一种燃气轮机组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，其特征在于，该燃气轮机组合式燃油雾化装置包括喷嘴、预混室、蒸发器、双旋流器、离心喷嘴、文氏管、套筒、燃烧室组成； 所述的喷嘴安装在预混室的进口中心位置； 所述的预混室是指与双旋流器外径相同 的直管，它在双旋流器的上游，与双旋流器的外端密封连接； 所述的蒸发器指多个细钢管并列焊接而成钝体组件，安装在预混室内部， 其上游一定距离为喷嘴，下游一定距离为双旋流器； 所述的双旋流器安装在预混室出口端的内部，并与预混室紧 密连接，所述的离心喷组安装在双旋流器的中心位置； 所述的文氏管焊接在双旋流器内外旋流器的出口处，处于燃烧室的上游， 所述的套筒内侧与预混室焊接，外侧与燃烧室焊接； 所述的燃烧室焊接在套筒的外侧。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃气轮机组合式燃油蒸发雾化燃烧装置， 一种航空和地面 燃气轮机所使用的组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，它属于一种燃气轮机进气装 置、燃油雾化蒸发掺混装置、组织燃烧和稳定火焰的核心技术，属于航空动力 推进系统和地面燃气l仑才几动力领域。
技术介绍
目前，国内外燃气轮机动力装置中的燃油喷嘴大多使用液膜式空气雾化喷 嘴和组合式空气雾化装置。随高性能发动机的发展，要求在更短的燃烧区内完 全燃烧，缩短燃烧室长度，减轻重量，更好地组织好燃料的浓度场，更高要求 的点火性能及贫油熄火范围，更低的污染物排放。同时耐高温燃油喷嘴是一个 新的课题，要防止喷嘴燃油积焦，因为喷嘴高温积焦对喷嘴的雾化质量和寿命 有很大影响，而发展低污染燃烧室燃油供给技术又是燃气轮机研究中的热门课 题。因此，这就迫切需要燃油雾化技术，大大改善燃油雾化蒸发性能和油气分 布的均匀性。现有的燃油喷嘴技术主要有① 直射式喷嘴燃油雾化差，喷雾锥角小，工作范围窄。② 离心喷嘴具有良好的雾化质量，合理的油雾空间分布，点火性能好，稳 定燃烧范围广，但高压下易冒烟，高温下易积焦。③ 蒸发管供油方式的燃油和空气预混、预蒸发，低N0x发散，无排气冒烟， 燃烧性能和温度分布比较稳定，但存在自动点火、回火、熄火的危险、稳定燃 烧范围窄、高温下可靠性差。④ 液膜式空气雾化喷嘴，是燃油雾化技术的一次重大突破，如图1所示。 该喷嘴引入是引入喷嘴当地(燃烧室如口 )的气流雾化燃油，唇口的油膜受到内外高速气流沖击雾化，气流动能越大，气液比越大，燃油雾化愈好，SMD愈小。 在高压比、高温升的发动机上，液膜式空气雾化喷嘴保证了燃油和气流的充分 均匀地混合，出口温度场均匀，排烟少，因而取代了离心喷嘴在较高性能发动机上的地位。英国在RB211发动机上使用这种喷嘴。⑤组合式空气雾化装置，是又一次燃油雾化技术重大突破，如图2为其中 的一种。其采用轴向双旋流器与喷嘴一体化设计，燃油经喷嘴形成一次雾化， 文氏管上的油膜被两側高速气流再次雾化。内外旋流器、喷嘴、文氏管、套筒 对燃油的雾化和掺混都有重要影响，文氏管类似液膜式空气雾化喷嘴。它具有 良好点火性能、完全燃烧，宽广稳定的燃烧范围，良好的出口温度场以及低排 放发散的要求。GE公司￡3在发动机上得到成功应用。其中④和⑤两种喷嘴是目前先进的燃油雾化技术，但没有燃油的初级雾化 预混预蒸发过程，液膜空间分布窄，在燃烧室内完成燃油雾化和与空气的逐步 掺混，存在液雾燃烧和较高的N0x排放。以汽油为燃料的脉冲爆震发动机的热态试验证明爆震管内径60咖，采用 轴向双旋流气动阀后方供油(属先进的航空组合式雾化装置中的一种)，如图3 所示。产生的爆震波峰值压力1. 78Mpa。当把离心喷嘴移到双旋流器前方供油时， 如图4所示，产生的爆震波峰值压力2. 43Mpa，峰值压力提高了 0.65 Mpa。这 说明前方供油比后方供油(现有航空组合空气雾化喷嘴)改善了燃油雾化蒸发 和掺混特性，提高了爆震燃烧效果。主要是因为离心喷嘴在旋流器前方供油， 油雾锥颗粒均匀散布于旋流叶片间形成的收敛通道内，小油珠和油蒸汽可以 随气流运动，大油珠在每个叶片转弯处内侧形成油膜，在叶片出口处的油膜 被叶片两侧高速气流作用雾化。这样旋流器就相当于有多少个液膜式气动雾 化喷嘴，比普通液膜式喷嘴，叶片唇口面积大，油膜薄，燃油雾化掺混好， 能够很快形成均匀的油气混合物。而离心喷嘴在双旋流器后方供油，燃油的雾 化主要靠文氏管的作用，并二级纯空气与一级油气混和物在燃烧室内逐步摻混 的，油气浓度存在一定的差别。燃油喷嘴是发动机的关键部件，对决定发动机性能有着重要作用。高性能 发动机燃烧室的工作压力和温度大幅度提高，冒烟、积焦和NOx排放问题日益突 出，解决的关键依赖于先进燃油供给技术的成功应用，改善燃油雾化蒸发质量 和分布。在降低冒烟措施方面，最有效的是燃油供给方式的改进，用空气雾化 喷嘴及蒸发管取代压力雾化喷嘴。在降低N0x排放方面，常规燃烧室的喷嘴喷射 的燃料直接进入主燃区，很少或没有与空气进行预先混合，因此燃烧产生在接近化学计算温度的局部区，相应形成高的N0x排放。所有千式燃烧室共同特点是 努力消除这些局部的高温区，首先是干式低排放(DLE)燃烧室，DLE燃烧技术 主要集中于燃料供给方案的创新。其次，国外超低N(U然烧技术，其共同特点是 供给均匀混气，合理控制主燃区油气比，保持在较低温度下燃烧。因此，针对 高性能发动机的要求，迫切需要发展新型的燃油雾化技术。
