CN110081462B - 一种低污染燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低污染燃烧室，包括机匣和置于机匣内的火焰筒，其包括燃烧部、进气导流管和排气部；所述燃烧部包括起始端和封闭滞止端，所述燃烧部起始端与进气导流管的导流出气口连通，所述导流出气口朝向封闭滞止端，且导流出气口侧壁与起始端侧壁之间留有排气口，所述排气部与燃烧部通过排气口连通。本发明采用燃烧部和朝向封闭滞止端的导流进气口配合，使得燃料和空气在进入火焰筒后向封闭滞止端运动，形成滞止点回流，使得火焰筒内的燃烧既包含有新鲜的燃料和空气，也包含经过燃烧的燃气，可有效控制火焰筒内燃烧局部的氧含量，降低燃烧温度，从而有效控制污染排放。

Description

一种低污染燃烧室

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其是涉及一种滞止点回流低污染燃烧室。

背景技术

随着人们环保意识的提高，对于发动机燃烧室污染物排放标准日益严格，其中最新的CAEP8标准提出了将NOx的排放在CAEP6的排放标准上降低15％，为了降低污染，需要燃料在燃烧室内与空气充分混合燃烧，以减少NOx的排放；

现有技术中，为了使燃料与空气混合充分，大多燃烧室针对如何排布燃烧室进气以及供油方式进行改进，但是由于燃料通常通过喷嘴喷射进燃烧室，燃烧室内燃料流速较快，燃料与空气仍无法充分混合，同时燃料在燃烧室内燃烧时间较短，无法保证燃料燃烧充分，同样导致产生较多NOx，对环境造成破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低污染燃烧室，以使得燃料在燃烧室内与空气充分混合，并降低燃料在燃烧时的流速，延长燃料燃烧时间，增加燃烧的稳定性，使得燃料燃烧的更加充分，降低污染物排放。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低污染燃烧室，包括

火焰筒，其截面包括相互连通的燃烧部和排气部，所述燃烧部包括起始端和封闭滞止端，所述燃烧部通过起始端与排气部连通；

进气导流管，其与燃烧部的起始端连通，且导流出气口朝向封闭滞止端；

机匣，其截面包括空气进口，所述火焰筒置于机匣内，且所述排气部穿过机匣与外界连通；

燃料喷嘴，其一端通过进气导流管与燃烧部连通，另一端穿过机匣与外界连通。

进一步的，所述进气导流管为变径弯管，所述导流进气口直径大于导流出气口。

进一步的，所述燃料喷嘴侧壁与进气导流管内壁之间留有空气流道，所述燃料喷嘴上套设有空气旋流器，且所述空气旋流器置于导流出气口处。

进一步的，所述火焰筒截面还包括过渡部，所述燃烧部与排气部通过过渡部连通，所述排气部的长度方向与燃烧部的长度方向平行，且所述排气部的排气方向朝向燃烧部的封闭滞止端。

进一步的，所述导流进气口置于燃烧部内，且所述导流进气口直径与燃烧部高度的比在1/4-1/2之间。

进一步的，所述火焰筒外壁开有冷却孔，所述空气旋流器的进气量是空气进口处进气量的30％-70％。

进一步的，所述空气旋流器的旋流数在0.3-0.7之间。

进一步的，所述机匣为环形，所述空气进口开于机匣外侧边缘；所述火焰筒为环形，多个进气导流管的导流进气口置于火焰筒外侧，用于使得导流进气口临近空气进口，以方便空气进入进气导流管内。

进一步的，所述机匣截面还包括与空气进口连通的内环腔流道以及外环腔流道，所述燃烧部置于内环腔流道内，所述排气部置于外环腔流道内，用于为火焰筒提供冷却空气。

进一步的，所述导流进气口置于燃烧部中层。

相对于现有技术，本发明所述的一种低污染燃烧室具有以下优势：

本发明采用一端为开口另一端为封闭滞止端的燃烧部与朝向封闭滞止端的导流进气口配合，使得燃料和空气在进入火焰筒后向封闭滞止端运动，形成滞止点回流，使得火焰筒内的燃烧既包含有新鲜的燃料和空气，也包含经过燃烧的燃气，可有效控制火焰筒内燃烧局部的氧含量，降低燃烧温度，从而有效控制污染排放；

