CN110748920A - 轴向分级燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向分级燃烧器，所述轴向分级燃烧器具有燃烧室且包括第一级燃料喷嘴和第二级燃料喷嘴，所述第一级燃料喷嘴设在所述燃烧室的上游，用于向所述燃烧室内喷射第一级燃料和空气的混合物；所述第二级燃料喷嘴安装在所述燃烧室的内壁上且位于所述第一级燃料喷嘴下游，用于向所述燃烧室内喷射第二级燃料，所述第二级燃料喷嘴包括主涡流发生器，所述主涡流发生器具有主燃料腔、与所述主燃料腔连通的主燃料进口以及与所述主燃料腔连通以喷出所述主燃料腔内的燃料的主燃料喷出口。本发明的轴向分级燃烧器能够增强第二级燃料与第一级燃料和空气燃烧产生的主流高温烟气的掺混，降低污染物排放，而且结构简单，降低了加工难度及制造成本。

Description

轴向分级燃烧器

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种轴向分级燃烧器。

背景技术

燃气轮机的热力循环中，燃烧室内的燃气温度越高，越有利于效率和功率的提高。但是，高温下容易生产氮氧化合物NOX，而为了减少该热力型NOX的排放，则需降低燃烧室内的最高温度。

相关技术中，燃气轮机的燃烧室内采用轴向分级燃烧，在该种类型的分级燃烧中，第二级燃料喷嘴位于第一级燃料喷嘴的下游，在此下游位置喷入燃料，既可以减少燃烧室高温区的停留时间，降低NOX排放，又可以改善燃气轮机部分负荷时的性能。然而，目前的第二级燃料喷嘴结构复杂，既增加了系统的成本，也会使得喷嘴的热负荷过高，还存在燃料泄漏到燃压缸的风险；而且第二级燃料与第一级燃料和空气燃烧产生的主流高温烟气混合不好，污染物排放甚至比单级燃烧高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种轴向分级燃烧器,该轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴结构简单，降低了制造成本，能够增强第二级燃料与主流高温烟气的掺混，降低污染物排放。

根据本发明的第一方面的实施例的轴向分级燃烧器具有燃烧室，所述轴向分级燃烧器包括：第一级燃料喷嘴，所述第一级燃料喷嘴设在所述燃烧室的上游，用于向所述燃烧室内喷射第一级燃料和空气的混合物；第二级燃料喷嘴，所述第二级燃料喷嘴安装在所述燃烧室的内壁上且位于所述第一级燃料喷嘴下游，用于向所述燃烧室内喷射第二级燃料，所述第二级燃料喷嘴包括主涡流发生器，所述主涡流发生器具有主燃料腔、与所述主燃料腔连通的主燃料进口以及与所述主燃料腔连通以喷出所述主燃料腔内的燃料的主燃料喷出口。

根据本发明实施例的轴向分级燃烧器，能够增强第二级燃料与第一级燃料和空气形成的主流高温烟气的掺混，降低污染物排放，而且结构简单，降低了加工难度及制造成本。

在一些实施例中，所述主涡流发生器包括第一主侧板和第二主侧板，所述主燃料喷出口设在所述第一主侧板和第二主侧板的交界处。

在一些实施例中，所述第一主侧板和第二主侧板的交界处形成有主交界面，所述主燃料喷出口形成在所述主交界面上。

在一些实施例中，所述主燃料喷出口的开口方向相对于所述主交界面的法线方向倾斜。

在一些实施例中，所述主燃料喷出口还进一步设在所述第一主侧板和第二主侧板中的至少一个上。

在一些实施例中，所述第二级燃料喷嘴还包括第一副涡流发生器和第二副涡流发生器，所述第一副涡流发生器设在所述第一主侧板上，所述第二副涡流发生器设在所述第二主侧板上，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个具有副燃料腔、与所述副燃料腔连通的副燃料进口以及与所述副燃料腔连通以喷出所述副燃料腔内的燃料的副燃料喷出口，所述副燃料腔通过所述副燃料进口与所述主燃料腔连通。

