本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是典型的高新技術(shù)密集型產(chǎn)品。作為高科技的載體，燃?xì)廨啓C(jī)代表了多理論學(xué)科和多工程領(lǐng)域發(fā)展的綜合水平，是國(guó)家高技術(shù)水平和科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一，具有十分突出的戰(zhàn)略地位。燃?xì)廨啓C(jī)的三大部件為燃燒室、壓氣機(jī)和渦輪，燃燒室的性能會(huì)直接影響燃?xì)廨啓C(jī)的總體性能。燃?xì)廨啓C(jī)燃燒產(chǎn)物中含有nox(氮氧化物)，nox主要包含no和no2。no是一種無色無臭的氣體，大氣中的no濃度如果達(dá)到了一定的程度，就會(huì)與血液中的血色素結(jié)合，造成血液缺氧從而引起中樞神經(jīng)麻痹。no2是一種紅色有毒氣體，對(duì)人體呼吸器官有刺激作用，容易引起肺氣腫和肺癌，no2還能破壞臭氧形成臭氧空洞。

現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)中，燃燒室內(nèi)燃料燃燒時(shí)的溫度對(duì)nox的影響非常大，nox的產(chǎn)量和生成速度隨著燃燒溫度的升高呈指數(shù)增長(zhǎng)。目前低nox排放燃燒室主要為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室，該貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室的燃料和空氣在預(yù)混模內(nèi)混合的不夠均勻充分，導(dǎo)致燃燒溫度過高，生成大量的nox,而且在燃燒過程中容易產(chǎn)生有回火和自燃問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，以改善燃燒室的燃料和空氣預(yù)混結(jié)構(gòu)，使其混合更均勻，降低燃燒溫度以減少nox生成量，還可以減少燃燒過程中的回火和自燃概率，并簡(jiǎn)化燃燒室結(jié)構(gòu)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，包括主燃級(jí)燃料管、預(yù)燃級(jí)燃料管、主燃級(jí)旋流器、預(yù)燃級(jí)旋流器、火焰筒和輪機(jī)機(jī)匣，其中，所述主燃級(jí)燃料管的出料口與所述主燃級(jí)旋流器連通，所述預(yù)燃級(jí)燃料管的出料口與所述預(yù)燃級(jí)旋流器連通，所述主燃級(jí)旋流器和預(yù)燃級(jí)旋流器均呈空心柱狀，所述主燃級(jí)旋流器的內(nèi)徑大于所述預(yù)燃級(jí)旋流器的外徑，且所述主燃級(jí)旋流器和預(yù)燃級(jí)旋流器同軸并在軸向方向上錯(cuò)位設(shè)置，所述主燃級(jí)旋流器和預(yù)燃級(jí)旋流器的出口處設(shè)置有預(yù)混腔管，所述預(yù)混腔管呈漏斗狀環(huán)繞于預(yù)燃級(jí)旋流器外側(cè)，所述預(yù)混腔管與所述火焰筒的入口處的火焰筒頭部連通，所述輪機(jī)機(jī)匣以間隙配合的方式包覆于所述主燃級(jí)燃料管、預(yù)燃級(jí)燃料管、主燃級(jí)旋流器、預(yù)燃級(jí)旋流器和火焰筒外側(cè)，且所述輪機(jī)機(jī)匣側(cè)壁至少開有一個(gè)進(jìn)氣槽。

優(yōu)選的，該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室還包括燃燒模式切換裝置，所述燃燒模式切換裝置分別與預(yù)燃級(jí)燃料管和主燃級(jí)燃料管連接，用于當(dāng)燃燒室燃燒達(dá)到指定工況時(shí)，控制預(yù)燃級(jí)燃料管和主燃級(jí)燃料管的燃料供應(yīng)。

