一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模.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CN106996579A(43)申请公布日2017.08.01(21)申请号201710342928.1(22)申请日2017.05.16(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)发明人索建秦于涵梁红侠孙付军李乐黎明(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人陈星(51)Int.Cl.F23R3/38(2006.01)F23R3/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模(57)摘要本发明公开了一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模，由轴流式旋流器、环形旋流空气平直流道、环形旋流空气收敛流道和喷嘴组成。采用贫油直接喷射燃烧技术，喷嘴出口和旋流空气出口位于同一平面，喷嘴形成的锥形油雾在旋流空气作用下快速破碎并与空气充分混合。喷嘴模以非预混燃烧方式工作，有效地避免自燃和回火现象的发生，并且降低振荡燃烧出现的风险；喷嘴模燃烧当量比在0.6～0.8之间，保证燃烧区温度较低，从而有效降低热力型氮氧化物的生成。在实际燃气轮机燃烧室中，通过合理布置多个旋流喷嘴模形成多点直接喷射结构，实现分区燃烧功能，既保证宽工作状态下稳定工作，又能有效地降低污染物生成。CN106996579ACN106996579A权利要求书1/1页1.一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模，其特征在于:包括旋流器叶片、旋流器内壁、旋流器外壁、旋流器出口平直段、环形旋流空气平直流道、旋流器出口挡板、旋流器出口收敛段、冷却孔、环形旋流空气收敛通道、旋流空气出口、喷嘴、喷嘴出口、喷嘴安装座、燃油入口管、旋流流道，所述旋流器叶片为直叶片，叶片安装角度为35～40°,旋流器叶片数量为8～16片，旋流器叶片沿周向固定在旋流器内壁上，所述旋流器叶片与旋流器内壁和旋流器外壁形成旋流流道；所述喷嘴安装座为中空圆柱结构，端部凸台段有内螺纹，喷嘴安装座与旋流器内壁固连，燃油进口位于喷嘴安装座前端，所述喷嘴安装座与旋流器出口平直段形成环形旋流空气平直流道；所述喷嘴与喷嘴安装座螺纹连接，所述喷嘴与旋流器出口收敛段形成环形旋流空气收敛流道，旋流空气出口处为空气流道上最小流通面积，通过改变旋流空气出口来调节空气量，旋流器出口收敛段壁面上周向均布若干冷却孔，所述旋流器出口收敛段与旋流器出口挡板水平方向夹角α为40～50°；喷嘴出口与旋流器收敛出口平齐，从喷嘴出口喷出的锥形油雾在旋流空气剪切作用下破碎形成均匀分布的小液滴，且与空气混合形成均匀的油气分布。2.根据权利要求1所述的燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模，其特征在于:所述旋流喷嘴模燃烧当量比为0.6～0.8。3.根据权利要求1所述的燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模，其特征在于:所述环形旋流空气平直流道长度h1与内径d1比值为0.15～0.20。2CN106996579A说明书1/4页一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模技术领域[0001]本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，具体地说，涉及一种燃气轮机低污染燃烧室的贫油直接喷射旋流喷嘴模。背景技术[0002]近年来，随着人们环保意识越来越强，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。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，燃气轮机低污染燃烧技术主要包括:富油燃烧-快速淬熄-贫油燃烧技术(Richburn-Quickquench-Leanburn，RQL)、贫油预混预蒸发燃烧技术(LeanPremixedPrevaporised，LPP)、贫油直接喷射燃烧技术(LeanDirectInjection，LDI)。PW公司低污染燃烧室TALONⅡ采用RQL技术，其NOx排放水平刚能满足CAEP6的要求，但由于RQL技术中，淬熄过程有可能产生接近化学恰当比的反应条件，从而生成大量NOx，因此RQL技术降低污染排放的潜力有限，很难满足未来ICAO更为严格的排放标准。GE公司将LPP技术应用到TAPS系列低污染燃烧室中，TAPSⅠ和TAPSⅡ的NOx排放比CAEP6的规定再降低50％和60％，而用于GE9X的TAPSⅢ的NOx排放比CAEP8的规定还低30％。LDI技术是将燃油直接喷射到燃烧室中与空气混合发生扩散燃烧，由于没有燃油和空气预混，因此不存在自燃和回火的问题，且其燃烧不稳定性问题也没有LPP那样严重。