在一些实施例中，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括第一副侧板和第二副侧板，所述副燃料喷出口设在所述第一副侧板和第二副侧板的交界处。

在一些实施例中，所述第一副侧板和第二副侧板的交界处形成有副交界面，所述副燃料喷出口形成在所述副交界面上。

在一些实施例中，所述主涡流发生器还包括与所述主交界面彼此间隔设置的主侧面，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个还包括与所述副交界面彼此间隔设置的副侧面，所述主侧面和所述副侧面中的至少一个为流线型。

在一些实施例中，所述副燃料喷出口的开口方向相对于所述副交界面的法线方向倾斜。

在一些实施例中，所述副燃料喷出口还进一步设在所述第一副侧板和第二副侧板中的至少一个上。

在一些实施例中，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器对称设置。

在一些实施例中，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器均为大体三棱锥体状，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括所述第一副侧板、所述第二副侧板、第三副侧板和副底板，所述副燃料进口设在所述副底板上。

在一些实施例中，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器均为大体三棱锥体状，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括所述第一副侧板，所述第二副侧板和第三副侧板，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个的底面敞开以构成所述副燃料进口。

在一些实施例中，所述主涡流发生器为大体三棱锥体状，所述主涡流发生器包括所述第一主侧板、所述第二主侧板、第三主侧板和主底板，所述主燃料进口设在所述主底板上。

在一些实施例中，所述主涡流发生器为大体三棱锥体状，所述主涡流发生器包括所述第一主侧板、所述第二主侧板和第三主侧板，所述主涡流发生器的底面敞开以构成所述主燃料进口。

在一些实施例中，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器具有大体相同的形状和体积，所述主涡流发生器的形状与所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中每一个的形状大体相同但体积大于所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中任一个的体积。

在一些实施例中，所述主涡流发生器、所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的至少一个的壁内设有蛇形冷却通道。

在一些实施例中，所述主涡流发生器具有所述主燃料进口的一侧与所述燃烧室的内壁相连。

在一些实施例中，所述第二级燃料喷嘴设有多个，多个所述第二级燃料喷嘴沿所述燃烧室的周向间隔布置。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的整体结构示意图。

图2是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的侧视图。

图3是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的整体结构示意图。

图4是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的一个轴侧图。

图5是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的原理示意图。

图6是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的一个剖视图。

图7是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的另一个剖视图。

图8是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴的另一个轴侧图。

图9是根据本发明的实施例的轴向分级燃烧器的主涡流发生器的流线型示意图。

附图标记：

燃烧室1，火焰筒11，过渡段12，第一级燃料喷嘴2，第二级燃料喷嘴3，主涡流发生器31，主燃料腔310，主燃料喷出口311，第一主侧板312，第二主侧板313，主交界面314，主侧面315，第三主侧板316，蛇形冷却通道317，第一副涡流发生器32，第二副涡流发生器33，副燃料喷出口321，第一副侧板322，第二副侧板323，副交界面324，第三副侧板325，第二级燃料喷嘴所在的位置A。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

如图1-9所示，根据本发明实施例的轴向分级燃烧器具有燃烧室1，轴向分级燃烧器包括第一级燃料喷嘴2和第二级燃料喷嘴3，第一级燃料喷嘴2设在燃烧室1的上游，且第一燃料喷嘴2伸入燃烧室1内，以向燃烧室1内喷射第一级燃料和空气的混合物以在燃烧室1的主燃烧区形成主流高温烟气，第二级燃料喷嘴3位于第一级燃料喷嘴2下游且与燃烧室1连通，用于向燃烧室1内喷射第二级燃料。具体地，轴向分级燃烧器还包括彼此相连的火焰筒11和过渡段12，过渡段12位于火焰筒11的下游，火焰筒11和过渡段12的内壁面围成燃烧室1。换言之，如图1所示，第一级燃料喷嘴2安装在燃烧室1的左侧且第一级燃料喷嘴2的右端从燃烧室1的左端伸燃烧室1内，第二级燃料喷嘴3安装在火焰筒11上且连通燃烧室1，即第二级燃料喷嘴3位于第一级燃料喷嘴2右侧，通过第二级燃料喷嘴3能够向燃烧室1内喷射第二级燃料。