優(yōu)選的，所述燃燒模式切換裝置具體用于：所述燃燒室啟動(dòng)時(shí)，預(yù)燃級(jí)燃料管的燃料經(jīng)由預(yù)燃級(jí)旋流器噴出，并與經(jīng)由預(yù)燃級(jí)旋流器排出的空氣混合燃燒；當(dāng)預(yù)燃達(dá)到指定工況時(shí)，燃燒模式切換裝置控制主燃級(jí)燃料管供應(yīng)燃料，并經(jīng)由主燃級(jí)旋流器噴出與主燃級(jí)旋流器排出的空氣混合燃燒。

優(yōu)選的，所述燃燒模式切換裝置還用于：當(dāng)預(yù)燃達(dá)到指定工況時(shí)，燃燒模式切換裝置控制預(yù)燃級(jí)燃料管停止供應(yīng)燃料。

優(yōu)選的，所述主燃級(jí)燃料管的燃料流量為預(yù)燃級(jí)燃料管的4～7倍。

優(yōu)選的，所述主燃級(jí)旋流器進(jìn)氣口的空氣流量為預(yù)燃級(jí)旋流器進(jìn)氣口處的4～10倍。

優(yōu)選的，所述預(yù)燃級(jí)旋流器具有預(yù)燃級(jí)冷卻孔。

優(yōu)選的，所述火焰筒頭部側(cè)壁具有頭部冷卻孔。

優(yōu)選的，所述預(yù)燃級(jí)冷卻孔和頭部冷卻孔的孔徑為0.8mm～1.5mm。

優(yōu)選的，所述火焰筒筒壁上具有多個(gè)摻混孔，所述摻混孔的孔徑為8mm～20mm。

本發(fā)明實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，主燃級(jí)燃料管和預(yù)燃級(jí)燃料管分別通過主燃級(jí)旋流器、預(yù)燃級(jí)旋流器進(jìn)行預(yù)混，混合后后混合氣體經(jīng)漏斗狀預(yù)混腔管進(jìn)入火焰筒燃燒。通過分別獨(dú)立設(shè)置主燃級(jí)和預(yù)燃級(jí)，從而改善燃燒室的燃料和空氣預(yù)混結(jié)構(gòu)，使其混合更均勻，降低燃燒溫度以減少nox的生成，同時(shí)還可以減少燃燒過程中的回火和自燃概率，并簡(jiǎn)化燃燒室結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明又一實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-主燃級(jí)燃料管

2-預(yù)燃級(jí)燃料管

3-主燃級(jí)旋流器

4-預(yù)燃級(jí)旋流器

41-進(jìn)氣槽

5-火焰筒

51-火焰筒頭部

52-頭部冷卻孔

53-摻混孔

6-輪機(jī)機(jī)匣

7-預(yù)混腔管

8-燃燒模式切換裝置

具體實(shí)施方式

為改善燃燒室的進(jìn)氣方式，使得空氣和高溫?zé)煔饣旌细鶆?，從而提高燃燒室出口氣流溫度的均勻程度和燃燒室的能量利用率，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參考圖1，本發(fā)明一種實(shí)施例提供的燃燒室，包括主燃級(jí)燃料管1、預(yù)燃級(jí)燃料管2、主燃級(jí)旋流器3、預(yù)燃級(jí)旋流器4、火焰筒5和輪機(jī)機(jī)匣6，其中，主燃級(jí)燃料管1的出料口與主燃級(jí)旋流器3連通，預(yù)燃級(jí)燃料管2的出料口與預(yù)燃級(jí)旋流器4連通，主燃級(jí)旋流器3和預(yù)燃級(jí)旋流器4均呈空心柱狀，主燃級(jí)旋流器3的內(nèi)徑大于預(yù)燃級(jí)旋流器4的外徑，且主燃級(jí)旋流器3和預(yù)燃級(jí)旋流器4同軸并在軸向方向上錯(cuò)位設(shè)置，主燃級(jí)旋流器3和預(yù)燃級(jí)旋流器4的出口處設(shè)置有預(yù)混腔管7，該預(yù)混腔管7呈漏斗狀環(huán)繞于預(yù)燃級(jí)旋流器4外側(cè)，預(yù)混腔管7與火焰筒5的入口處的火焰筒頭部51連通，輪機(jī)機(jī)匣6以間隙配合的方式包覆于主燃級(jí)燃料管1、預(yù)燃級(jí)燃料管2、主燃級(jí)旋流器3、預(yù)燃級(jí)旋流器4和火焰筒5外側(cè)，且輪機(jī)機(jī)匣6側(cè)壁至少開有一個(gè)進(jìn)氣槽61。

