CN108469039B - 一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，具体属于燃烧室技术领域。目的是为了进一步降低NOx的排放。包括空气雾化喷嘴、燃烧室外壳、长轴射流孔和燃烧室出口和短轴射流孔；所述的燃烧室外壳为椭圆形壳体，所述的燃烧室外壳的端部中心处沿轴向设有空气雾化喷嘴；所述的空气雾化喷嘴包括燃油管和雾化空气管道，所述的燃油管与雾化空气管道同心设置；沿燃烧室椭圆形外壳长轴和短轴方向环向垂直设置两个长轴射流孔和两个短轴射流孔，所述的长轴射流孔和短轴射流孔设置在靠近燃烧室外壳端部处；所述燃烧室外壳的底部设有燃烧室出口。本发明能够有效地降低NOx排放。

Description

一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室
技术领域
本发明涉及一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，具体属于燃烧室技术领域。
背景技术
燃烧室主要是将燃料和空气混合并燃烧生成高温燃气的装置，广泛应用于燃气轮机，航空发动机等领域，燃烧过程的污染物排放问题一直以来广受关注。燃烧室中的污染物排放主要有一氧化氮，一氧化碳以及未燃的碳氢化合物等，其中一氧化氮的排放多以热力型NOx为主。
在壁面射流燃烧室中，空气经壁面的射流孔喷射后，会在射流平面与燃烧室端部之间形成回流区，增强火焰的稳定性。通常，燃料与空气在上述回流区混合并燃烧，燃烧后的高温燃气与射流平面下游空气混合，达到降低温度和增强温度均匀性的效果，该类燃烧器可以实现较低的NOx排放。目前，现有的壁面射流燃烧室几何结构以圆形为主且NOx排放相对较高。
发明内容
本发明的目的是为了进一步降低NOx的排放，提出了一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，所采取的技术方案如下：
一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，包括空气雾化喷嘴、燃烧室外壳、长轴射流孔、燃烧室出口和短轴射流孔；所述的燃烧室外壳为椭圆形壳体，所述的燃烧室外壳的端部中心处沿轴向设有空气雾化喷嘴，所述的空气雾化喷嘴包括燃油管和雾化空气管道，所述的燃油管与雾化空气管道同心设置；沿燃烧室外壳长轴和短轴方向环向垂直设置两个长轴射流孔和两个短轴射流孔，所述的长轴射流孔和短轴射流孔设置在靠近燃烧室外壳端部处；所述燃烧室外壳的底部设有燃烧室出口。
所述的椭圆形截面的长轴与短轴之比为1～2.5。
所述的长轴射流孔4和短轴射流孔6的空气流速比为1～0.2。
本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明是涉及一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，通过改变椭圆形燃烧室长轴方向上的两个射流孔流量与短轴方向的两个射流孔空气流速比，与传统的壁面射流圆形燃烧室相比，NOx排放从10.6ppm降低至5.3ppm，因此NOx排放降低了50％。
附图说明
图1为本发明中一实施例提供的低排放的壁面射流椭圆形燃烧室的沿长轴方向的剖面示意图；
图2为本发明中一实施例提供的低排放的壁面射流椭圆形燃烧室的沿空气射流平面的剖面示意图。
具体实施方式
具体实施方式一，结合图1、2说明本实施方式。本实施方式所述的一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，包括空气雾化喷嘴、燃烧室外壳3、长轴射流孔4、燃烧室出口5和短轴射流孔6；所述的燃烧室外壳3为椭圆形壳体，所述的燃烧室外壳3的端部中心处沿轴向设有空气雾化喷嘴；所述的空气雾化喷嘴包括燃油管1和雾化空气管道2，所述的燃油管1与雾化空气管道2同心设置；沿燃烧室外壳3长轴和短轴方向环向垂直设置两个长轴射流孔4和两个短轴射流孔6，所述的长轴射流孔4和短轴射流孔6设置在靠近燃烧室外壳3端部处；所述燃烧室外壳3的底部设有燃烧室出口5。所述的椭圆形截面的长轴与短轴之比为1～2.5。所述的长轴射流孔4和短轴射流孔6的空气流速之比为1～0.2。所述的长轴射流孔4和短轴射流孔6的位置、孔径以及空气射流方向均为可调的，根据实际需要确定；该燃烧室也可用于燃烧气体燃料。
该燃烧室最重要的地方在于燃烧室外壳的椭圆形结构以及长轴射流孔4和短轴射流孔6的空气流速比。以长轴与短轴之比为1.56的壁面射流椭圆形燃烧室为例，和传统的壁面射流圆形燃烧室相比，NOx排放从10.6ppm降低至9.1ppm。该燃烧室在运行过程中，沿射流孔进入的空气可以分为两股，一股沿椭圆形截面长轴方向的两个长轴射流孔4进入，另一股沿椭圆形截面短轴方向的两个短轴射流孔6进入。对于恒定的射流空气而言，长轴射流孔4和短轴射流孔6的空气流速比对NOx排放有很大的影响。基于参数优化结果分析，当沿长轴方向上的两个长轴射流孔4与短轴方向的两个短轴射流孔6空气流速比由1.0变为0.6时，可以降低燃烧温度并增加温度的均匀性，同时NOx排放从9.1ppm降低至5.3ppm。
工作过程：首先，压缩空气由雾化空气管道2进入椭圆形燃烧室，同时液体燃料由燃料管1进入椭圆形燃烧室，此时，进入椭圆形燃烧室的燃油受到来自雾化空气管道2的压缩空气的作用，使其产生雾化效果。然后，助燃空气由长轴射流孔4和短轴射流孔6进入椭圆形燃烧室，对撞射流形成回流区，并于雾化后的燃油混合，经点火之火形成稳定燃烧。
本发明所述的一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室的结构不局限与上述各个实施方式所描述的具体结构，还可以是上述各个实施方式所描述的特征的合理组合。

Claims (1)

1.一种具有低排放的壁面射流椭圆形燃烧室，其特征在于，包括空气雾化喷嘴、燃烧室外壳(3)、长轴射流孔(4)、燃烧室出口(5)和短轴射流孔(6)；所述的燃烧室外壳(3)为椭圆形壳体，所述的燃烧室外壳(3)的端部中心处沿轴向设有空气雾化喷嘴，所述的空气雾化喷嘴包括燃油管(1)和雾化空气管道(2)，所述的燃油管(1)与雾化空气管道(2)同心设置；
沿燃烧室外壳(3)长轴和短轴方向环向垂直设置两个长轴射流孔(4)和两个短轴射流孔(6)，所述的长轴射流孔(4)和短轴射流孔(6)设置在靠近燃烧室外壳(3)端部处；所述燃烧室外壳(3)的底部设有燃烧室出口(5)，燃烧室外壳(3)的长轴与短轴之比为1～2.5，所述的长轴射流孔(4)和短轴射流孔(6)的空气流速比为1～0.2。
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