可以理解的是，第二级燃料喷嘴3可以安装在火焰筒11上，也可以安装在过渡段12上。具体地，如图1所示，第二级燃料喷嘴3安装在火焰筒11上，且图中A指示第二级燃料喷嘴3所在的位置，轴向分级燃烧器通过在第一级燃料喷嘴2下游注入第二级燃料，能够降低高温烟气在燃烧室内的停留时间，从而降低燃烧器NOX的排放。在本发明中，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

如图3、4所示，第二级燃料喷嘴3包括主涡流发生器31，主涡流发生器31具有主燃料腔310、主燃料进口和主燃料喷出口311，主燃料进口与主燃料腔310连通，外部燃料通过主燃料进口进入主燃料腔310内，主燃料喷出口311与主燃料腔310连通，主燃料腔310内的燃料通过主燃料喷出口311喷出且喷入燃烧室1内。具体地，主燃料喷出口311设有多个，且每个主燃料喷出口311尺寸小，即在主涡流发生器31上设有多个微孔以从主燃料腔310内喷出燃料，通过在主涡流发生器31上布置多个小尺寸的主燃料喷出口311，能够分散热释放分布。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

可以理解的是，如图5所示，通过在燃烧室1的内壁设置主涡流发生器31，能够在主流高温烟气中产生漩涡，并在主涡流发生器31的两侧产生反向旋转涡对，该漩涡能够增强第二级燃料与主流高温烟气的掺混，降低温度梯度，减少燃烧产生的高温区，降低污染物排放，而且，在主涡流发生器31上布置多个小尺寸的主燃料喷出口，能够分散热释放分布，降低产生热声振荡的风险。此外，根据本发明实施例的轴向分级燃烧器的第二级燃料喷嘴结构简单，能够降低加工难度及成本。

在一些实施例中，如图3、4所示，主涡流发生器31包括第一主侧板312和第二主侧板313，主燃料喷出口311设在第一主侧板312和第二主侧板313的交界处。具体地，第一主侧板312和第二主侧板313的交界处形成有主交界面314，主燃料喷出口311形成在主交界面314上。进一步地，如图6所示，主燃料喷出口311的开口方向相对于主交界面314的法线方向倾斜。可以理解的是，主燃料喷射口311的开口方向可以根据实际需求进行设计，即本领域技术人员可以根据实际需要确定燃料从主燃料腔301内向燃烧室1喷射的喷射角度，以此来调节燃烧室的出口温度，使得该出口温度更加均匀。更具体地，多个主燃料喷射口311的开口方向可以设置成不同，通过不同角度的喷射能够有助于增强燃料射流穿透深度，调节燃烧室的径向温度分布。

更进一步地，主燃料喷出口311还进一步设在第一主侧板312和第二主侧板313中的至少一个上。换言之，可以是主燃料喷出口311还进一步仅设在第一主侧板312上，即第一主侧板312和主交界面314上设有主燃料喷出口311；也可以是主燃料喷出口311还进一步仅设在第二主侧板313上，即第二主侧板313和主交界面314上设有主燃料喷出口311；还可以是主燃料喷出口311还进一步设在第一主侧板312和第二主侧板313上，即第一主侧板312、第二主侧板313和主交界面314上均设有主燃料喷出口311。可以理解的是，通过在主涡流发生器31上的不同位置开设主燃料喷出口311，能够形成不同方位角的喷射，有助于增强第二级燃料和主流高温烟气的混合，而且，主燃料喷出口311的方向和数量也可以根据实际需要有所变化，以调节燃烧室的径向温度分布。

