采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室及回流燃烧方法技术

本发明专利技术提供了一种采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室及回流燃烧方法，燃烧室包括燃烧室机匣，燃烧室机匣上固定连接有大弯管和小弯管，燃烧室机匣内设置有火焰筒，所述火焰筒设在燃烧室机匣内，通过大弯管、小弯管连接固定，燃烧室机匣和火焰筒以及大弯管之间形成进气通道，火焰筒的进气端安装有进气罩；所述火焰筒内设置有分流板和喷嘴，喷嘴连接燃料通道，喷射方向朝向分流板。本发明专利技术通过设置分流板以及燃油逆喷的方式，使燃烧室进行MILD燃烧，进而燃烧温度分布均匀，提高燃烧效率，降低污染物排放。污染物排放。污染物排放。

【技术实现步骤摘要】
采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室及回流燃烧方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机燃烧室结构领域，具体是一种采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室。

技术介绍

[0002]飞机发动机产生的排放物已成为温室气体的重要污染源之一，因此需要大幅降低污染物水平，尤其是氮氧化物，燃烧室内污染物的形成与许多因素有关，重要的是燃烧过程和运行条件。正如许多研究人员所指出的，热力NO是NOx污染的主要成分。由于温度是NO产生的原因，因此降低燃烧温度和减少热点是降低航空发动机NOx排放的关键。
[0003]MILD(Moderate or Intense low
‑
oxygen Diluted Combustion)燃烧是一项非常有前景的新型低排放燃烧技术，这种技术通过烟气和高预热温度对反应物混合物进行高稀释，导致氧气浓度低，混合物的成分超出可燃极限，限制了NOx的产生。同时，由于燃烧过程中的稀薄条件，烟尘的形成也受到抑制。因为整个反应体积处于反应和维持过程的条件下。然后，由于燃烧和未燃烧气体之间的温差很小，，没有点火和熄灭现象，难以看见火焰，这种燃烧模式也被称为无焰燃烧。
[0004]尽管最近的发展已经揭示了在无焰状态下运行燃烧器的可行性，但这些燃烧器主要用于工业应用，即在加工材料时从炉内提取热量，例如加热金属棒和产生蒸汽等。如专利“一种实现NOx近零排放的无焰燃烧供暖锅炉系统”，专利号CN110425518B，将无焰燃烧应用到供暖锅炉中，富燃料烟气和空气在保温炉膛内进行无焰燃烧，产生的烟气进入烟气换热装置，通过热量传递的方式加热用于供暖的循环水。
[0005]此外，工业应用常常具有大范围内运行的能力，通常需要使用高速空气射流来创建必要的内部再循环。目前只有实验室规模的燃气轮机的例子存在，如专利“一种可实现辐射管内无焰燃烧的燃烧器”，专利号CN213810612U，通过转帘或套筒运动调节回流窗口的开度，以调节烟气卷吸量实现燃烧器无焰燃烧，减少了NOx生成量。如专利“一种实现无焰燃烧的辐射管”，专利号CN213810620U，在辐射管管体的入口和出口端之间焊有用于烟气回流的连接管，通过挡板调节烟气的排放量，不需要选择特定辐射管燃烧器，能卷吸烟气以稀释燃料和助燃空气，实现辐射管内无焰燃烧。如专利“一种实现超低NOx排放的旋转式无焰燃烧器”，专利号CN110260321B，此专利技术利用空气调节喷口产生的反作用力带动空气和燃气绕中心轴线旋转，使得燃气与卷吸的高温烟气在整个炉膛内进行混合，从而扩大反应区域并获得更加均匀的炉内温度分布，进而实现超低NOx排放。如专利“一种氢气水蒸气富氧无焰燃烧器”，专利号CN110410787A，利用水蒸气将一次风与氢气分隔，能够有效降低氢气的燃烧速率，待达到预设温度后，切换为二次风喷管提供氧气以此实现氢气的无焰燃烧，能够保证燃烧器内的温度分布较为均匀。
[0006]事实上，航空发动机燃烧室存在一些复杂情况。由于燃烧室在过量空气环境中工作，烟气中仍然含有高浓度的氧气，这使得很难将混气稀释到所需的水平。而航空发动机燃烧室的空间尺寸有限，与工业用途的相比往往相差几个量级，难以实现高温烟气卷吸，燃油
逆喷，以此到达无焰燃烧的状态。此外，燃烧室中更高的工作压力和温度会加快反应速度，缩短反应时间，意味着在反应开始前实现稀释所需的空间和时间更少。
[0007]针对上述难点，本专利技术利用回流燃烧室的结构特点，通过高温烟气卷吸，燃油逆喷，形成无焰燃烧，从而降低氮氧化物的排放。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，通过设置分流板以及燃油逆喷的方式，使燃烧室进行MILD燃烧，进而燃烧温度分布均匀，提高燃烧效率，降低污染物排放。
