CN104482561B - 一种双路烟气再循环逆流燃烧方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种双路烟气再循环逆流燃烧装置，其中：火焰筒的壁上开设有多个气孔，火焰筒与隔流罩之间为第一环腔，隔流罩与燃烧室壁之间为第二环腔，第二环腔与燃烧头部的燃烧器连通；火焰筒通过一烟气管道连接换热器后分成三个通道，第一通道通过流量阀连接第一环腔的第一环腔接口，第二通道通过流量阀连接至混合器，由该混合器连接第二环腔的第二环腔接口，第三通道连接燃烧室下游。本发明还公开了双路烟气再循环逆流燃烧方法。本发明可延长燃烧室的使用寿命，同时可增大烟气余热的利用率，提高总体循环效率。
Description
技术领域
本发明涉及潜艇动力燃烧领域，具体地涉及一种双路烟气再循环逆流燃烧方法。
本发明还涉及用于实现上述方法的双路烟气再循环逆流燃烧装置。
背景技术
公知的潜艇动力燃烧室一般为简单顺流燃烧方式，即燃料和氧化剂分别从燃烧室头部进入火焰筒，在火焰筒的燃烧区内进行混合燃烧，产生高温高压烟气然后向火焰筒下游排出。这种燃烧方法存在燃料燃烧不完全、火焰筒超温、烟气余热浪费等问题。也有单路烟气再循环逆流冷却火焰筒的燃烧方式，火焰筒排出的烟气经过换热冷却后，一部分沿火焰筒外壁面逆流冷却火焰筒壁面，同时通过火焰筒壁面进入火焰筒内再参与燃烧。在这种燃烧方式下，部分烟气余热因再循环得到了利用，但大部分烟气余热直接排出，所以烟气余热利用率不高，此外火焰筒内燃烧强度过高影响燃烧室寿命等问题仍然存在。
发明内容
本发明的目的是提供一种双路烟气再循环逆流燃烧方法。
本发明的又一目的是提供一种用于实现上述方法的双路烟气再循环逆流燃烧装置。
为实现上述目的，本发明提供的双路烟气再循环逆流燃烧装置，其中：
火焰筒的壁上开设有多个气孔，火焰筒与隔流罩之间为第一环腔，隔流罩与燃烧室壁之间为第二环腔，第二环腔与燃烧头部的燃烧器连通；
火焰筒通过一烟气管道连接换热器后分成三个通道，第一通道通过流量阀连接第一环腔的第一环腔接口，第二通道通过流量阀连接至混合器，由该混合器连接第二环腔的第二环腔接口，第三通道连接燃烧室下游。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置中，燃烧头部设置一个或多个燃烧器。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置中，燃烧器中安装有燃料喷嘴，燃料喷嘴的外圈设有单级旋流器。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置中，燃料喷嘴为压力雾化结构、气动雾化结构或组合式结构。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置中，旋流器为轴向叶片式结构、径向叶片式结构、轴向斜切孔式结构或径向斜切孔式结构。
本发明提供的双路烟气再循环逆流燃烧方法：
燃烧室的烟气经过换热冷却后分成三路，其中一路烟气回流至第一环腔并沿轴向逆向流动，沿途通过火焰筒的壁上的气孔进入火焰筒，以冷却火焰筒；
另一路烟气与氧化剂混合后回流至第二环腔，沿轴向逆流进入燃烧头部与燃料混合燃烧，以降低火焰筒内的燃烧温度；
最后一路烟气排往燃烧室下游。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法中，火焰筒的冷却方式为气膜冷却、发散冷却或复合冷却方式。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法中，与氧化剂混合的烟气用于稀释并预热氧化剂。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法中，氧化剂为空气或氧气。
所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法中，回流至第一环腔和第二环腔的烟气分别由流量阀控制其流量。
本发明与现有技术相比的优点如下：
本发明不仅可以提高燃烧室的使用寿命，而且增大了烟气余热的利用率，提高了总体循环效率。
附图说明
图1是本发明双路烟气再循环逆流燃烧室的立体示意图。
图2是本发明实施例一的燃烧原理图；
图3是本发明实施例二的燃烧原理图。
图中符号说明：
1燃烧头部；2火焰筒；3隔流罩；4燃烧室壁；5燃烧器；6燃料喷嘴；7旋流器；8第一环腔；9第二环腔；10第一环腔接口；11第二环腔接口；12换热器；13火焰筒排出的烟气；14、15、16烟气；17氧化剂与烟气的混合器；18点火器。