在一些可选的实施例中，主涡流发生器31为大体三棱锥体状，主涡流发生器31进一步还包括第三主侧板316和主底板，即主涡流发生器31包括第一主侧板312、第二主侧板313、第三主侧板316和主底板，第一主侧板312、第二主侧板313、第三主侧板316和主底板形成大体三棱锥体状，其中主燃料进口设在主底板上，外部的燃料通过主底板上的主燃料进口进入主燃料腔310内，主燃料腔310内的燃料再经主燃料喷出口311喷出并喷入燃烧室1内。可以理解的是，本发明并不限于此，例如，在另一些可选的实施例中，主涡流发生器31为大体三棱锥体状，主涡流发生器31不包括主底板，即主涡流发生器31包括第一主侧板312、第二主侧板313和第三主侧板316，主涡流发生器31的底面敞开以构成主燃料进口，外部的燃料通过主涡流发生器31的敞开的底面进入主燃料腔310内，主燃料腔310内的燃料再经主燃料喷出口311喷出并喷入燃烧室1内。具体地，主涡流发生器31具有主燃料进口的一侧与燃烧室1的内壁相连。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在一些实施例中，如图3、4所示，第二级燃料喷嘴3还包括第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33，第一副涡流发生器32设在第一主侧板312上，第二副涡流发生器33设在第二主侧板313上，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个具有副燃料腔、副燃料进口和副燃料喷出口321，其中副燃料进口与副燃料腔连通，且副燃料腔通过副燃料进口与主燃料腔310连通，副燃料喷出口321与副燃料腔连通，通过副燃料喷出口321能够将副燃料腔内的燃料喷出且喷入燃烧室1内。可以理解的是，由于一个副涡流发生器能够产生一对反向旋转涡，通过在主涡流发生器31的两侧分别设有一个副涡流发生器，主涡流发生器31的两侧能够产生两对反向旋转涡，充分利用涡动力学，增强了第二级燃料和主流高温烟气的掺混。

在一些实施例中，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个包括第一副侧板322和第二副侧板323，副燃料喷出口321设在第一副侧板322和第二副侧板323的交界处。换言之，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33均包括第一副侧板322和第二副侧板323，副燃料喷出口321设在第一副侧板322和第二副侧板323的交界处。具体地，第一副侧板322和第二副侧板323的交界处形成有副交界面324，副燃料喷出口321形成在副交界面324上。进一步地，如图7所示，副燃料喷出口321的开口方向相对于副交界面343的法线方向倾斜。可以理解的是，副燃料喷射口321的开口方向可以根据实际需求进行设计，即本领域技术人员可以根据实际需要确定燃料从副燃料腔内向燃烧室1喷射的喷射角度，从而进一步调节燃烧室的出口温度，使得该出口温度更加均匀。更具体地，多个副燃料喷射口321的开口方向可以设置成不同，通过不同角度的喷射能够有助于改善温度分布均匀性。

在一些实施例中，副燃料喷出口321还进一步设在第一副侧板322和第二副侧板323中的至少一个上。换言之，可以是副燃料喷出口321还进一步仅设在第一副侧板322上，即第一副侧板322和副交界面314上设有副燃料喷出口321；也可以是副燃料喷出口321还进一步仅设在第二副侧板323上，即第二副侧板323和副交界面324上设有副燃料喷出口321；还可以是副燃料喷出口321还进一步设在第一副侧板322和第二副侧板323上，即第一副侧板322、第二副侧板323和副交界面324上均设有副燃料喷出口321。可以理解的是，通过在第一副涡流发生器32和/或第二副涡流发生器33上的不同位置开设副燃料喷出口321，能够形成不同方位角的喷射，有助于增强第二级燃料和主流高温烟气的混合。

