[實用新型]一種多級低污染燃燒系統及燃燒室

有效

• 申請號: 201420346358.5
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN204006123U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 吳昊;鄂亞佳
• 申請（專利權）人: 中航商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宋少娜

技術領域

本實用新型涉及能源與動力燃燒裝置領域，特別涉及一種多級低污染燃燒系統及燃燒室。

背景技術

隨著大氣環境問題在世界范圍內受到越來越多的關注，對于航空發動機污染物排放要求也是越來越嚴苛。下一代航空發動機產品市場需求表明，氮氧化物(NOx)的排放量比現行國際民航組織(ICAO)規定標準CAEP6要進一步減少45％～60％左右，其它排放物包括一氧化碳(CO)、未燃碳氫(UHC)和煙霧(smoke)排放值同樣需要進一步降低。

研究表明，控制燃燒室內的燃燒反應溫度是控制NOx污染排放的關鍵，而控制燃燒反應溫度的主要技術途徑之一就是采用貧油預混燃燒模式。但是在地面慢車、起動點火等工作狀態下，又需要局部燃燒區采用富油燃燒的油氣匹配方式，以維持燃燒穩定性，同時降低小功率狀態下CO和UHC的排放。為了緩解大功率狀態下NOx排放和小功率狀態下CO、UHC排放的矛盾，一般采用分級燃燒的模式，以保證發動機在各種工況下其燃燒室各局部區域均以接近各自最佳燃油空氣匹配模式進行高效穩定的燃燒反應。

分級燃燒技術在航空發動機燃燒室上已得到成功應用，比如：GE90發動機采用的雙環腔燃燒室分級燃燒技術；GEnx發動機采用的中心分級燃燒技術等。而采用中心分級燃燒技術由于結構緊湊、分區貧油燃燒控制NOx效果較好等優點，已是低排放燃燒室發展的趨勢。但是對于長壽命、低排放燃燒室，需要同時考慮到燃燒室低排放、燃燒效率高以及燃燒室出口溫度分布的要求，對于一般中心分級燃燒室，仍未能很好地解決分區后各反應區之間互相影響、分級點附近燃燒效率低下、主燃級油氣混合不充分、不均勻、燃油霧化質量差等問題，同時也存在出口溫度分布較差及小功率狀態燃燒效率低的問題。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提出一種多級低污染燃燒系統及燃燒室，其能夠使主燃區油氣混合更加充分、均勻，進一步提高燃燒效率。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種多級低污染燃燒系統，其包括采用環腔中心分級結構設置，且能夠獨立開啟或關閉的預燃級、中間級和主燃級，所述預燃級、中間級和主燃級沿徑向由內向外依次設置；

所述預燃級包括預燃級套筒，所述預燃級套筒內設置有預燃級噴嘴和預燃級旋流器；所述中間級包括中間級套筒，所述中間級套筒內設置有中間級噴嘴和中間級旋流器；所述主燃級包括主燃級套筒，所述主燃級套筒內設置有主燃級噴嘴和主燃級旋流器。

在一優選或可選實施例中，所述預燃級套筒為文氏管，所述預燃級噴嘴為離心式噴嘴，所述預燃級旋流器為軸向旋流器；所述離心式噴嘴設置在所述文氏管內，所述軸向旋流器設置在所述離心式噴嘴與所述文氏管之間。

在一優選或可選實施例中，所述中間級還包括中間級前端壁，所述中間級噴嘴為中間級直射式噴嘴，所述中間級旋流器為中間級徑向旋流器；所述中間級前端壁和中間級套筒設置在所述文氏管的外周向，所述中間級徑向旋流器設置在所述中間級前端壁與所述中間級套筒之間，所述中間級直射式噴嘴設置在所述中間級前端壁上。

在一優選或可選實施例中，所述主燃級還包括主燃級前端壁，所述主燃級噴嘴為主燃級直射式噴嘴，所述主燃級旋流器為主燃級徑向旋流器；所述主燃級前端壁和主燃級套筒設置在所述中間級套筒的外周向，所述主燃級徑向旋流器設置在所述主燃級前端壁與所述主燃級套筒之間，所述主燃級直射式噴嘴設置在所述中間級套筒上。

在一優選或可選實施例中，所述文氏管的軸向截面沿所述離心式噴嘴的噴射方向呈先收縮后逐漸擴張的結構，形成預燃級氣流通道。

在一優選或可選實施例中，所述中間級套筒的軸向截面沿所述中間級直射式噴嘴的噴射方向呈先收縮后逐漸擴張的結構，所述中間級套筒與所述文氏管之間形成中間級氣流通道。

在一優選或可選實施例中，所述主燃級套筒的軸向截面沿所述主燃級直射式噴嘴的噴射方向呈逐漸擴張的結構，所述主燃級套筒與所述中間級套筒之間形成主燃級氣流通道。

在一優選或可選實施例中，所述預燃級的所述軸向旋流器的葉片的角度范圍為30°～60°，所述中間級徑向旋流器的葉片的角度范圍為30°～70°，所述主燃級徑向旋流器的葉片的角度范圍為30°～60°。

在一優選或可選實施例中，所述中間級前端壁上沿周向設置有6～16個所述中間級直射式噴嘴，所述中間級套筒上沿周向設置有6～20個所述主燃級直射式噴嘴。

為實現上述目的，本實用新型還提供了一種燃燒室，其包括燃燒室頭部，所述燃燒室頭部設置有上述任一實施例中的多級低污染燃燒系統。

基于上述技術方案，本實用新型至少具有以下有益效果：