本發(fā)明實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，主燃級(jí)燃料管和預(yù)燃級(jí)燃料管分別通過主燃級(jí)旋流器、預(yù)燃級(jí)旋流器進(jìn)行預(yù)混，混合后混合氣體經(jīng)漏斗狀預(yù)混腔管進(jìn)入火焰筒燃燒。通過分別獨(dú)立設(shè)置主燃級(jí)和預(yù)燃級(jí)，從而改善燃燒室的燃料和空氣預(yù)混結(jié)構(gòu)，使其混合更均勻，降低燃燒溫度以減少nox的生成量，而且還可以減少燃燒過程中的回火和自燃概率，并簡(jiǎn)化燃燒室結(jié)構(gòu)。

參考圖2，在本發(fā)明另一實(shí)施例中，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的預(yù)燃級(jí)旋流器4具有預(yù)燃級(jí)冷卻孔41。在預(yù)燃燃燒時(shí)釋放熱量，防止驟熱的過程中損壞預(yù)燃級(jí)旋流器。進(jìn)一步的，燃燒室的火焰筒頭部51側(cè)壁具有頭部冷卻孔52。頭部冷卻孔能夠保護(hù)火焰筒頭部和預(yù)燃級(jí)旋流器外圈不被燒毀。經(jīng)過發(fā)明人大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，預(yù)燃級(jí)冷卻孔和頭部冷卻孔的孔徑為0.8mm～1.5mm?？讖教o法有效的形成氣膜冷卻，不能達(dá)到保護(hù)預(yù)燃級(jí)旋流器和火焰筒頭部的目的；孔徑太大則會(huì)淬熄部分燃燒過程，從而降低燃燒室最終的工作效率。氣膜冷卻基本原理為：從高溫環(huán)境的壁面上的孔向高溫主流引入冷卻氣流，這股冷卻氣流在高溫主流的壓力和摩擦力作用下向下游彎曲，附著在壁面一定區(qū)域上，形成溫度較低的冷氣膜將壁面同高溫燃?xì)飧綦x，并帶走部分高溫燃?xì)?，從而?duì)壁面起到良好的冷卻保護(hù)作用。

更進(jìn)一步的，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，火焰筒5筒壁上具有多個(gè)摻混孔53，摻混孔53的孔徑為8mm～20mm。燃燒室的多個(gè)摻混孔間隔環(huán)繞設(shè)置于火焰筒側(cè)壁。火焰筒側(cè)壁間隔環(huán)繞設(shè)置多個(gè)摻混孔，如此設(shè)置的多個(gè)摻混孔能夠使得摻混空氣較為均勻地進(jìn)入到火焰筒中，使得空氣和高溫?zé)煔饣旌细鶆?，從而提高燃燒室出口氣流溫度的均勻程度和燃燒室的能量利用率?/p>

在實(shí)際應(yīng)用中，可選的，燃燒室的進(jìn)氣槽為兩個(gè)且相對(duì)設(shè)置于輪機(jī)機(jī)匣側(cè)壁。輪機(jī)機(jī)匣側(cè)壁相對(duì)設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣槽，能夠減少進(jìn)氣氣流之間的干擾，從而形成穩(wěn)定的摻混空氣流，進(jìn)一步提高燃燒室出口氣流溫度的均勻程度和燃燒室的能量利用率。燃燒室的火焰筒的中段筒壁上可設(shè)置主燃孔，主燃孔能夠提高火焰筒中的燃燒效率并平衡火焰筒內(nèi)外的壓力，從而提高燃燒室工作性能和使用壽命?；鹧嫱餐脖谶€可選擇設(shè)置環(huán)繞陣列排布的冷卻孔，冷卻孔能夠平衡火焰筒內(nèi)外的壓力，并平衡火焰筒內(nèi)外溫差防止過熱損壞，從而進(jìn)一步提高燃燒室工作性能和使用壽命。