在一些实施例中，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33均为大体三棱锥体状，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个包括第一副侧板322、第二副侧板323、第三副侧板325和副底板，第一副侧板322、第二副侧板323、第三副侧板325和副底板形成大体三棱锥体状，副燃料进口设在副底板上。可以理解的是，本发明并不限于此，例如，在另一些可选的实施例中，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个不包括副底板，即第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中均包括第一副侧板322，第二副侧板323和第三副侧板325，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个的底面敞开以构成副燃料进口。可以理解的是，副涡流发生器具有副燃料进口的一侧与主涡流发生器31相连，主燃料腔310内的燃料可通过第一副涡流发生器32的敞开的底面进入第一副涡流发生器32的副燃料腔内，该副燃料腔内的燃料再经第一副涡流发生器32的副燃料喷出口321喷出并喷入燃烧室1内；主燃料腔310内的燃料可通过第二副涡流发生器33的敞开的底面进入第二副涡流发生器33的副燃料腔内，该副燃料腔内的燃料再经第二副涡流发生器33的副燃料喷出口321喷出并喷入燃烧室1内。

在一些实施例中，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33相对于主涡流发生器31对称设置。具体地，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33具有大体相同的形状和体积，主涡流发生器31的形状与第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中每一个的形状大体相同但体积大于第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中任一个的体积。

进一步地，主涡流发生器31还包括与主交界面314彼此间隔设置的主侧面315，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个还包括与副交界面324彼此间隔设置的副侧面，主侧面315和副侧面中的至少一个为流线型。可以理解的是，如图3、4、9所示，主涡流发生器31包括主底板时，主侧面315由第三主侧板316和主底板的交界处形成，主涡流发生器31不包括主底板以使底面敞开时，主侧面315由第三主侧板316的远离主交界面314的侧边朝向主涡流发生器31的底面延伸形成；第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个包括副底板时，副侧面由第三副侧板325和副底板的交界处形成，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个不包括副底板以使底面敞开时，副侧面由第三副侧板325的远离副交界面324的侧边形成。

根据本发明实施例的燃料喷嘴，流体流向主涡流发生器31时，首先通过主侧面315，流向副涡流发生器时，首先通过副侧面，通过将主侧面315和两个副侧面中的至少一个设计为流线型，能够减小阻力，降低压损，避免流体阻塞。此外，流线型可以为弧形。

在一些实施例中，主涡流发生器31、第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的至少一个的壁内设有蛇形冷却通道。具体地，如图8所示，主涡流发生器31的第三主侧板316内设有蛇形冷却通道317。可以理解的是，蛇形冷却通道317可以设在容易出现超温的位置，由于第二级燃料喷嘴3在燃烧室1内暴露在高温烟气中，第二级燃料喷嘴3的寿命容易受影响，且容易产生积碳问题，本发明实施例中的第二级燃料喷嘴3设置蛇形冷却通道317，蛇形冷却通道317内可以通入冷却气体，从而对第二级燃料喷嘴3冷却，避免超温以及烧坏喷嘴。这里，“蛇形”是指冷却通道33沿蛇形延伸。具体地，蛇形冷却通道317的复杂不规则结构可以采用增材制造技术实现。

进一步地，蛇形冷却通道317的入口可以是圆形孔、异形孔、翻边孔或槽形孔等，蛇形冷却通道317的入口形状本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要确保导入充足的冷却气体并尽量减少压损即可。

在一些实施例中，如图2所示，第二级燃料喷嘴3设有多个，多个第二级燃料喷嘴3沿燃烧室1的周向间隔布置。进一步地，多个第二级燃料喷嘴3沿燃烧室1的周向均匀间隔布置，即相邻第二级燃料喷嘴3的周向距离相同。

