二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置制造方法及图纸

一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，包括包括环形燃烧室头部，所述环形燃烧室头部分隔为多个环形气流通道，环形气流通道出口设有稳焰结构；每个环形气流通道内均周向分布有多个导向叶片；导向叶片之间设有燃料管道。本发明专利技术充分利用燃烧室头部空间，形成均匀预混合燃烧模式，同时通过增加燃料喷嘴的数量，实现多点喷射，避免出现局部高温，减少了热力型NOx污染物的排放。

【技术实现步骤摘要】
二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置
本专利技术属于航空发动机和燃气轮机
，尤其涉及一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置。
技术介绍
航空发动机和部分燃气轮机普遍采用环形燃烧室和多旋流器的整体结构。近年来，随着能源和动力领域对污染物排放标准不断提高，减少污染物的排放成为了设计燃烧室的重要指标，其中NOx是最主要的污染物。低污染燃烧技术的主要目的是组织燃料和空气混合均匀燃烧，避免产生局部热点以及在近化学当量比的状态下的高温燃烧，从而减少高温下生产大量的热力型NOx。各种燃烧技术的关键是实现燃料均匀混合以及稳定燃烧的方法，在现有的常规环形燃烧室和多旋流器的方案中，每一个旋流器有一个喷嘴，并相对独立的组织燃烧和混合，整个燃烧室相当于有多个独立热点，容易产生热力型NOx。由于空间布局的要求，旋流器数目受限，且旋流器为圆形，旋流器互相之间的空间不能充分利用。这就很难使燃料和空气充分混合，从而必然出现局部高温燃烧，因而增加了NOx污染物的排放。国内外对此开展了大量的研究，目前的低排放燃烧室技术主要有贫油直喷/多点喷射技术、贫燃预混燃烧技术、双环预混旋流燃烧技术等，这些技术仍以多旋流器头部的燃烧室为基础，因此不能完全解决常规多旋流器燃烧室的以上问题。此外的凹腔驻涡燃烧技术虽然采用了二维结构，但是为了形成二维驻涡，采用了在燃烧室主体结构外布置突出的凹腔结构，不利于总体布局，且需要复杂的气流组织方式，以实现稳定的驻涡。总之，随着污染物排放要求的提高，目前的低污染燃烧技术受限于传统多旋流器燃烧的技术路线，越来越难以实现更低的污染物排放水平，迫切需要发展新的低污染燃烧技术。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的之一在于提出一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，以期至少部分地解决上述装置问题中的至少之一。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，包括环形燃烧室头部，所述环形燃烧室头部分隔为多个环形气流通道，环形气流通道出口设有稳焰结构；每个环形气流通道内均周向分布有多个导向叶片；导向叶片之间设有燃料管道。基于上述装置方案可知，本专利技术的二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置相对于现有装置至少具有以下优势之一：1、本专利技术充分利用燃烧室头部空间，形成均匀预混合燃烧模式，同时通过增加燃料喷嘴的数量，实现多点喷射，避免出现局部高温，减少了热力型NOx污染物的排放；2、本专利技术尤其适用于含氢燃料，氢燃料的绝热火焰温度相对常规天然气和液态燃料更高；本专利技术的二维结构，可以使得燃烧更均匀，局部温度更低，进一步降低氮氧化物排放；3、本专利技术不仅可用于采用环形燃烧室结构的航空发动机和燃气轮机，也适用于其他类型的燃烧器，如供暖发电或动力用的锅炉用燃烧器、大型燃气轮机的单筒型燃烧器等。附图说明图1为采用二维阵列无旋流器的低污染燃烧装置的环形燃烧室头部二维图；图2为采用二维阵列无旋流器的低污染燃烧装置的环形燃烧室头部正视图；图3为采用二维阵列无旋流器的低污染燃烧装置的环形燃烧室头部内部结构图；图4为环形燃烧室头部V型瓣膜火焰稳定器结构图。附图标记说明：1-环形燃烧室头部、2-燃料管道、3-燃料喷嘴、4-导向叶片、5-环形气流通道、6-分隔层、7-V型波瓣火焰稳定器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术公开了一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，包括环形燃烧室头部，所述环形燃烧室头部分隔为多个环形气流通道，环形气流通道出口设有稳焰结构；每个环形气流通道内均周向分布有多个导向叶片；导向叶片之间设有燃料管道。