的不同是緊密相關的，應根據情況具體分析。而一般航機燃燒室火焰筒的結構特點是：壁面上開有主燃孔(或叫二次孔、二次流孔)、摻混孔、大量氣膜小孔，主燃孔和摻混孔會帶來有強烈沖擊、阻礙、冷卻作用的多股氣流，而且主燃孔進來的冷氣流進入燃燒的核心區域-主燃區，使得燃燒室平均溫度下降較多，因而生成的OH不夠，且同時燃燒反應的控制步OH+CO-CO₂+H隨著該區域平均溫度水平的降低而反應速率變慢，從而阻礙和延滯了CO的反應過程，使得CO未完全反應，結果導致燃燒尾氣的CO排放增高。

發明內容

本發明的目的是提供一種航機改型生物燃料燃燒室降低CO排放的方法，

為實現上述目的，本發明通過改變燃燒室火焰筒壁面上的開孔數目、大小和相對位置來降低航改陸用燃氣輪機燃燒生物燃料時降低CO排放的方法，以達到增加燃燒效率、節能減排的效果。

為實現上述目的，本發明提供的航機改型生物燃料燃燒室降低CO排放的技術方案，是增加航機燃燒室火焰筒主燃孔的數目并縮小每個主燃孔的面積，并保持航機燃燒室火焰筒主燃孔總面積不變，且保持各個主燃孔所處軸線方向上的位置；把摻混孔的位置沿軸線向平移到靠近火焰筒縮口位置。較優的：主燃孔的數目是原主燃孔的1.5～3倍；摻混孔的位置沿軸線向平移到離火焰筒縮口位置1厘米到10厘米軸線距離處。

本發明的方法不依賴于燃燒室的工作壓力和溫度，該方法簡明、容易操作，燃燒室頭部不必重新設計，因此該方法成本低，可靠，特別適用于燃燒室火焰筒壁面開有主燃孔和摻混孔的航機改型陸用燃燒生物燃料時降低CO的排放，也可用于其他火焰筒壁面開有主燃孔和摻混孔的筒形、矩形、環管形、環形以及其他各種類型燃燒室。

附圖說明

圖1是航機公知的燃燒室火焰筒示意圖。

圖2是本發明航機改型后燃燒室火焰筒示意圖。

具體實施方式

本發明的技術方案是：保持航機原燃燒室火焰筒開孔面積不變；保持各個主燃孔(或稱二次孔)的總面積和所處軸線方向上的位置不變，增加主燃孔的數目以縮小每個主燃孔的面積，這樣使得核心燃燒區域受到冷氣流的沖擊減弱，使得燃料燃燒完全程度增加。

上述措施會使得主燃區的回流區長度有所增加，使得該區域溫度水平和燃燒所需時間有保障，在保持航機原燃燒室火焰筒壁面上摻混孔的大小和數目不變的情況下，把摻混孔的位置沿軸線向下游平移到靠近火焰筒縮口位置，這樣，進一步減少了冷氣流對燃燒區域的沖擊。

下面結合圖1、圖2的對比來描述本發明的實現：

圖1是航機公知的燃燒室火焰筒外形示意圖，圖1中沿軸線方向的截面位置1上開設有一圈主燃孔A(或叫二次孔)，在沿軸線方向的截面位置2上開設有一圈摻混孔B，燃燒室氣流沿圖中軸線經過火焰筒縮口位置4后成為燃燒尾氣排出燃燒室。

圖2是航機改型后燃燒室火焰筒外形示意圖。本發明對圖1實施改進措施就得到了圖2。