一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴及全环燃烧室.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108716694A(43)申请公布日2018.10.30(21)申请号201810572307.7(22)申请日2018.06.06(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人索建秦孙付军梁红侠于涵李乐黎明刘昭宇(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.F23R3/38(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴及全环燃烧室(57)摘要本发明涉及一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴及全环燃烧室，采用贫预混燃烧技术，燃料喷射口位于旋流器内轮毂上，燃料与空气在旋流流道开始相遇混合并在预混段进一步混合，提高燃料/空气混合均匀度，另外旋流喷嘴的燃烧当量比为0.55-0.75，保证燃烧区温度较低且无局部热点，从而有效减少氮氧化物的生成；旋流喷嘴出口收敛段可加速燃料/空气混合物流动，减小回火风险；旋流器外壁上壁面冷却孔能降低壁温和附面层燃料/空气比，减少发生自燃和回火风险；在实际燃烧室中，通过合理布置一定数量的相同尺寸的旋流喷嘴形成多点贫预混燃烧室头部，并采用主模燃料分级供应，可实现燃烧室在全工况范围内的低污染排放水平。CN108716694ACN108716694A权利要求书1/1页1.一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，包括旋流器外壁和轴向旋流器；其特征在于：轴向旋流器(2)中心的旋流器内壁(5)为燃料进口(3)，旋流器内壁(5)上设有多个燃料喷射孔(4)；使得燃料自燃料管路入口(3)进入，通过旋流器内壁(5)，经由多个燃料喷射孔(4)进入预混段(8)；轴向旋流器(2)与出口收敛段(9)之间预混段(8)的旋流器外壁上设有多个壁面发散小孔(11)，出口收敛段(9)之后为喷嘴出口(10)；所述轴向旋流器(9)的叶片为曲叶片，沿周向均匀分布；所述的喷嘴出口(10)的内径D为25mm～40mm，预混段长度L与内径D之比为0.7～1.2。2.根据权利要求1所述低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，其特征在于：所述轴向旋流器(2)的叶片为6-20个，与燃料喷射孔4)的数目相等。3.根据权利要求1或2所述低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，其特征在于：所述低旋流轴向旋流器(9)的曲叶片的叶片角度为30°～60°。4.根据权利要求1所述低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，其特征在于：所述的壁面发散小孔(10)沿轴向和周向均匀地分布，发散小孔的轴向间距和周向间距为4mm～7mm。5.根据权利要求1所述低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，其特征在于：所述的旋流器出口收敛段与水平方向夹角α为35°-55°。6.根据权利要求1所述低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴，其特征在于：所述的旋流喷嘴的燃烧区当量比为0.55-0.75。7.一种利用权利要求1～6所述任一项低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴构成的全环燃烧室，包括外火焰筒(13)、内火焰筒(14)和头部法兰(12)；其特征在于：多个从叶片喷射的贫预混模喷嘴，沿径向由内及外分三层排布在头部法兰(14)上，沿径向三个喷嘴一组主模与两个喷嘴一组的副模间隔分布。8.根据权利要求7所述全环燃烧室，其特征在于：所述同一组的贫预混模喷嘴共用一个供燃料管。9.根据权利要求7所述全环燃烧室，其特征在于：所述外层旋流喷嘴与外火焰筒间距离S1和内层旋流喷嘴与内火焰筒距离S4为4mm-8mm，旋流喷嘴间径向距离S2和S3为3mm-5mm，旋流喷嘴间周向间距D1为10mm-30mm。2CN108716694A说明书1/4页一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴及全环燃烧室技术领域[0001]本发明属于燃气轮机燃烧室领域，涉及一种低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴及全环燃烧室，具体是一种用于低污染燃烧室的贫预混旋流喷嘴方案。背景技术[0002]近年来，随着环境污染问题的愈加严峻，人们环保意识也越来越强，无论对于航空发动机或是地面燃气轮机，其污染物排放要求日益严格。例如国际民航组织(ICAO)下属环境保护委员会(CAEP)制定的一系列标准对一氧化碳、未燃碳氢和氮氧化物的排放做出了严格规定，只有符合排放要求的发动机才能取得适航认证；而针对地面燃气轮机，虽然没有统一的污染排放标准，但由于其长时间在地面工作的特点，各地也相继制定了本地区的污染物排放准则，并且其排放准则相比航空发动机更加苛刻，因此必须大力发展低污染燃烧技术以降低燃气轮机污染物排放水平，从而满足现在和未来更高的排放要求。[0003]目前，地面燃气轮机低污染燃烧技术主要包括：“湿”低排放燃烧技术、催化燃烧超低排放技术及“干”低排放燃烧技术。虽然“湿”低排放燃烧技术能有效降低NOx排放，但其也有致命的缺陷，例如CO排放量增加