[發(fā)明專利]一種基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210375557.4
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN102889618A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔文俊;曾青華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F23R3/52
• 分類號(hào): F23R3/52;F23R3/38;F23R3/14;F23R3/58
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室技術(shù)，特別涉及一種基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室主要發(fā)展趨勢是低污染燃燒。新發(fā)展的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室必須滿足日益嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，民用航空燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室執(zhí)行的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)CAEP6(Committee?on?Aviation?Environmental?Protection)已經(jīng)非常嚴(yán)格，特別是關(guān)于氮氧化物(NO_x)的排放要求，而即將實(shí)施(2014年1月1日實(shí)施)的最新標(biāo)準(zhǔn)CAEP8更是要求NO_x排放要在CAEP6標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上再降低15％以上。工業(yè)發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)于污染物排放標(biāo)準(zhǔn)亦是如此，舊版GB?13223-2003標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定燃油燃?xì)廨啓C(jī)NO_x排放限值為150mg/m³，天然氣燃?xì)廨啓C(jī)NO_x排放限值為80mg/m³，而新版GB?13223-2011標(biāo)準(zhǔn)(2012年1月1日實(shí)施)規(guī)定的燃油燃?xì)廨啓C(jī)NO_x排放限值則降低至120mg/m³，天然氣燃?xì)廨啓C(jī)NO_x排放限值降低至為50mg/m³。

燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室污染排放物主要為NO_x、一氧化碳(CO)、未燃碳?xì)?UHC)和冒煙(Soot)。當(dāng)前技術(shù)條件下冒煙問題已得到很好解決，余下三大排氣污染物可分為兩類：一類是由于高的火焰溫度而產(chǎn)生的污染物-NO_x，一類是由于低的火焰溫度而產(chǎn)生的污染物-CO和UHC。根據(jù)污染物產(chǎn)生的機(jī)理以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：燃燒室燃燒區(qū)當(dāng)量比在很小的一個(gè)范圍(0.6～0.8)內(nèi)，上述兩類污染物排放才達(dá)到最小。

對(duì)于常規(guī)燃燒室來說，通常采用液霧擴(kuò)散燃燒方式，在高功率狀態(tài)時(shí)，燃燒區(qū)附近當(dāng)量比在1附近，遠(yuǎn)超過上述低污染燃燒所需當(dāng)量比區(qū)間，此時(shí)CO和UHC排放雖然較小，但NO_x排放量則非常大；在低功率狀態(tài)時(shí)，燃燒區(qū)當(dāng)量比又很低，遠(yuǎn)低于上述低污染燃燒所需當(dāng)量比區(qū)間，此時(shí)NO_x排放雖較低，但CO和UHC排放則很高，因此對(duì)于常規(guī)燃燒室來說，無法滿足在整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)工作范圍內(nèi)的低污染排放要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，以改進(jìn)公知技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中：燃燒室為單環(huán)腔結(jié)構(gòu)，包括擴(kuò)壓器、外機(jī)匣、內(nèi)機(jī)匣、火焰筒外壁、火焰筒內(nèi)壁和燃燒室頭部，由火焰筒外壁、火焰筒內(nèi)壁和燃燒室頭部組成燃燒區(qū)域；

所述環(huán)形燃燒室頭部設(shè)有若干組燃燒頭，其中每組燃燒頭設(shè)置一個(gè)預(yù)燃級(jí)噴嘴和多個(gè)主燃級(jí)噴嘴；

預(yù)燃級(jí)噴嘴安裝在燃燒頭的中間；

主燃級(jí)噴嘴以預(yù)燃級(jí)噴嘴為中心沿環(huán)形燃燒室徑向?qū)ΨQ布置；

燃燒頭安裝在燃燒室頭部的端壁上；

主燃級(jí)噴嘴采用基于文丘里預(yù)混的中心噴霧，外圈雙級(jí)旋流的結(jié)構(gòu)形式，包括主油嘴、軸向空氣旋流器和文丘里預(yù)混段；主油嘴、軸向空氣旋流器和文丘里預(yù)混段三者同軸心，軸向空氣旋流器采用雙級(jí)旋流結(jié)構(gòu)，與文丘里預(yù)混段相連，主油嘴安裝在軸向空氣旋流器中心，且主油嘴出口端面布置在文丘里預(yù)混段的喉部處；

預(yù)燃級(jí)噴嘴和主燃級(jí)噴嘴燃油通過雙通道燃油接嘴供應(yīng)。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中，若干組燃燒頭為等角度地安裝在環(huán)形燃燒室內(nèi)。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中雙通道燃油接嘴設(shè)有預(yù)燃級(jí)燃油通道和主燃級(jí)燃油通道兩個(gè)獨(dú)立燃油通道，預(yù)燃級(jí)燃油通道為預(yù)燃級(jí)噴嘴供油，主燃級(jí)燃油通道為主燃級(jí)噴嘴供油，主燃級(jí)噴嘴與預(yù)燃級(jí)噴嘴燃油量分別進(jìn)行控制。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中每組燃燒頭的主燃級(jí)噴嘴個(gè)數(shù)大于或等于2。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中主油嘴為壓力霧化結(jié)構(gòu)、氣動(dòng)霧化結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中軸向空氣旋流器為葉片式雙級(jí)反旋結(jié)構(gòu)、葉片式雙級(jí)同旋結(jié)構(gòu)、斜切孔式雙級(jí)反旋結(jié)構(gòu)、斜切孔式雙級(jí)同旋結(jié)構(gòu)或組合式雙級(jí)旋流結(jié)構(gòu)。

所述基于文丘里預(yù)混雙旋噴嘴的環(huán)形燃燒室，其中預(yù)燃級(jí)噴嘴可以采用與主燃級(jí)噴嘴相同結(jié)構(gòu)形式。