CN111006244B - 可变旋流的烟气回流燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可变旋流的烟气回流燃烧室，包括燃烧室腔体、设置在燃烧室腔体上端的燃烧室喉部、设置在燃烧室喉部上端的旋流器叶片结构，所述旋流器叶片结构包括等间距设置的固定旋流器叶片，固定旋流器叶片之间形成叶片流道，在每个叶片流道中设置有可移动的旋流器叶片，在叶片流道与燃烧室腔体之间设置有烟气回流通道。本发明无论是高旋流条件还是低旋流条件均能实现低排放的目标。

Description

可变旋流的烟气回流燃烧室

技术领域

本发明涉及一种烟气回流燃烧室，尤其涉及一种能够调节旋流强度及烟气回流量的，无论是高旋流条件还是低旋流条件均能实现低排放的目标的燃烧室结构。

背景技术

在传统的燃烧室结构中，旋流强度与旋流器结构一一对应，在燃烧室设计好后，即便是运行于不同工况，其旋流强度只能保持在设计强度，无法根据工况变化自由调节。在旋流强度较强的工况下，烟气的内部循环较强，强旋流卷吸下游的烟气能够降低主燃区的氧浓度，从而降低主燃区燃烧温度实现低排放的目标，但是当旋流强度较弱时，烟气回流量将无法保证，排放参数无法得到保障。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可变旋流的烟气回流燃烧室，能够实现不同工况下旋流强度的调节，且针对低旋流工况设计了烟气回流通道，利用叶间流道高速气流的引射作用，从燃烧室腔体内引回一定量的烟气，从而实现低排放目标。

本发明的目的是这样实现的：包括燃烧室腔体、设置在燃烧室腔体上端的燃烧室喉部、设置在燃烧室喉部上端的旋流器叶片结构，所述旋流器叶片结构包括等间距设置的固定旋流器叶片，固定旋流器叶片之间形成叶片流道，在每个叶片流道中设置有可移动的旋流器叶片，在叶片流道与燃烧室腔体之间设置有烟气回流通道。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述固定旋流器叶片的横截面轮廓、和移动的旋流器叶片的横截面轮廓均是由外圆弧边、径向边、内圆弧边和切向边构成，固定旋流器叶片的切向边与相邻的移动的旋流器的切向边之间形成切向叶间流道，固定旋流器叶片的径向边与相邻的移动的旋流器的径向边之间形成径向叶间流道，所述烟气回流通道设置在径向叶间流道与燃烧室腔体之间。

2.所述移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的个数均为6且交错布置。

3.移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的内圆弧边形成的圆形直径与燃烧室喉部内径相等。

4.移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的径向边的延长线通过旋流器叶片结构的圆心。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过固定旋流器叶片和移动旋流器叶片的相互配合，能实现切向进气量和径向进气量的调节，进而调整燃烧室的进气旋流数，使燃烧室在变工况条件下实现旋流数的自由调整。高旋流条件下，烟气回流通道基本关闭，靠强旋流的卷吸作用，实现烟气内循环，降低主燃区的氧浓度达到低排放目标，低旋流条件下，烟气回流通道全开，在径向叶间流道高速气流的引射作用下实现对燃烧室腔体烟气的抽吸，使其顺烟气回流通道进入旋流器叶间流道完成再循环，降低燃烧器内氧浓度实现低排放。

附图说明

图1为本发明的可变旋流的烟气回流燃烧室示意图；

图2为本发明的可变旋流的烟气回流燃烧室截面示意图一；

图3为本发明的可变旋流的烟气回流燃烧室截面示意图二；

图4为本发明的旋流器截面示意图；

图中1.移动旋流器叶片，2.固定旋流器叶片，3.烟气回流通道，4.燃烧室喉部，5燃烧室腔体，11.固定旋流器叶片模块径向边，12.固定旋流器叶片模块外圆弧边，13.固定旋流器叶片模块切向边，14.固定旋流器叶片模块内圆弧边，15.移动旋流器叶片模块外圆弧边，16.移动旋流器叶片模块径向边，17.移动旋流器叶片模块切向边，18.移动旋流器叶片模块内圆弧边，19.切向叶间流道，10.径向叶间流道。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1-4所示，一种可变旋流的烟气回流燃烧室，包括固定旋流器叶片2、移动旋流器叶片1、烟气回流通道3、燃烧室喉部4、燃烧室腔体5五部分。固定旋流器由六块同等形状和大小的固定旋流器叶片模块组成，通过焊接等方式与燃烧室固定，每个固定旋流器叶片模块有两个圆弧边和一个径向边和一个切向边，内圆弧边14与燃烧室喉部4内径相同，其中径向边11的延长线通过旋流器的圆心，切向边13与其相邻的固定旋流器叶片模块的径向边11平行；移动旋流器由六块同等形状和大小的移动旋流器叶片模块组成，与固定旋流器的固定旋流器叶片模块交错布置，能够实现沿中轴线同步自由转动，每个移动旋流器叶片模块有两个圆弧边和一个径向边和一个切向边，内圆弧边18与燃烧室喉部4内径相同，其中径向边16的延长线通过旋流器的圆心，通过旋转移动旋流器叶片，其切向边17与其相邻的固定旋流器叶片模块的切向边能够紧密配合；烟气回流通道3连接燃烧室腔体5和径向叶间流道10，回流通道面积通过移动旋流器角度的调整而变化；所述的固定旋流器与移动旋流器相互配合，通过移动旋流器角度的转动能实现燃烧室旋流强度及烟气回流量的调节。所述的烟气回流通道连接燃烧室腔体和径向叶间流道，回流通道面积通过移动旋流器角度的调整而变化。