下面参考附图1-9描述根据本发明具体实施例的轴向分级燃烧器。

如图1-9所示，根据本发明实施例的轴向分级燃烧器包括火焰筒11、过渡段12、第一级燃料喷嘴2和多个第二级燃料喷嘴3，火焰筒11和过渡段12从左向右依次设置且彼此相连，火焰筒11和过渡段12的内壁面围成燃烧室1，第一级燃料喷嘴2安装在燃烧室1的左侧且第一级燃料喷嘴2的右端从燃烧室1的左端伸燃烧室1内，每个第二级燃料喷嘴3安装在火焰筒11上且与燃烧室1连通，多个第二级燃料喷嘴3沿燃烧室1的周向均匀间隔布置，即第二级燃料喷嘴3位于第一级燃料喷嘴2右侧，通过第二级燃料喷嘴3能够向燃烧室1内喷射第二级燃料。

第二级燃料喷嘴3包括主涡流发生器31，主涡流发生器31具有主燃料腔310、主燃料进口和多个主燃料喷出口311，主涡流发生器31为大体三棱锥体状且包括第一主侧板312、第二主侧板313和第三主侧板316，主涡流发生器31的底面敞开以构成主燃料进口，第一主侧板312和第二主侧板313的交界处形成有主交界面314，第三主侧板316的远离主交界面314的侧边朝向主涡流发生器31的底面延伸以形成主侧面315，主侧面315与主交界面314彼此间隔且彼此垂直设置，多个主燃料喷出口311设在主交界面314上，主燃料喷出口311的开口方向相对于主交界面314的法线方向倾斜，主燃料进口和主燃料喷出口311均与主燃料腔310连通，外部的燃料通过主涡流发生器31的敞开的底面进入主燃料腔310内，主燃料腔310内的燃料再经主燃料喷出口311喷出并喷入燃烧室1内，主涡流发生器31的底面敞开的一侧与燃烧室1的内壁面相连。主涡流发生器31的第三主侧板316内设有蛇形冷却通道317，蛇形冷却通道317的入口为圆形孔，蛇形冷却通道317内通入冷却气体能够对第二级燃料喷嘴3冷却，延长第二级燃料喷嘴3的寿命，避免超温以及烧坏喷嘴。

第二级燃料喷嘴3还包括设在第一主侧板312上的第一副涡流发生器32和设在第二主侧板313上的第二副涡流发生器33，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33均具有副燃料腔、副燃料进口和多个副燃料喷出口321，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33均为大体三棱锥体状且包括第一副侧板322、第二副侧板323和第三副侧板325，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个的底面敞开以构成副燃料进口，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中的每一个的第一副侧板322和第二副侧板323的交界处形成有副交界面324，多个副燃料喷出口321形成在副交界面324上，副燃料喷出口321的开口方向相对于副交界面343的法线方向倾斜，副燃料进口与副燃料腔连通，且副燃料腔通过副燃料进口与主燃料腔310连通，副燃料喷出口321与副燃料腔连通，通过副燃料喷出口321能够将副燃料腔内的燃料喷出且喷入燃烧室1内。由此，主燃料腔310内的燃料可通过第一副涡流发生器32的敞开的底面进入第一副涡流发生器32的副燃料腔内，该副燃料腔内的燃料再经第一副涡流发生器32的副燃料喷出口321喷出并喷入燃烧室1内；主燃料腔310内的燃料可通过第二副涡流发生器33的敞开的底面进入第二副涡流发生器33的副燃料腔内，该副燃料腔内的燃料再经第二副涡流发生器33的副燃料喷出口321喷出并喷入燃烧室1内。

第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33相对于主涡流发生器31对称设置。具体地，第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33具有大体相同的形状和体积，主涡流发生器31的形状与第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中每一个的形状大体相同但体积大于第一副涡流发生器32和第二副涡流发生器33中任一个的体积。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (20)

