[其他]受限定腔誘導旋渦強化燃燒和穩燃新技術

無效

• 申請號: 86100043
• 申請日: 1986-01-02
• 公開（公告）號: CN86100043A
• 公開（公告）日: 1987-04-15
• 發明（設計）人: 秦彪
• 申請（專利權）人: 秦彪
• 主分類號: F23C3/00
• 分類號: F23C3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及強化燃燒與火焰穩定技術。

幾十年來在航空和民用工業的燃燒裝置中普遍采用了傳統的強化燃燒和穩燃的方法-旋流器和鈍體。這對于液體燃料和氣體燃料來說是十分成功，行之有效的。但對煤粉來說，由于煤的加熱，揮發份的析出，著火，燃燒要比液體和氣體燃燒困難得多，因此采用傳統的方法往往不能與煤粉燃燒的特點相適應。由清華大學傅維標等新發明的《大速差同向射流》強化燃燒和穩燃技術，對強化煤粉燃燒和穩燃的效果十分顯著，其結構較之現有燃燒器簡單得多。

其原因主要在于：對于旋流器和鈍體穩燃，燃料濃度分布和溫度分布匹配不良，只能依靠湍流交換的作用使燃料受到高溫回流區的加熱，這樣的加熱強度對氣體，液體燃料來說是夠了，但對煤粉來說是不夠的。《大速差同向射流》技術利用高速射流引射，在軸線誘導出強烈的回流區，一次風中的煤粒，其小顆粒將與一次風射流中的空氣一起被高速射流抽走而偏離軸線，但大部分的煤粉顆粒由于其慣性大，因此將繼續作直線運動而直奔高溫回流區，直接受到高溫氣流的包圍和加熱，使煤粉濃度分布與高溫氣流溫度分布匹配良好。

《大速差同向射流》技術不足之處：只對于煤粉，以及其它重質燃料效果才顯著。由于射流速度高，一部分燃料被吹走，則燃燒效率不能提高，同時火焰長，燃燒室尺寸要大。還必須消耗一定數量的高壓蒸汽（或空氣），一次風不能過低，大致不能低于20m/s。

本發明的思想是：直接利用一次風，靠近一側壁具有一定的速度沿該側壁射出，在受限空間內誘導出劇烈的旋渦而產生強烈的高溫回流區。而燃料卻是從對面的那一側壁直接投入高溫回流區中，根據具體情況可有一定量的補加一次風通過這側壁射入高溫回流區中，如圖1所示。

本發明的技術和《大速差同向射流》技術相比，本發明的技術不要高壓氣體生產高速射流，只要一次風具有一定的速度，并且合理設計一次風出口橫截面形狀，就能得到強烈的高溫回流區。由于燃料是直接投入高溫回流區中，直接受到高溫氣流的包圍和加熱，使燃料濃度分布與高溫氣流的溫度分布匹配良好，這和《大速差同向射流》技術的顯著優點一樣，但本發明的技術對于液體和氣體等輕質燃料的燃燒也能顯著地提高效果。燃料是從側壁投入，使燃料在回流區中逆流后再順流，則燃料在高溫區停留時間長，和回流的已燃氣中的剩余氧或由補加一次風射入的氧在回流區中就進行燃燒化應，這樣被一次風引射的燃料溫度高，瞬間就可和一次風中的氧燃燒化應，同時一次風的速度不特別高，因而整個的燃燒效率高，燃燒室長度減小，可以直接做為主燃室。可以通過調節補加一次風來，調節主燃區的位置，回流區的溫度。燃料的投射口和補加一次風進口可沿側壁開數多個，使燃料和氧均勻地分布于高溫回流區中，同時由于工作狀態的變化，一次風速度變化，使回流區長度變化，可通過調節每一個燃料和補加一次風進口的工作狀況，使燃燒組織過程總是處于最佳狀態。

本發明的技術用于軸流式燃氣輪機主燃室，火焰腔為環形，它具有以上所述的本發明的技術特征和優點。如圖2所示，進入燃燒室的氣流分成二股，一次風和二次風。火焰腔壁板將二次風和燃燒區隔開，補加一次風則是由二次風通過火焰腔壁板射入。火焰腔壁板內有燃油流道，由于火焰腔壁板內腔面直接和高溫燃氣接觸，溫度非常高，燃油在流道內流動被加熱成蒸汽射入高溫回流區中，這樣就不存在霧化問題，又起了冷卻壁的作用。沒有擴壓段，燃燒室長度減短。一次風貼壁流動又起了壁面隔熱作用。圖2中沒畫出某些地方必要的冷卻空氣孔。

本發明是一種設計思想，對于個種不同用途的具體燃燒室，還要進一步的具體研究。例如，是否需要補加一次風，火焰腔的幾何形狀等等。

附圖說明：

圖1：〔1〕-一次風，〔2〕-補加一次風，〔3〕-燃料。

圖2：〔1〕-一次風，〔2〕-火焰腔壁板，〔3〕、〔6〕、〔7〕-燃油，〔4〕-二次風，〔5〕-補加一次風。

圖1，2中的黑實箭頭表示流動。