CN204611755U - 一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，包括燃烧室腔体、文氏管和若干个开缝旋流器，所述若干个开缝旋流器包括同轴布置且由外而内依次套装的外轮毂、内轮毂和开缝圆柱体，所述外轮毂与内轮毂之间设置有多个旋流叶片，所述开缝圆柱体开设有轴向中心通孔和多个轴向直流通孔，所述中心通孔内套装有喷油嘴基座；所述若干个开缝旋流器通过文氏管以等间距n×n阵列排布的方式安装在所述燃烧室腔体的入口处，根据燃烧室供油需要，所述若干个开缝旋流器可同时供油或部分供油，由此实现燃烧室供油量的分级控制。本实用新型有助于实现不同工况下的燃烧，同时提高了燃烧效率，缩短了燃烧室长度，降低NOx和其他污染物的排放。

Description

一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室

技术领域

本实用新型属于贫油喷射燃烧室领域，更具体地，涉及一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室。

背景技术

随着技术的发展,要求燃烧室具有低污染、高可靠性和长寿命等特点.常规的单头部燃烧室常用的做法是提高增压比和涡轮前温度来提高循环功，但是压力和温度的提高会增加NOx的生成,而且常规燃烧室在提高出口温度分布等方面有很大的局限性。

近来提出了一种贫油喷射系统燃烧室，它能较好的弥补这些缺陷。贫油喷射系统LDI(lean direct injector)燃烧室是贫油预混预蒸发模型(LPP)的一种变形，与之不同的是贫油喷射系统中燃油是直接射入燃烧区,因此没有LPP模型与生俱来的自燃和回火隐患，LDI低污染燃烧室以贫油状态将燃油直接喷射到主燃区与空气混合进行燃烧,降低温度,从而降低NOx的排放。

然而，现有的贫油喷射系统燃烧室中的旋流器均为如图1所示的单级轴向旋流器，其中间为圆柱形空腔，若干空间弯曲叶片围绕内轮毂等距排列，旋流器的这种结构迫使气流在叶片之间的通道内流过之后在出口处产生切向速度，从而产生强大旋流，该结构存在以下不足之处：其所改善的雾化燃油被强大的湍流带到四周而不能很好的进入中心燃烧区，且混合气在回流区停留时间较短，不利于火焰的稳定和高效的燃烧，燃烧效率低；且现有的贫油喷射系统燃烧室为单点喷射，其无法对燃油量进行分级控制，因而无法满足不同工况的燃烧要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其中结合燃烧室自身的特点，相应设计了适用于不同工况的多点喷射燃烧室，并对其关键组件如开缝旋流器的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效的提高燃烧效率及燃烧稳定性，降低NOx排放，并且可实现供油的分级控制，可满足不同工况的燃烧需求。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，包括燃烧室腔体和若干个开缝旋流器，其中：

所述若干个开缝旋流器均包括同轴布置且由外而内依次套装的外轮毂、内轮毂和开缝圆柱体，其中，所述外轮毂与内轮毂之间的空隙处设置有多个旋流叶片，所述开缝圆柱体套装在所述内轮毂内且其直径与内轮毂的内径相等，所述开缝圆柱体开设有轴向中心通孔和多个轴向直流通孔，所述多个轴向直流通孔分布在所述轴向中心通孔的外周，所述轴向中心通孔内套装有喷油嘴基座；

各个所述开缝旋流器均通过文氏管沿着所述燃烧室腔体的轴向方向而设置在其入口端面上，并且所有开缝旋流器在此入口端面的截面方向上以等间距的方式形成n×n的阵列排布，由此用于实现同时供油或部分供油，进而实现燃烧室供油量的分级控制。

作为进一步优选地，所述旋流叶片(7)的叶片倾角为45°。

作为进一步优选地，所述旋流叶片(7)为12片。

作为进一步优选地，所述直流通孔(9)的数量为6个。

作为进一步优选地，所述开缝旋流器(2)的总数被设定为9个，并且它们呈等间距的3×3阵列排布。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.该贫油多点喷射燃烧室在燃烧室入口处等间距阵列布置开缝旋流器，旋流器中心为喷油嘴基座，燃料从喷油嘴基座进入燃烧室，喷油嘴基座周围开设直流通孔(即开缝)，由直流通孔及旋流器叶片间进入的空气提供燃烧所需的空气，尤其从直流通孔进入的气流会将部分燃料带入回流区燃烧，有助于主流燃料的燃烧强化，并使火焰向中心靠拢，可以改善着火条件，稳定燃烧，改善燃烧室的工作状况，提高燃烧室燃烧效率。

2.该贫油多点喷射燃烧室在燃烧室头部采用多个旋流器和喷嘴实现分级分区供油,当低工况时,仅部分级或区域供油燃烧；当高工况时,所有级或区都供油燃烧，因此这种燃烧室能在不同工况下实现分级控制燃油量,从而有利于扩大其稳定工况范围、便于控制燃烧室中的温度分布及降低氮氧化物的排放,从而提高燃烧室性能。

