[發(fā)明專利]一種預(yù)燃級(jí)凹腔值班主燃級(jí)貧油直混的燃燒室及工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110705761.7
• 申請(qǐng)日: 2021-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113418187A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明玉;王謙;肖建昆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F23D11/22
• 分類號(hào): F23D11/22;F23D11/40;F23D11/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王美麗

本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)燃級(jí)凹腔值班主燃級(jí)貧油直混的燃燒室及工作方法，包括燃燒室，所述的燃燒室包括機(jī)匣、火焰筒和火焰筒壁面，所述的火焰筒與火焰筒壁面之間形成凹腔，包括內(nèi)凹腔和外凹腔，所述的外凹腔上連接有電嘴，所述的火焰筒壁面上陣列有多個(gè)旋流器和與之匹配的主燃級(jí)噴嘴。本發(fā)明通過(guò)對(duì)預(yù)燃級(jí)與主燃級(jí)的特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置，使得預(yù)燃級(jí)中的流動(dòng)狀態(tài)及幾乎不受主燃級(jí)的流動(dòng)影響，提高點(diǎn)火性能，拓寬火焰穩(wěn)定范圍；使進(jìn)入主燃級(jí)的燃油和空氣均勻混合，降低了NOx等污染物的排放；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燃燒室頭部更加緊湊，減輕燃燒室重量；火焰筒壁面可以使更多的空氣參與到壁面冷卻，減少火焰筒壁面的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)火焰筒壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分級(jí)燃燒室及燃燒過(guò)程，尤其涉及一種預(yù)燃級(jí)凹腔值班主燃級(jí)貧油直混的燃燒室及工作方法。

背景技術(shù)

降低污染物排放和提高燃燒室性能作為現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)的最基本要求，一直備受人們關(guān)注。基于此，當(dāng)前研究面臨著以下技術(shù)挑戰(zhàn)：1、在更寬廣的范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，主要解決在低功率狀態(tài)下的燃燒穩(wěn)定性以及高功率狀態(tài)下不可見(jiàn)排氣冒煙燃燒2、大狀態(tài)下降低污染物的排放，主要解決氮氧化物NOx的排放。解決上述問(wèn)題的途徑可以分為兩類，一類是采取合理措施優(yōu)化常規(guī)的旋流穩(wěn)定燃燒室，可行的措施主要包括貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)，貧油直混以及多級(jí)旋流等；另一類則是在掌握基本原理的基礎(chǔ)上探索全新的燃燒組織方式、發(fā)展新概念燃燒室，例如駐渦燃燒室(Trapped vortex combustor,TVC)、超緊湊燃燒室(Ultracompact combustor,UCC)等。

燃燒室的廢氣排放物主要有氮氧化物NOx、一氧化碳CO、碳?xì)銫H以及碳顆粒等，氮氧化物NOx排放則是低排放技術(shù)的重中之重。已知氮氧化物(NOx)的生成及消耗條件，為了獲得更低的氮氧化物NOx，就必須保證溫度盡可能低的燃燒環(huán)境。低溫燃燒環(huán)境可通過(guò)貧油工作條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中最具有代表性的便是貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)LPP(Lean PremixedPrevaporised)燃燒技術(shù)和貧油直混LDI(Lean Directly Injection)燃燒技術(shù)。

LPP燃燒技術(shù)通過(guò)將預(yù)先蒸發(fā)好的燃油與過(guò)量的空氣提前均勻混合，再供入燃燒室進(jìn)行燃燒，使得整個(gè)燃燒室都處于貧油燃燒狀態(tài)。通過(guò)降低油氣比和燃燒溫度，可以大大降低氮氧化物(NOx)的排放。但是LPP燃燒技術(shù)存在一些技術(shù)難題，由于燃油與空氣混合需要一定時(shí)間，故而在溫度較高的燃燒室上游可能會(huì)發(fā)生自燃和回火。

LDI燃燒技術(shù)在LPP燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展，通過(guò)直接將燃油噴入燃燒室，省略了提前將燃油蒸發(fā)以及與空氣混合的步驟，解決了自燃和回火等LPP燃燒技術(shù)難題。同時(shí)LDI燃燒技術(shù)面臨著油氣混合不均勻和火焰燃燒不穩(wěn)定等技術(shù)挑戰(zhàn)。對(duì)此，采用旋流器與供油噴嘴一體化設(shè)計(jì)來(lái)解決油氣混合不均勻的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)旋流器的空氣既是燃燒空氣，也是助霧化和促進(jìn)油霧散布的空氣。可有效實(shí)現(xiàn)燃油良好霧化以及油氣快速混合，在燃燒室頭部形成均勻偏貧的可燃混合氣。火焰不穩(wěn)定這一難題可通過(guò)合理組織進(jìn)入凹腔內(nèi)的射流形成穩(wěn)定火焰來(lái)解決。已知駐渦燃燒室作為一種新概念燃燒室目前被廣泛應(yīng)用。駐渦燃燒室其燃燒區(qū)分為凹腔區(qū)和主燃區(qū)。凹腔為值班級(jí)，負(fù)責(zé)穩(wěn)定火焰和小狀態(tài)下的燃燒組織。通過(guò)合理地組織凹腔前/后壁的射流，在凹腔內(nèi)形成穩(wěn)定的旋渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)。由于該旋渦受到凹腔的保護(hù)，所以可以在很寬的工況范圍內(nèi)穩(wěn)定火焰。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的是提供一種預(yù)燃級(jí)凹腔值班主燃級(jí)貧油直混的燃燒室及工作方法，在保持火焰燃燒穩(wěn)定的同時(shí)，進(jìn)一步降低NOx的排放。

技術(shù)方案：本發(fā)明包括燃燒室，所述的燃燒室包括機(jī)匣、火焰筒和火焰筒壁面，所述的火焰筒與火焰筒壁面之間形成凹腔，包括內(nèi)凹腔和外凹腔，所述的外凹腔上連接有電嘴，所述的火焰筒壁面上陣列有多個(gè)旋流器和與之匹配的主燃級(jí)噴嘴。

所述的旋流器為單級(jí)軸向旋流器。

所述單級(jí)軸向旋流器的出口與單路離心噴嘴的出口平齊。

所述單級(jí)軸向旋流器之間的距離為1.2～1.5倍的旋流器直徑。