具体实施方式
本发明的技术方案是将其中一路烟气回流至第一环腔并逆向流动沿途进入火焰筒，起到冷却火焰筒且利用了烟气余热的作用。另一路烟气在与燃烧室的氧化剂进行混合后，回流至第二环腔，一方面起到了稀释氧化剂的作用，降低火焰筒内的燃烧强度，保护火焰筒不被烧毁，提高了燃烧室的使用寿命；另一方面回流烟气起到预热氧化剂的作用，提高氧化剂的温度，从而减少火用损失。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
请参阅图1和图2，本发明实施例一的结构如下：
燃烧室为单管结构，由燃烧头部1、火焰筒2、隔流罩3和燃烧室壁4构成。火焰筒2与隔流罩3之间为第一环腔8，隔流罩3与燃烧室壁4之间第二环腔9。第一环腔8的进气口为第一环腔接口10，第二环腔9的进气口为第二环腔接口11。燃烧头部1由一个燃烧器5构成，燃烧器5由布置在其中心的燃料喷嘴6和外圈的单级旋流器7组成，其中，燃料喷嘴6可以是压力雾化结构、气动雾化结构或组合式结构；旋流器7可以是轴向叶片式结构、径向叶片式结构、轴向斜切孔式结构或径向斜切孔式结构。火焰筒2内排出的烟气13通过管道与换热器12换热冷却后，分成三股：一股烟气14通过烟气通道回流至第一环腔接口10，进入第一环腔8，然后沿轴向逆流并通过火焰筒2壁上的气孔进入火焰筒2内，达到冷却火焰筒的目的，该股烟气14的流量通过流量阀控制。另一股烟气15通过烟气通道引流至混合器17，在与氧化剂(空气或氧气)混合均匀后流入第二环腔接口11，然后进入第二环腔9，沿轴向逆流进入燃烧头部1，从而与燃料混合由点火器18燃烧，该股烟气15的流量通过流量阀控制。烟气15一方面起到了稀释氧化剂的作用，降低火焰筒内的燃烧强度，保护火焰筒不被烧毁，提高了燃烧室的使用寿命；另一方面回流烟气起到预热氧化剂的作用，提高氧化剂的温度，从而减少火用损失。最后一股烟气16直接排往燃烧室下游。火焰筒2的冷却方式可以为气膜冷却、发散冷却或复合冷却方式。
实施例二
请参阅图3，为本发明实施例二的结构示意图，与实施例不同之处在于燃烧头部1是由多个数量的燃烧器5构成，在图2中表示了三个燃烧器。其余同实施例1。
Claims (8)
1.一种双路烟气再循环逆流燃烧装置，其中：
火焰筒的壁上开设有多个气孔，火焰筒与隔流罩之间为第一环腔，隔流罩与燃烧室壁之间为第二环腔，第二环腔与燃烧头部的燃烧器连通；
火焰筒通过一烟气管道连接换热器后分成三个通道，第一通道通过流量阀连接第一环腔的第一环腔接口，第二通道通过流量阀连接至混合器，由该混合器连接第二环腔的第二环腔接口，第三通道连接燃烧室下游；
燃烧器中安装有燃料喷嘴，燃料喷嘴的外圈设有单级旋流器；
燃料喷嘴为压力雾化结构、气动雾化结构或组合式结构。
2.根据权利要求1所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置，其中，燃烧头部设置一个或多个燃烧器。
3.根据权利要求1所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置，其中，旋流器为轴向叶片式结构、径向叶片式结构、轴向斜切孔式结构或径向斜切孔式结构。
4.一种采用权利要求1-3任意一项所述的双路烟气再循环逆流燃烧装置的双路烟气再循环逆流燃烧方法：
燃烧室的烟气经过换热冷却后分成三路，其中一路烟气回流至第一环腔并沿轴向逆向流动，沿途通过火焰筒的壁上的气孔进入火焰筒，以冷却火焰筒；
另一路烟气与氧化剂混合后回流至第二环腔，沿轴向逆流进入燃烧头部与燃料混合燃烧，以降低火焰筒内的燃烧温度；
最后一路烟气排往燃烧室下游。
5.根据权利要求4所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法，其中，火焰筒的冷却方式为气膜冷却、发散冷却或复合冷却方式。
6.根据权利要求4所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法，其中，与氧化剂混合的烟气用于稀释并预热氧化剂。
7.根据权利要求4或6所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法，其中，氧化剂为空气或氧气。
8.根据权利要求4所述的双路烟气再循环逆流燃烧方法，其中，回流至第一环腔和第二环腔的烟气分别由流量阀控制其流量。
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