采用变径弯管，在保证导流进气口朝向封闭滞止端的同时，减少火焰筒内的压力差；

通过控制导流进气口的直径与燃烧部的高度之间的比值，使得排气口能快速的将燃烧后的气体排出，防止气体堆积在燃烧部内，造成燃烧部的压力和温度升高。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为燃烧室三维结构剖视图；

图2为燃烧室剖视示意图；

图3为进气导流管与燃烧部位置关系示意图。

附图标记说明：

1-机匣；11-空气进口；12-内环腔流道；13-外环腔流道；2-火焰筒；21-燃烧部；211-封闭滞止端；212-起始端；213-排气口；22- 进气导流管；221-导流进气口；222-导流出气口；223-空气流道；224- 空气旋流器；23-排气部；24-过渡部；3-燃料喷嘴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明所述的低污染燃烧室，包括环形机匣1以及置于机匣1内的环形火焰筒2；

结合图2所示，所述火焰筒2截面包括依次连通的燃烧部21、过渡部24和排气部23，且所述排气部23穿过机匣1，使得火焰筒2 内的气体能沿排气部23排出燃烧室，所述火焰筒2与多个进气导流管22连通，且进气导流管22沿火焰筒2环形设置；所述燃烧部21 包括起始端212以及封闭滞止端211，所述燃烧部21起始端212、过渡部24和排气部23依次连通，且所述过渡部24为C形，所述排气部23截面与燃烧部21截面的长度方向平行，且排气部23的排气方向朝向封闭滞止端211，所述进气导流管22与燃烧部21起始端连通，且所述进气导流管22包括导流进气口221和导流出气口222，所述导流出气口222置于燃烧部21内且朝向封闭滞止端211，空气和燃料从进气导流管22进入燃烧部21内，所述封闭滞止端211封闭使得进气导流管22喷出的气体在封闭滞止端211形成气流滞止状态，令燃料与空气能混合更充分，同时降低气流流速，保证燃料能在燃烧部 21内稳定燃烧，同时延长燃料在燃烧部21内的燃烧时间，使得燃料燃烧更充分，减少污染物排放；

每个所述进气导流管22均为变径弯管，所述导流进气口221直径大于导流出气口222直径，以降低火焰筒2内压力损失，所述导流出气口222朝向燃烧部21的封闭滞止端211，在工作中导流出气口 222向燃烧部21内充入空气，便于气体在燃烧部21内燃烧，所述导流出气口222固设有空气旋流器224，且所述导流进气口221置于燃烧部21起始端212外侧壁，导流出气口222置于燃烧部21内，结合图3所示，所述导流出气口222置于燃烧部21中层，使得气体在封闭滞止端211形成回流，导流出气口222侧壁与燃烧部21起始端内壁之间形成排气口213，所述过渡部24通过排气口213与燃烧部21 连通；

所述机匣1包括空气进口11、内环腔流道12以及外环腔流道13，所述空气进口11置于导流进气口221附近，如图2所示，可选的，所述空气进口11开于环形机匣1外侧边缘，且所述空气进口11的气流方向与燃烧部21长度方向平行；多个进气导流管22的导流进气口 221置于环形火焰筒2外侧，以便于空气通过进气导流管22进入燃烧部21内，所述燃烧部21冷却流道包裹于燃烧部21外，所述排气冷却流道包裹于排气部23外，所述火焰筒2的筒壁上开有多个冷却孔(图中未示出)，空气通过冷却孔进入火焰筒2内，通过气膜冷却、发散冷却或符合冷却的方式对火焰筒2进行冷却，其具体的开孔方式以及冷却孔形状均为已公开的现有技术，在此不再赘述。

本发明所述的低污染燃烧室，还包括向燃烧部21内提供燃料的燃料喷嘴3，其一端置于进气导流管22内，且穿过空气旋流器224 与燃烧部21连通，另一端穿过机匣1与外界连通，所述燃料喷嘴3 外壁与气流引流管内壁之间留有通过空气的空气流道223，所述空气能通过空气流道进入空气旋流器内，便于空气旋流器使空气形成旋流进入火焰筒内。

