[發明專利]貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室

有效

• 申請號: 201310171168.4
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103277816A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 何小民;金義;吳澤俊;蔣波;丁國玉;葛佳偉;朱志新;趙自強;方杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/34
• 分類號: F23R3/34
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室，尤其涉及一種用于民用航空燃氣渦輪發動機和地面工業燃氣渦輪上的貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室，屬于燃氣輪機低排放燃燒技術領域。

背景技術

隨著對環境保護的日益重視，世界各國及相關國際組織制定了日益嚴格的環保法規，對各種動力裝置的排放標準作了明確的規范和規定。比如針對航空動力，近30年來國際民航組織（International?Civil?Aviation?Organization，ICAO）陸續制定了CAEP1（1986年）、CAEP2（1996年）、CAEP4（2004年）、CAEP6（2008年）和CAEP8（2010年）等多個排放標準條例。從全球燃燒污染排放的總量來看，發動機的排放所占的份額雖然很小，但其具有局部性和高空性的污染特點，因此需要開發具有低排放性能的發動機燃燒室，以減少對環境和健康的影響。低排放燃燒室和燃燒技術正是此研究背景的推動下不斷發展和提高的。為適應不斷嚴格的環保標準規范，保證未來對市場的占有率，歐美各國均投入了大量人力財力開展低排放燃燒技術的研究，并已取得明顯的效果。如美國上世紀七十年代的高效節能發動機（E3）計劃，環境清潔燃燒室項目（ECCP）、90年代的高速研究機（HSR）計劃、先進亞聲速技術（AST）計劃及1999年發起的超高效發動機技術（UEET）計劃，歐洲2000年以來制訂了EFFAE計劃、VITAL計劃及GEAE和SNECMA聯合發起的TECH56（1998～2003）和隨后的LEAP56計劃等。

貧油預混預蒸發（Lean?Premixed?Prevaporized，LPP）燃燒技術是把燃油預先蒸發，預先與空氣混合，然后在主燃燒室內形成均勻貧油混氣進行燃燒。NOx的形成在很大程度上取決于局部溫度和油氣比。對于當量比接近1的混氣，NOx的形成呈現出一個極大峰值，而貧油燃燒可降低燃燒溫度，在燃燒室上游實現預混預蒸發，可減小局部高溫區，縮短駐留時間，從而抑制NOx的生成。LPP燃燒室的優點是不積炭、冷卻火焰筒的空氣量減少。其缺點是在燃燒室上游的預混合預蒸發可能導致在高進口溫度下發生自燃或回火。

在燃燒室發展歷程中，靠旋流穩定的傳統燃燒室的得到了不斷改進，這些改進減少了污染物排放，但仍面臨瓶頸和挑戰，越來越難滿足日趨嚴格的排放標準的要求。與此同時，各種新概念燃燒系統和燃燒技術蓬勃發展，駐渦燃燒技術就屬于其中之一。美國是最早提出駐渦燃燒室（Trapped-vortex?Combustor，TVC）概念的國家，其對TVC技術的研究最早，成果也最多。上世紀九十年代，美國Hsu等人設計出了第一代TVC模型，之后又發展了第二代、第三代及帶高壓裝置的第三代TVC。TVC技術經過十幾年的發展，其原理也趨于明朗，性能也逐步被挖掘發現。國外研究發現駐渦燃燒室在真實條件下可以獲得非常好的性能：與常規技術相比，在點火性能、貧油熄火性能、高空點火性能方面提高了50%；氮氧化物排放量比1996年ICAO標準CAEP2降低了40%～60%；燃燒效率達到或超過99%的工作范圍加寬40%以上。美國空軍、海軍、能源部、NASA等都在探索將該技術移植到可能的軍用小涵道比渦扇發動機、商用大涵道比渦扇發動機、工業和艦船燃氣輪機中。NAVY計劃在F414實驗臺上裝TVC做驗證。

因此，本發明的目的在于提供一種貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室以改進現有技術之不足。

發明內容

本發明提供一種貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室，通過將貧油預混預蒸發低排放燃燒技術運用到駐渦燃燒室中，并結合分級燃燒技術，兼顧穩定性和高效率，有效降低氣態污染物排放。

本發明采用如下技術方案：一種貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室，其包括：

擴壓器，空氣自所述擴壓器進入所述燃燒室中；

機匣，所述機匣包括有外機匣和內機匣；

分流裝置，所述空氣自所述分流裝置分為內外涵氣流和主流氣流；

凹腔，所述凹腔包括有內環凹腔和外環凹腔，所述凹腔上設置有凹腔前壁進氣孔和凹腔后壁進氣孔；?

火焰筒，所述火焰筒上設置有若干火焰筒壁冷卻孔；

主流鈍體，所述主流鈍體用以穩定火焰；

聯焰板，所述聯焰板用以傳遞火焰；所述貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室還包括有為所述內環凹腔和外環凹腔提供燃料的主燃級燃油總管和值班級燃油總管。

所述貧油預混預蒸發低排放駐渦燃燒室還包括有與所述主燃級燃油總管相連通的主燃級供油噴嘴，所述主燃級供油噴嘴為離心噴嘴。