附图说明

图1是传统旋流器的结构图；

图2是本实用新型的燃烧室的开缝旋流器结构图；

图3是本实用新型的贫油多点喷射燃烧室正视图；

图4是本实用新型的贫油多点喷射燃烧室侧视图；

图5是本实用新型的贫油多点喷射燃烧室的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图4-5所示，本实用新型提供了一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，包括燃烧室腔体1、文氏管3和若干个开缝旋流器2，其中：所述若干个开缝旋流器2均包括同轴布置且由外而内依次套装的外轮毂4、内轮毂5和开缝圆柱体6，其中，所述外轮毂4与内轮毂5之间的空隙处设置有多个旋流叶片7，所述开缝圆柱体6套装在所述内轮毂5内且其直径与内轮毂5的内径相等，所述开缝圆柱体6开设有轴向中心通孔8和多个轴向直流通孔9，所述多个轴向直流通孔9分布在所述轴向中心通孔8的外周，所述开缝圆柱体的所述中心通孔8内套装有喷油嘴基座；

所述若干个开缝旋流器2通过所述文氏管3以等间距n×n阵列排布的方式安装在所述燃烧室腔体1的入口处，所述的文氏管3将旋流器连接到燃烧室腔体上，因此同旋流器一样呈等间距n×n阵列排布，所述的每组配合的旋流器、文氏管都具有相同的轴线，其中n为正整数；根据燃烧室供油需要，所述若干个开缝旋流器2同时供油或部分供油，由此实现燃烧室供油量的分级控制。如所需的供油量较大，可使所有开缝旋流器同时供油，如所需供油量较小，一个开缝旋流器提供的燃油足以满足燃烧要求，则使一个旋流器供油即可，而其余旋流器无需供油。

优选的，所述开缝旋流器2的数量为9个，但不限于上述数量，其呈等间距3×3阵列排布，将其分为如图3所示的三组，开缝旋流器A，开缝旋流器B1、B2、B3、B4以及开缝旋流器C1、C2、C3、C4，当燃烧室全负荷工作时(即高工况时)，三组开缝旋流器同时供油；当燃烧室低负荷工作时(即低工况时)，开缝旋流器分级供油，所述分级供油指的是三组开缝旋流器中至少有一组在供油，且至多有两组在供油，为了保证供油的均匀性，同一组的开缝旋流器同时工作或者同时不工作，即开缝旋流器B1、B2、B3、B4同时工作或者同时不工作，开缝旋流器C1、C2、C3、C4也是如此，三组旋流器叶片安装角相同，且旋流数大小均为0.8以上。当然也可以根据实际需要选择更多或更少的开缝旋流器。

优选的，所述旋流叶片7的叶片倾角为45°，即所述旋流叶片的气流进口速度角为90°，气流出口速度角为45°，但本实用新型中对旋流叶片的叶片倾角不限于上述实施例的具体值，可以根据实际需要进行具体选择。

优选的，所述旋流叶片7为12片，但本实用新型对旋流叶片的数量不作限定。本实施例的12片旋流叶片7均匀安装在外轮毂4与内轮毂5之间，旋流叶片7围绕中心轴线10径向定位，每一个旋流叶片的一侧均与外轮毂连接，另一侧均与内轮毂连接，旋流叶片与外轮毂4以及旋流叶片与内轮毂5外周面的交线形成两条空间曲线。

优选的，所述直流通孔9的数量为6个，6个直流通孔均匀分布在开缝圆柱体6的四周上，当然也可以根据实际需要选择更多或更少的直流通孔。

优选的，所述文氏管为标准文氏管，其对流体产生的阻力小，约150Pa，因此能耗低，压差大，精度高，测量范围宽；稳定性好，有平滑的压差特性；使用范围宽，一般气体、烟气、含杂质较多的高炉煤气等，长期使用不发生堵塞现象；安装方便，便于长期维护；具有在线温度、压力自修正一体化结构。

本实用新型的基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室将多个开缝式旋流器应用到贫油喷射燃烧室中，综合了开缝旋流器和贫油多点喷射的优点，有助于实现不同工况下的燃烧，同时提高燃烧效率，缩短燃烧室长度，降低NOx和其他污染物的排放，并达到稳定燃烧

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，包括燃烧室腔体(1)和若干个开缝旋流器(2)，其中：

所述若干个开缝旋流器(2)均包括同轴布置且由外而内依次套装的外轮毂(4)、内轮毂(5)和开缝圆柱体(6)，其中，所述外轮毂(4)与内轮毂(5)之间的空隙处设置有多个旋流叶片(7)，所述开缝圆柱体(6)套装在所述内轮毂(5)内且其直径与内轮毂(5)的内径相等，所述开缝圆柱体(6)开设有轴向中心通孔(8)和多个轴向直流通孔(9)，所述多个轴向直流通孔(9)分布在所述轴向中心通孔(8)的外周，所述轴向中心通孔(8)内套装有喷油嘴基座；

各个所述开缝旋流器(2)均通过文氏管(3)沿着所述燃烧室腔体(1)的轴向方向而设置在其入口端面上，并且所有开缝旋流器在此入口端面的截面方向上以等间距的方式形成n×n的阵列排布，由此用于实现同时供油或部分供油，进而实现燃烧室供油量的分级控制。

2.如权利要求1所述的一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，所述旋流叶片(7)的叶片倾角为45°。

3.如权利要求1或2所述的一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，所述旋流叶片(7)为12片。

4.如权利要求3所述的一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，所述直流通孔(9)的数量为6个。

5.如权利要求4所述的一种基于开缝旋流器的贫油多点喷射燃烧室，其特征在于，所述开缝旋流器(2)的总数被设定为9个，并且它们呈等间距的3×3阵列排布。