一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法及装置，属于燃烧领域。本发明专利技术包括一级轴向射流发生装置、二级轴向射流发生装置、三级轴向射流发生装置和切向旋流发生装置，燃烧室结构。一级轴向射流发生装置的出口在二级轴向射流发生装置出口的内部，二级轴向射流发生装置的出口在三级轴向射流发生装置出口的内部。本发明专利技术充分利用轴向射流火焰和切向旋流火焰的燃烧特性和流动特性；沿轴向分级通入的燃料和稀释剂的混合气、氧化剂形成高速非预混射流火焰，沿切向通入的燃料和氧化剂的预混气形成旋流预混火焰，在保证高速流动的同时，维持火焰的稳定性，形成稳定的高速火焰。本发明专利技术具有燃烧效率高、火焰稳定、防烧蚀等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法及装置
本专利技术属于燃烧领域，涉及一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法及装置。
技术介绍
燃烧是将能量从燃料中传递到其他介质的最便捷迅速的方式。当前，大部分设备，如燃气轮机、液体火箭发动机等，所需的能量仍然依靠燃烧从化石燃料中获取。但是，目前大部分燃烧室中仍然存在燃烧不稳定及烧蚀的问题，在气流速度高、火焰温度高的燃烧室中尤为明显。因此，发展稳定燃烧技术及防烧蚀技术至关重要。同时，现有的稳定燃烧技术及防烧蚀技术大多需要依靠增加外部组件来实现，其结构复杂，设计制造成本高，增加了整个燃烧系统的复杂程度，从而影响设备整体的可靠性与稳定性。近年来，旋流火焰成为了燃烧领域的一个重要研究方向，其高效的掺混效果和火焰稳定性，有利于提高燃烧效率、维持火焰稳定，在燃气轮机等设备中得到了大量应用。因此，需要专利技术一种能够依靠自身结构特性，在气流速度较高时维持稳定燃烧，同时避免高温火焰带来烧蚀的燃烧装置。
技术实现思路
为克服现有技术的缺陷，有效改善现有燃烧方法及装置存在的燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法，其特征在于：利用轴向射流火焰和切向旋流火焰的流动特性和火焰稳定性，使用非预混高速轴向射流提供高温高速火焰，使用预混旋流增强掺混，提高燃烧效率，维持稳定燃烧。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧方法，其特征在于：利用轴向射流火焰和切向旋流火焰的流动特性和火焰稳定性，使用非预混高速轴向射流提供高温高速火焰，使用预混旋流增强掺混，提高燃烧效率，维持稳定燃烧。


2.一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧装置，其特征在于：包括一级轴向射流发生装置(1)、二级轴向射流发生装置(2)、三级轴向射流发生装置(3)、切向旋流发生装置(4)和燃烧室(5)；
一级轴向射流发生装置(1)包括一个入口和一个出口，沿轴向分布且均为圆形；二级轴向射流发生装置(2)和三级轴向射流发生装置(3)分别包括两个入口和一个出口，均为圆形，两个入口沿径向对称分布，出口沿轴向分布；切向旋流发生装置(4)包括四个入口和一个出口，入口沿切向均匀分布，为长方形；出口沿轴向分布，为圆形；燃烧室(5)为圆柱形腔体；
一级轴向射流发生装置(1)的出口在二级轴向射流发生装置(2)出口的内部，二级轴向射流发生装置(2)的出口在三级轴向射流发生装置(3)出口的内部，三者形成一级轴向射流的圆形出口和二、三级轴向射流的环形出口；
一级轴向射流发生装置(1)、二级轴向射流发生装置(2)、三级轴向射流发生装置(3)、切向旋流发生装置(4)和燃烧室(5)采用同轴安装；其中，三级轴向射流发生装置(3)、切向旋流发生装置(4)和燃烧室(5)三者的内径相同。


3.根据权利要求2所述的一种基于多级射流和旋流的高温高速稳定燃烧装置，其特征在于：首先，将少量燃料和氧化剂通入切向旋流发生装置(4)，同时在燃烧室(5)出口处点火，形成预混旋流火焰；随后，根据预定条件增加通入切向旋流发生装置(4)的燃料和氧化剂的质量流量；然后，按照预定条件向一级轴向射流发生装置(1)通入燃料和稀释剂；最后，按照预定比例的质量流量，同时向二级轴向射流发生装置(2)和三级轴向射流发生装置(3)通入氧化剂以及燃料和稀释剂的混合气；一级轴向射流发生装置(1)、二级轴向射流发生装置(2)、三级轴向射流发生装置(3)产生的混合气和切向旋流发生装置(4)产生的预混旋流火焰最终形成稳定的高温高速火焰；
燃料和稀释剂的混合气、氧化剂以非预混模式分别通入一级轴向射流发生装置(1)、二级轴向射流发生装置(1)和三级轴向射流发生装置(1)，然后进入圆柱形燃烧室(1)时，形成高速冷流射流；非预混模式保证了一级轴向射流发生装置(1)、二级轴向射流发生装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：石保禄，王宽宇，马志伟，谢定江，唐勇，王宁飞，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11