技术实现思路
为了克服现有技术结构的不足，本专利技术提供一种燃气轮机组合式燃油蒸发 雾化燃烧装置。本专利技术的组合式燃油雾化蒸发燃烧装置充分利用和保留了先进 的组合式空气雾化组合装置的功能，在旋流器前方供油和设置蒸发器，增加了 燃油预混预蒸发功能，燃油雾化掺混性能好，提高了气相油气比。该装置能够 适应高性能发动机发展的要求，可以解决发动机冒烟、积焦、高N0x排放问题， 提高燃烧性能及缩短燃烧室长度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种组合式燃油雾化蒸发燃 烧装置，增加了燃油预混预蒸发过程，充分利用气体动能，增大油膜的空间分 布，旋流器相当于多个液膜式气动雾化喷嘴，改善了燃油雾化掺混特性，使油 气空间分布均匀，提高燃烧性能，减少冒烟、积焦和N0x排放，能适合高性能发 动机发展的需要。一种燃气轮机组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，该燃气轮机组合式燃油雾化 装置包括喷嘴、预混室、蒸发器、双旋流器、离心喷嘴、文氏管、套筒、燃烧 室组成；所述的喷嘴安装在预混室的进口中心位置；所述的预混室是指与双旋流器外径相同的直管，它在双旋流器的上游，与双旋流器的外端密封连接；所述的蒸发器指多个细钢管并列焊接而成钝体组件，安装在预混室内部， 其上游一定距离为喷嘴，下游一定距离为双旋流器；所述的双旋流器安装在预混室出口端的内部，并与预混室紧密连接，所述的离心喷组安装在双旋流器的中心位置；所述的文氏管焊接在双旋流器内外旋流器的出口处，处于燃烧室的上游， 所述的套筒内侧与预混室焊接，外侧与燃烧室焊接； 所述的燃烧室焊接在套筒的外侧。一种燃气寿仑机组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，进一步包括 所述的蒸发器是指多个圆管套装而成；所述的双旋流器是指由内外旋转方向相反的旋流器组成，每个旋流器有多 个叶片，进出口为直段，中间用圆弧连接；所述的离心喷组是指小燃油流量的喷嘴或为吹除喷嘴，是指具有一定直径 及壁厚的喷嘴，双旋流器的内旋流器叶片焊接其上，喷头的多个圓形喷孔射流 用以吹除表面的油膜，进口为中心圓孔，出口为多个发散的小圓孔；所述的文氏管是指具有一定壁厚的圓管，进口为减缩形通道，出口为渐扩 形通道；所述的套筒是指具有一定厚度扩张锥体； 所述的燃烧室是指具有一定直径的中空腔体。一种燃气轮机组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，包括喷嘴、预混室、蒸发器、 轴向旋流器、离心喷嘴、文氏管、固定座、径向旋流器、连接板、套筒、燃烧 室组成；所述的喷嘴是指燃油离心喷组或雾化槽喷嘴，安装在预混室的进口中心位置；所述的预混室是指与轴向双旋流器外径相同的直管，在轴向旋流器的上游， 与轴向旋流器的进口外端密封连接；所述的蒸发器是指双钝体或螺旋体或多个细钢管并列焊接而成或多个圆管 套装而成，安装在预混室内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气轮机组合式燃油雾化蒸发燃烧装置，其特征在于，该燃气轮机组合式燃油雾化装置包括喷嘴、预混室、蒸发器、双旋流器、离心喷嘴、文氏管、套筒、燃烧室组成； 所述的喷嘴安装在预混室的进口中心位置； 所述的预混室是指与双旋流器外径相同的直管，它在双旋流器的上游，与双旋流器的外端密封连接； 所述的蒸发器指多个细钢管并列焊接而成钝体组件，安装在预混室内部， 其上游一定距离为喷嘴，下游一定距离为双旋流器； 所述的双旋流器安装在预混室出口端的内部，并与预混室紧密连接，所述的离心喷组安装在双旋流器的中心位置； 所述的文氏管焊接在双旋流器内外旋流器的出口处，处于燃烧室的上游， 所述的套筒内侧与预混室焊接，外侧与燃烧室焊接； 所述的燃烧室焊接在套筒的外侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑殿峰，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11
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