在本专利技术的一些实施例中，所述环形气流通道内气流独立流动；在本专利技术的一些实施例中，相邻的环形气流通道内的导向叶片的导向相反。在本专利技术的一些实施例中，所述导向叶片均匀分布在环形气流通道内。在本专利技术的一些实施例中，所述环形气流通道的同一通道内的导向叶片的导向相同。在本专利技术的一些实施例中，所述导向叶片呈流线型，沿轴向长度为50至70mm，宽度为10至20mm。在本专利技术的一些实施例中，所述环形燃烧室头部周向分布有若干个燃料管道；在本专利技术的一些实施例中，燃料管道上均设有用于分配燃料的燃料分配器；在本专利技术的一些实施例中，每一个所述燃料管道均贯穿多个环形气流通道。在本专利技术的一些实施例中，所述燃料管道为周向阵列结构；在本专利技术的一些实施例中，所述燃料喷嘴为径向阵列结构。在本专利技术的一些实施例中，所述燃料管道喷出的燃料方向与来流空气方向垂直；在本专利技术的一些实施例中，每个所述燃料管道上均设有4至10个燃料喷嘴；在本专利技术的一些实施例中，所述燃料管道喷嘴位于导向叶片的中间位置。在本专利技术的一些实施例中，当燃料为燃气，所述燃料管道直径为5至10mm，燃料喷嘴喷口直径为0.5至1mm；在本专利技术的一些实施例中，当燃料为燃油，所述燃料管道直径为2至3mm，燃料喷嘴喷口直径为0.1至0.3mm。在本专利技术的一些实施例中，所述稳焰结构采用整体V型或U型结构；在本专利技术的一些实施例中，所述稳焰结构的波瓣混合位于V型或U型结构尾端，采用周期性布置。在一个示例性实施例中，本专利技术的二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，采用了无传统旋流器的整体环形头部结构，最大限度利用头部空间使得空气和燃料充分预混合；采用二维多层进气结构，每一层气流通道流动不相互影响，且相隔气流通道有相反导向的导向叶片，使出口气流能够利用自身动能充分搅拌和混合；采用多燃料管道多点喷射的阵列结构，尽可能增大燃烧室中燃料的分布均匀性；气流出口采用多层V形波瓣稳焰器，在传统V形钝体稳焰基础上形成回流区，并通过波瓣辅助稳焰，实现无传统旋流器的燃烧稳定机制。其中，所述结构整体为二维结构，取消了传统旋流器，充分利用环形空间，有利于组织燃料的混合和燃烧。其中，所述结构采用多层结构，每层都形成一个环形气流通道，相邻层气流偏转方向不同，在出口处利用流体自身动能充分混合。其中，空气从进气口进入，由于具有一定的速度，与从燃料喷嘴中喷出的燃料混合并一起向前运动并经过导向叶片发生偏转，偏转的气流向前运动经过V形波瓣稳焰器，稳压器作为钝体，在后方形成低速回流区，从而使燃烧稳定进行。其中，每一层气流通道周向均布的导向叶片，导向叶片为流线型，可以减少气体经过时的阻力，经过导向叶片的气流流动方向发生偏转，相隔分层的导向叶片的导向相反，以使每层的出口气流旋向不同，使出口气流充分搅拌和混合。其中，在气流流经导向叶片轴向距离一半的位置，会周向均布若干个燃料管道，燃料管道上沿径向均布若干燃料喷嘴，导向叶片中间气流速度较高，与垂直喷射的燃料射流充分混合。其中，所述结构的燃料采用多点喷射装置，每一路燃料管道都贯穿多个分层，沿周向阵列均布，每一路燃料管道分布多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，包括环形燃烧室头部，所述环形燃烧室头部分隔为多个环形气流通道，环形气流通道出口设有稳焰结构；每个环形气流通道内均周向分布有多个导向叶片；导向叶片之间设有燃料管道。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维阵列无传统旋流器的低污染燃烧装置，包括环形燃烧室头部，所述环形燃烧室头部分隔为多个环形气流通道，环形气流通道出口设有稳焰结构；每个环形气流通道内均周向分布有多个导向叶片；导向叶片之间设有燃料管道。


2.根据权利要求1所述的低污染燃烧装置，其特征在于，
所述环形气流通道内气流独立流动；
相邻的环形气流通道内的导向叶片的导向相反。


3.根据权利要求1所述的低污染燃烧装置，其特征在于，
所述导向叶片均匀分布在环形气流通道内。


4.根据权利要求1所述的低污染燃烧装置，其特征在于，
所述环形气流通道的同一通道内的导向叶片的导向相同。


5.根据权利要求1所述的低污染燃烧装置，其特征在于，
所述导向叶片呈流线型，沿轴向长度为50至70mm，宽度为10至20mm。


6.根据权利要求1所述的低污染燃烧装置，其特征在于，
所述环形燃烧室头部周向分布有若干个燃料管道；

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝瑞，王岩，赵玮杰，王岳，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11