本發(fā)明實(shí)施例中的主燃級(jí)旋流器和預(yù)燃級(jí)旋流器均包括旋流器進(jìn)氣口、旋流器底板和旋流器葉片。在燃燒室內(nèi)設(shè)置旋流器組，氣流在通過旋流器組時(shí)會(huì)在燃燒室內(nèi)形成低速回流區(qū)，這樣可以使氣體速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣纫恢?，從而保證燃燒的穩(wěn)定，回流區(qū)的形成還可以保證燃燒的安全。本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選采用主燃級(jí)和預(yù)燃級(jí)旋流器堆疊成的二級(jí)旋流器組，能夠更好的保證燃燒室燃燒時(shí)的穩(wěn)定性和安全性。

在本發(fā)明又一實(shí)施例中，如圖3所示，該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室還包括燃燒模式切換裝置8，燃燒模式切換裝置8分別與預(yù)燃級(jí)燃料管2和主燃級(jí)燃料管1連接，用于當(dāng)燃燒室燃燒達(dá)到指定工況時(shí)，控制預(yù)燃級(jí)燃料管和主燃級(jí)燃料管的燃料供應(yīng)。燃燒模式切換裝置可以為操作人員根據(jù)燃燒工況進(jìn)行操作切換，也可以通過自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)檢測(cè)出指定工況自動(dòng)切換，本發(fā)明實(shí)施例不此次進(jìn)行具體的限定。

該燃燒模式切換裝置具體用于：所述燃燒室啟動(dòng)時(shí)，預(yù)燃級(jí)燃料管的燃料經(jīng)由預(yù)燃級(jí)旋流器噴出，并與經(jīng)由預(yù)燃級(jí)旋流器排出的空氣混合燃燒；當(dāng)預(yù)燃達(dá)到指定工況時(shí)，燃燒模式切換裝置控制主燃級(jí)燃料管供應(yīng)燃料，并經(jīng)由主燃級(jí)旋流器噴出與主燃級(jí)旋流器排出的空氣混合燃燒。上述指定工況為預(yù)燃燃燒溫度達(dá)到燃燒室穩(wěn)定燃燒溫度時(shí)的情況。本發(fā)明實(shí)施例的燃燒室通過控制預(yù)燃級(jí)燃料管和主燃級(jí)燃料管的工作分為三種工作模式：預(yù)燃模式、主燃模式和混合燃燒模式。預(yù)燃模式下達(dá)到指定工況時(shí)，燃燒轉(zhuǎn)為主燃模式或混合燃燒模式，能夠降低燃料的浪費(fèi)并提高燃料的燃燒效率，還能夠減少燃燒尾氣中污染物(碳顆粒、co、nox等)的含量。當(dāng)預(yù)燃模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹魅寄Ｊ綍r(shí)，燃燒模式切換裝置控制預(yù)燃級(jí)燃料管停止供應(yīng)燃料。

在本發(fā)明再一實(shí)施例中，經(jīng)發(fā)明人大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)選主燃級(jí)燃料管的燃料流量為預(yù)燃級(jí)燃料管的4～7倍。主燃級(jí)旋流器進(jìn)氣口的空氣流量為預(yù)燃級(jí)旋流器進(jìn)氣口處的4～10倍。由于預(yù)燃模式下開始燃燒時(shí)容易造成燃料的浪費(fèi)，預(yù)燃級(jí)燃料管的燃料流量較小，能夠滿足點(diǎn)火預(yù)燃預(yù)熱即可；達(dá)到指定工況時(shí)，主燃模式或混合燃燒模式需要大量的能量來支持燃燒室工作，則主燃級(jí)燃料管需要提供較大的燃料流量。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。