1.一种轴向分级燃烧器，其特征在于，所述轴向分级燃烧器具有燃烧室，所述轴向分级燃烧器包括：

第一级燃料喷嘴，所述第一级燃料喷嘴设在所述燃烧室的上游，用于向所述燃烧室内喷射第一级燃料和空气的混合物；

第二级燃料喷嘴，所述第二级燃料喷嘴位于所述第一级燃料喷嘴下游且连通所述燃烧室，用于向所述燃烧室内喷射第二级燃料，所述第二级燃料喷嘴包括主涡流发生器，所述主涡流发生器具有主燃料腔、与所述主燃料腔连通的主燃料进口以及与所述主燃料腔连通以喷出所述主燃料腔内的燃料的主燃料喷出口。

2.根据权利要求1所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器包括第一主侧板和第二主侧板，所述主燃料喷出口设在所述第一主侧板和第二主侧板的交界处。

3.根据权利要求2所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一主侧板和第二主侧板的交界处形成有主交界面，所述主燃料喷出口形成在所述主交界面上。

4.根据权利要求3所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主燃料喷出口的开口方向相对于所述主交界面的法线方向倾斜。

5.根据权利要求2所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主燃料喷出口还进一步设在所述第一主侧板和第二主侧板中的至少一个上。

6.根据权利要求3所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第二级燃料喷嘴还包括第一副涡流发生器和第二副涡流发生器，所述第一副涡流发生器设在所述第一主侧板上，所述第二副涡流发生器设在所述第二主侧板上，所述第一副涡流发生器和第二副涡流发生器中的每一个具有副燃料腔、与所述副燃料腔连通的副燃料进口以及与所述副燃料腔连通以喷出所述副燃料腔内的燃料的副燃料喷出口，所述副燃料腔通过所述副燃料进口与所述主燃料腔连通。

7.根据权利要求6所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括第一副侧板和第二副侧板，所述副燃料喷出口设在所述第一副侧板和第二副侧板的交界处。

8.根据权利要求7所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副侧板和第二副侧板的交界处形成有副交界面，所述副燃料喷出口形成在所述副交界面上。

9.根据权利要求8所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器还包括与所述主交界面彼此间隔设置的主侧面，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个还包括与所述副交界面彼此间隔设置的副侧面，所述主侧面和所述副侧面中的至少一个为流线型。

10.根据权利要求8所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述副燃料喷出口的开口方向相对于所述副交界面的法线方向倾斜。

11.根据权利要求8所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述副燃料喷出口还进一步设在所述第一副侧板和第二副侧板中的至少一个上。

12.根据权利要求6所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器对称设置。

13.根据权利要求7所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器均为大体三棱锥体状，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括所述第一副侧板、所述第二副侧板、第三副侧板和副底板，所述副燃料进口设在所述副底板上。

14.根据权利要求7所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器均为大体三棱锥体状，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个包括所述第一副侧板，所述第二副侧板和第三副侧板，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的每一个的底面敞开以构成所述副燃料进口。

15.根据权利要求2-14中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器为大体三棱锥体状且包括所述第一主侧板、所述第二主侧板、第三主侧板和主底板，所述主燃料进口设在所述主底板上。

16.根据权利要求2-14中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器为大体三棱锥体状，所述主涡流发生器包括所述第一主侧板、所述第二主侧板和第三主侧板，所述主涡流发生器的底面敞开以构成所述主燃料进口。

17.根据权利要求6-14中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器具有大体相同的形状和体积，所述主涡流发生器的形状与所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中每一个的形状大体相同但体积大于所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中任一个的体积。

18.根据权利要求6-14中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器、所述第一副涡流发生器和所述第二副涡流发生器中的至少一个的壁内设有蛇形冷却通道。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述主涡流发生器具有所述主燃料进口的一侧与所述燃烧室的内壁相连。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的轴向分级燃烧器，其特征在于，所述第二级燃料喷嘴设有多个，多个所述第二级燃料喷嘴沿所述燃烧室的周向间隔布置。

Images