[發明專利]一種旋流數和湍流度可調的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器

有效

• 申請號: 201710101338.X
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106907709B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 李鋼;徐綱;杜薇;盧新根;朱俊強;尹娟;穆勇;楊金虎;殷曉霞
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/62;F23D14/48;F23D14/58
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種旋流數和湍流度可調的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器，通過轉動中間圓筒或外層圓筒，調整旋流器的內圈葉片與外圈葉片之間的相對位置，即可實現調整流場的旋流數和湍流強度的目的。該噴嘴工作范圍寬，可以靈活調整流場的旋流數和湍流度，摻混效果好、安全性好、污染物排放低、燃料適用范圍廣，具有良好的燃燒穩定性。

技術領域

本發明涉及燃燒裝置技術領域，尤其涉及一種旋流數和湍流度可調的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器，其特別適用于燃氣輪機、鍋爐、化工爐等各種工業燃燒器。

背景技術

工業生產如冶煉、石化、制藥、造紙及采礦等行業會產生大量有害氣體和低熱值氣體，這些氣體直接排放到大氣中會嚴重污染環境，而且還浪費了能源。如果將這些氣體燃燒利用，不但減小了環境污染和節約能源。當前我國環境污染問題十分嚴重，發展相關清潔燃燒技術十分迫切。此外，航空發動機、發電用燃氣輪機、艦船用燃氣輪機也都需要燃燒器。燃燒器廠商已經開發了多種清潔燃燒技術，如貧預混燃燒技術、稀相預混預蒸發技術、貧油直噴技術等，這些技術雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩定的問題。

旋流數和湍流度是噴嘴和燃燒器的重要參數，其對燃燒性能有重要影響，不同的旋流數和湍流度與燃燒穩定性、污染物排放有直接關系，針對不同的工況需要對旋流數和湍流度進行調節，以便改善燃燒性能。因而，本領域亟需開發一種旋流數和湍流度可調的燃燒器。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種旋流數和湍流度可調的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器。

(二)技術方案

本發明提供了一種旋流數和湍流度可調的噴嘴，包括：同軸設置的中間圓筒和外層圓筒，旋流器設置于所述中間圓筒與外層圓筒之間；所述旋流器包括內圈葉片和外圈葉片，所述內圈葉片固定在中間圓筒的外壁上，所述外圈葉片固定在外層圓筒內壁上，所述內圈葉片和外圈葉片用于調節旋流數和湍流度。

優選地，所述內圈葉片包括沿中間圓筒周向排列的多個葉片，所述外圈葉片包括沿外層圓筒周向排列的、與內圈葉片數量對應的葉片。

優選地，所述中間圓筒和/或外層圓筒可繞軸線旋轉，所述內圈葉片與外圈葉片之間的相對位置隨之改變，旋流數和湍流度隨之被調節。

優選地，所述內圈葉片的靠近外圈葉片的側邊具有凸齒，所述外圈葉片的靠近內圈葉片的側邊具有凹齒。

優選地，所述內圈葉片沿其長度方向均分為兩段，所述中間圓筒對應分為兩段；所述外圈葉片沿其長度方向也均分成兩段，所述外層圓筒對應分為兩段。

優選地，所述內圈葉片和外圈葉片在寬度方向上部分重疊。

優選地，所述內圈葉片和外圈葉片的其中之一設有擾流柱，另一個設有擾流孔。

優選地，當所述內圈葉片和外圈葉片重疊時，所述擾流柱與擾流孔相互咬合。

本發明還提供了一種噴嘴陣列，包括上述任一噴嘴。

本發明還提供了一種燃燒器，包括上述任一噴嘴，或者噴嘴陣列。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明的旋流數和湍流度可調的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器具有以下有益效果：

通過轉動中間圓筒或外層圓筒，調整旋流器的內圈葉片與外圈葉片之間的相對位置，即可實現調整流場的旋流數和湍流強度的目的。當燃燒發生脫火的趨勢時，可以增大流場的旋流數和湍流強度，避免火焰被吹熄；當發生回火趨勢時，可以減小流場的旋流數和湍流強度，防止發生回火，該噴嘴工作范圍寬、可以根據燃燒狀態靈活調整流場的旋流數和湍流度，摻混效果好、安全性好、污染物排放低、燃料適用范圍廣，具有良好的燃燒穩定性。