[發(fā)明專利]一種可形成低速區(qū)的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610079553.X
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN105650642B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): F23D17/00
• 分類號(hào): F23D17/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

本發(fā)明提供了一種可形成低速區(qū)的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器，該噴嘴包括內(nèi)層圓筒、外層圓筒和M層波浪結(jié)構(gòu)，M層波浪結(jié)構(gòu)夾設(shè)于內(nèi)層圓筒和外層圓筒之間，其沿圓筒四周的徑向依次排列，相鄰兩層波浪結(jié)構(gòu)之間以及波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒、外層圓筒之間形成斜流通道，該斜流通道由波浪結(jié)構(gòu)的底端向頂端延伸，并與軸向具有一定角度，反應(yīng)流體經(jīng)斜流通道噴出后，同時(shí)沿軸向和圓周方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在該沿圓周方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的作用下產(chǎn)生第一低速區(qū)，可以防止熄火和火焰脈動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒的穩(wěn)定性、完全性和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可形成低速區(qū)的噴嘴和噴嘴陣列，其特別適用于燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐、化工爐等各種工業(yè)燃燒器。

背景技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)由于單機(jī)體積小和輸出功率大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力、航空、石油化工等行業(yè)。由于能源危機(jī)和環(huán)境惡化，急需發(fā)展高效清潔燃燒室，要求燃燒室具有點(diǎn)火可靠、燃燒穩(wěn)定、效率高及低排放等特性。當(dāng)前我國(guó)環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重，發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)清潔燃燒技術(shù)十分迫切。燃?xì)廨啓C(jī)廠商已經(jīng)開發(fā)了多種清潔燃燒技術(shù)，如貧預(yù)混燃燒技術(shù)、稀相預(yù)混預(yù)蒸發(fā)技術(shù)、貧油直噴技術(shù)以及催化燃燒技術(shù)等，這些技術(shù)雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩(wěn)定的問題。如美國(guó)通用公司開發(fā)的一種用于液體燃料燃燒的徑向分級(jí)燃燒技術(shù)，可以有效降低一氧化氮排放。但是，由于主火焰穩(wěn)定在剪切層的低速邊沿，剪切層低速區(qū)域附近會(huì)產(chǎn)生周期性的渦脫落，在穩(wěn)定點(diǎn)附近易產(chǎn)生振蕩，在非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。

與燃?xì)廨啓C(jī)燃燒器類似，其它各類工業(yè)燃燒器也面臨著穩(wěn)定燃燒與降低污染物排放的矛盾，因此，如何在不降低污染物排放的情況下盡可能提高燃燒穩(wěn)定性，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種可形成低速區(qū)的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器。

(二)技術(shù)方案

本發(fā)明提供的一種可形成低速區(qū)的噴嘴，其包括內(nèi)層圓筒10、外層圓筒20和M層波浪結(jié)構(gòu)30，其中，M層波浪結(jié)構(gòu)30夾設(shè)于內(nèi)層圓筒10 和外層圓筒20之間，其沿圓筒四周的徑向依次排列，相鄰兩層波浪結(jié)構(gòu)30之間以及波浪結(jié)構(gòu)30與內(nèi)層圓筒10、外層圓筒20之間形成斜流通道 31，該斜流通道31由波浪結(jié)構(gòu)的底端向頂端延伸，并與軸向具有一定角度；反應(yīng)流體經(jīng)斜流通道31噴出后，同時(shí)沿軸向和圓周方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在該沿圓周方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的作用下產(chǎn)生第一低速區(qū)，其中，1≤M≤100。

優(yōu)選地，M層波浪結(jié)構(gòu)30中的至少一層波浪結(jié)構(gòu)30還包括鈍體34，該鈍體34為環(huán)形結(jié)構(gòu)，其沿圓周方向貫穿波浪結(jié)構(gòu)30；反應(yīng)流體經(jīng)斜流通道31噴出后，在該鈍體34的作用下產(chǎn)生第二低速區(qū)。

優(yōu)選地，波浪結(jié)構(gòu)30由沿徑向起伏的N個(gè)波峰32和N個(gè)波谷33沿周向相間排列而成，相鄰兩層波浪結(jié)構(gòu)的波峰和波谷之間、最外層波浪結(jié)構(gòu)30與外層圓筒20之間以及最內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)30與內(nèi)層圓筒10之間形成斜流通道31，其中，2≤N≤1000。

優(yōu)選地，M層波浪結(jié)構(gòu)30中的至少一層波浪結(jié)構(gòu)30還包括支撐圓筒 37，該支撐圓筒的頂端與波浪結(jié)構(gòu)的波峰和波谷的底端連接，相鄰支撐圓筒37之間形成引流通道，引流通道與波浪結(jié)構(gòu)形成的斜流通道連通，最內(nèi)層支撐圓筒37與內(nèi)層圓筒的下部之間形成內(nèi)側(cè)流道35，該內(nèi)側(cè)流道35 與最內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)30和內(nèi)層圓筒10形成的斜流通道31連通，最外層支撐圓筒37與外層圓筒的下部之間形成外側(cè)流道36，該外側(cè)流道36與最外層波浪結(jié)構(gòu)30和外層圓筒20形成斜流通道31連通。

優(yōu)選地，M層波浪結(jié)構(gòu)30形成的斜流通道31與軸向的夾角被調(diào)節(jié)，反應(yīng)流體沿圓周方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡被改變，反應(yīng)流體流場(chǎng)速率隨之變化，火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場(chǎng)速率實(shí)現(xiàn)匹配。

優(yōu)選地，鈍體的數(shù)量和截面尺寸被調(diào)節(jié)，第二低速區(qū)的數(shù)量和尺寸被改變，火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場(chǎng)速率實(shí)現(xiàn)匹配。