为了保证燃烧部21封闭滞止端211的燃烧效果，应选用旋流数在0.3-0.7之间的空气旋流器224，以使得气体在进入燃烧部21形成弱旋流。

所述导流出气口222直径与燃烧部21高度比在1/4-1/2之间，以满足排气口213能快速的将燃烧部21内经过燃烧的气体排出，防止过多的气体积蓄在燃烧部21内，导致燃烧部21气压和温度过高。

可选的，所述进气导流管的数量在12-26个之间。

所述火焰筒2内设有点火器(图中未示出)，所述点火器的位置、安装以及控制方式与现有技术相同，在此不再赘述。

在工作中，通过燃料喷嘴3向火焰筒2燃烧部21的封闭滞止端 211喷射燃料，通过空气进口11向机匣1内充入空气，空气进入机匣1内沿进气导流管22、燃烧冷却流道和排气冷却流道分为三股进入火焰筒2内，其中从进气导流管22进入火焰筒2的空气占机匣1 内空气总量的30％-70％，以保证有足够多的空气通过空气旋流器224 在燃烧部21起始端212与燃料混合，使空气与燃料充分接触混合同时被点火器点燃，当空气与燃料的混合气体冲击到封闭滞止端211 时，混合气体受阻，变为滞止状态，随着后续混合气体的进入，使得燃烧中的混合气体、空气换热燃烧后的气体相混合，以减少火焰筒2 内滞止端的含氧量，降低气体燃烧温度，延长混合气体燃烧时间，使得燃料燃烧更充分，燃烧后的气体从排气部23从机匣1中心排出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低污染燃烧室，其特征在于：包括

火焰筒(2)，其截面包括相互连通的燃烧部(21)和排气部(23)，所述燃烧部(21)包括起始端(212)和封闭滞止端(211)，所述燃烧部(21)通过起始端(212)与排气部(23)连通；

进气导流管(22)，其与燃烧部(21)的起始端(212)连通，所述进气导流管(22)包括导流出气口(222)和导流进气口(221)，且导流出气口(222)朝向封闭滞止端(211)；

机匣(1)，其截面包括空气进口(11)，所述火焰筒(2)置于机匣(1)内，且所述排气部(23)穿过机匣(1)与外界连通；

燃料喷嘴，其一端通过进气导流管(22)与燃烧部(21)连通，另一端穿过机匣(1)与外界连通。

2.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述进气导流管(22)为变径弯管，所述导流进气口(221)直径大于导流出气口(222)。

3.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述燃料喷嘴侧壁与进气导流管内壁之间留有空气流道(223)，所述燃料喷嘴上套设有空气旋流器(224)，且所述空气旋流器(224)置于导流出气口(222)处。

4.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述火焰筒(2)截面还包括过渡部(24)，所述燃烧部(21)与排气部(23)通过过渡部(24)连通，所述排气部(23)的长度方向与燃烧部(21)的长度方向平行，且所述排气部(23)的排气方向朝向燃烧部(21) 的封闭滞止端(211)。

5.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述导流进气口(221)置于燃烧部(21)内，且所述导流进气口(221)直径与燃烧部(21)高度的比在1/4-1/2之间。

6.根据权利要求3所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述火焰筒(2)外壁开有冷却孔，且所述空气旋流器(224)的进气量是空气进口(11)处进气量的30％-70％。

7.根据权利要求3所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述空气旋流器(224)的旋流数在0.3-0.7之间。

8.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述机匣(1)为环形，所述空气进口(11)开于机匣(1)外侧边缘；所述火焰筒(2)为环形，多个进气导流管(22)的导流进气口(221)置于火焰筒(2)外侧，用于使得导流进气口(221)临近空气进口(11)，以方便空气进入进气导流管(22)内。

9.根据权利要求8所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述机匣(1)截面还包括与空气进口(11)连通的内环腔流道(12)以及外环腔流道(13)，所述燃烧部(21)置于内环腔流道(12)内，所述排气部(23)置于外环腔流道(13)内。

10.根据权利要求1所述的一种低污染燃烧室，其特征在于：所述导流进气口(221)置于燃烧部(21)中层。

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