燃烧室喉部为圆柱形腔室，能实现燃料、空气和回流烟气的掺混；燃烧室腔体为较大的圆柱形腔室，是燃烧发生的主要位置。通过固定旋流器和移动旋流器的配合，该燃烧室能够实现旋流数及烟气回流量的调节，高旋流条件下，烟气回流通道基本关闭，靠强旋流的卷吸作用，实现烟气内循环，降低主燃区的氧浓度达到低排放目标，低旋流条件下，烟气回流通道全开，在叶间流道高速气流的引射作用下实现对燃烧室腔体烟气的抽吸，使其顺烟气回流通道进入旋流器叶间流道完成再循环，降低燃烧器内氧浓度实现低排放。本发明无论是高旋流条件还是低旋流条件均能实现低排放的目标。

本发明的移动旋流器叶片的运动方式是电动调节，可选择现有技术存在的驱动方式：齿轮齿条、丝杠螺母、曲柄滑块等机构实现。

综上，本发明的目的在于提供一种可变旋流的烟气回流燃烧室，包括固定旋流器叶片、移动旋流器叶片、烟气回流通道、燃烧室喉部、燃烧室腔体五部分。固定旋流器由六块同等形状和大小的固定旋流器叶片模块组成，通过焊接等方式与燃烧室固定，每个固定旋流器叶片模块有两个圆弧边和一个径向边和一个切向边，内圆弧边与燃烧室喉部内径相同，其中径向边的延长线通过旋流器的圆心，切向边与其相邻的固定旋流器叶片模块的径向边平行；移动旋流器由六块同等形状和大小的移动旋流器叶片模块组成，与固定旋流器的固定旋流器叶片模块交错布置，能够实现沿中轴线同步自由转动，每个移动旋流器叶片模块有两个圆弧边和一个径向边和一个切向边，内圆弧边与燃烧室喉部内径相同，其中径向边的延长线通过旋流器的圆心，通过旋转移动旋流器叶片，其切向边与其相邻的固定旋流器叶片模块的切向边能够紧密配合；烟气回流通道连接燃烧室腔体和径向叶间流道，回流通道面积通过移动旋流器角度的调整而变化；燃烧室喉部为圆柱形腔室，能实现燃料、空气和回流烟气的掺混；燃烧室腔体为较大的圆柱形腔室，是燃烧发生的主要位置。通过固定旋流器和移动旋流器的配合，该燃烧室能够实现旋流数及烟气回流量的调节，高旋流条件下，烟气回流通道基本关闭，靠强旋流的卷吸作用，实现烟气内循环，降低主燃区的氧浓度达到低排放目标，低旋流条件下，烟气回流通道全开，在叶间流道高速气流的引射作用下实现对燃烧室腔体烟气的抽吸，使其顺烟气回流通道进入旋流器叶间流道完成再循环，降低燃烧器内氧浓度实现低排放。本发明无论是高旋流条件还是低旋流条件均能实现低排放的目标。

Claims (6)

1.一种可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：包括燃烧室腔体、设置在燃烧室腔体上端的燃烧室喉部、设置在燃烧室喉部上端的旋流器叶片结构，所述旋流器叶片结构包括等间距设置的固定旋流器叶片，固定旋流器叶片之间形成叶片流道，在每个叶片流道中设置有可移动的旋流器叶片，在叶片流道与燃烧室腔体之间设置有烟气回流通道。

2.根据权利要求1所述的可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：所述固定旋流器叶片的横截面轮廓、和移动的旋流器叶片的横截面轮廓均是由外圆弧边、径向边、内圆弧边和切向边构成，固定旋流器叶片的切向边与相邻的移动的旋流器的切向边之间形成切向叶间流道，固定旋流器叶片的径向边与相邻的移动的旋流器的径向边之间形成径向叶间流道，所述烟气回流通道设置在径向叶间流道与燃烧室腔体之间。

3.根据权利要求1或2所述的可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：所述移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的个数均为6且交错布置。

4.根据权利要求3所述的可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的内圆弧边形成的圆形直径与燃烧室喉部内径相等。

5.根据权利要求3所述的可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的径向边的延长线通过旋流器叶片结构的圆心。

6.根据权利要求4所述的可变旋流的烟气回流燃烧室，其特征在于：移动的旋流器叶片和固定旋流器叶片的径向边的延长线通过旋流器叶片结构的圆心。

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