[0009]本专利技术提供了一种采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，包括燃烧室机匣，燃烧室机匣上固定连接有大弯管和小弯管，燃烧室机匣内设置有火焰筒，所述火焰筒设在燃烧室机匣内，通过大弯管、小弯管连接固定，燃烧室机匣和火焰筒上端以及大弯管上端之间形成进气通道，进气通道与火焰筒的连接处设置有进气罩，火焰筒出口和小弯管、大弯管之间形成出气通道；所述火焰筒内设置有分流板和喷嘴，喷嘴连接燃料通道，喷射方向朝向分流板。
[0010]进一步改进，所述进气罩上开有若干进气小孔，使得来流变得更加均匀。
[0011]进一步改进，所述分流板与火焰筒之间都留有间距，分流板通过多个肋柱与火焰筒固定相连，肋柱进一步强迫换热，提高向上次流的温度。
[0012]进一步改进，所述分流板上设置有多个冷却小孔。
[0013]本专利技术还提供了一种采用MILD燃烧的回流燃烧方法，从进气端进来的空气在回流燃烧室的后端流进火焰筒头部，通过分流板使空气产生分流，使喷嘴朝向向下的次流形成对流，从而使燃油在燃烧室进行MILD燃烧。
[0014]采用上述的回流燃烧室，具体的回流燃烧方法包括如下过程：1）从进气端进来的空气在与分流板相遇，进而形成两股次流，一股向上，一股向下，向下的次流在分流板的作用下进行回流，而火焰筒上的喷嘴正对着分流板，燃料与次流相对运动，进行燃烧反应；2）向上的次流在流动过程中，沿着分流板壁面运动，向下的次流与燃料进行燃烧时，导致分流板壁面温度上升，向上的次流与此同时得到加热，提高向上次流的温度；3）被加热过后的次流在分流板的作用下，进入到主燃烧区进一步参与燃烧，提升进气温度；4）在主燃烧区的燃烧部分产物，沿着进气罩运动，与通过进气罩的气流融合，进一步提升次流的温度，同时降低来流的含氧量，营造出低氧的燃烧环境。
[0015]本专利技术有益效果在于：1、本专利技术从整体上实现了将MILD应用于航空发动机燃烧室的目的，在燃烧室进行MILD燃烧，可以使得燃烧温度分布均匀，提高燃烧效率，降低污染物排放。
[0016]2、分流板将燃烧室进气分为两股进气，次流与分流板壁面强迫换热，提升进气温度，燃烧烟气沿进气罩运动，与次流混合，降低次流含氧量，提高次流进气温度，增加燃烧效率。
[0017]3、分流板的存在阻挡了火焰对火焰筒壁面的烧蚀，分流板上的冷却小孔能起到冷
却保护的作用。
[0018]4、喷嘴逆喷，通过分流板的导流作用，次流与喷嘴燃料对流运动，形成高速射流，有利于MILD的进行。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术立体图；图3为本专利技术立体剖视图；图4是燃烧室气流分配示意图；图5是燃烧室燃烧过程示意图。
[0021]图中1是机匣，2是大弯管，3是小弯管，4是火焰筒，5是分流板，6是喷嘴，7是肋柱，8是冷却小孔，9是进气罩，10是进气小孔。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，其特征在于：包括燃烧室机匣（1），燃烧室机匣（1）上固定连接有大弯管（2）和小弯管（3），燃烧室机匣（1）内设置有火焰筒（4），所述火焰筒（4）设在燃烧室机匣（1）内，通过大弯管（1）、小弯管（2）连接固定，火焰筒（4）的进气端安装有进气罩（9）；所述火焰筒（4）内设置有分流板（5）和喷嘴（6），喷嘴（6）连接燃料通道，喷射方向朝向分流板（5）。2.根据权利要求1所述的采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，其特征在于：所述进气罩（9）上开有若干进气小孔（10）。3.根据权利要求1所述的采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，其特征在于：所述分流板（5）与火焰筒（4）之间都留有间距，分流板（5）通过多个肋柱（7）与火焰筒（4）固定相连。4.根据权利要求1或3所述的采用MILD燃烧的航空发动机回流燃烧室，其特征在于：所述分流板（5）上设置有多个冷却小孔（8）。5.一种采用MILD燃烧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚倩，汤朝伟，李建中，翟维阔，蔡志斌，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：