【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃气轮机燃烧室，更具体的说是涉及一种多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室。
技术介绍
1、许多研究机构研究表明，分级ldi燃烧方案，能有效降低氮氧化物排放，其nox排放比caep/6规定低80％以上。但目前现有技术存在的问题在于：
2、(1)现有多喷嘴燃烧室中，主燃级喷嘴都采用非预混燃烧方式工作，燃油与空气没有经过充分的掺混，反应物存在当量比不均匀的区域，会造成局部高温区的产生，造成局部nox生成量过高。
3、(2)主燃喷嘴与值班喷嘴均采用旋流燃烧，旋流导致火焰的扩张角较大，值班火焰与主燃火焰的存在大范围的相互作用区域，产生了更高的释热率，导致更高的火焰温度，也会造成局部nox偏高，降低nox的能力有限。
4、(3)值班级喷嘴采用与主燃喷嘴相同的结构，且值班喷嘴与主燃喷嘴结构出口在同一轴向截面，在仅中心值班火焰工作时，外围的主燃级冷气流会对中心的值班火焰产生冷却的淬熄作用，造成燃烧室贫油熄火油气比性能变差。
5、(4)现有技术里主燃喷嘴采用旋流器与收缩扩张段的文氏管结构，造成主燃喷嘴的径向尺寸过大，头部高度偏大，无法应用在现役舰船燃气轮机燃烧室紧凑的机匣限制空间内。
6、目前国内外对低污染燃烧室进行了大量研究，也申请了很多相关专利，如申请号为201710343294.1的中国专利技术专利，该专利技术公开了一种用于燃气轮机低污染燃烧室的贫油多点直接喷射头，采用分级燃烧技术，多点直接喷射将燃烧分为主燃级和副燃级，采用多个相同结构的旋流喷嘴模组成，副燃级旋流喷嘴模设
7、申请号为201810741853.9的中国专利技术专利，公开了一种孔型多点直接喷射旋流器及孔型多点直接喷射头部结构，设置七点空性喷嘴模，分为值班级和主燃级，通过在打孔旋流器中设置不同角度不同孔径的进气孔，使得油气混合均匀，有效避免自燃和回火的问题，但是其旋流器的设置造成整个燃烧室头部的体积偏大，无法适应现役舰船燃气轮机燃烧室紧凑的机匣限制空间，且内凹的设计以及带角度的进气孔使得火焰的扩张角较大，值班火焰与主燃火焰的存在大范围的相互作用区域，产生了更高的释热率，局部高温会产生更多的氮氧化物，使得排放更高。
8、因此，针对我国当前以柴油为燃料的舰船及工业燃气轮机燃烧室，亟需一种能够解决上述问题的燃烧室。
技术实现思路
1、本专利技术针对我国当前以柴油为燃料的舰船及工业燃气轮机燃烧室，氮氧化物排放较高、燃烧室稳定工作范围狭窄、机匣内部紧凑限制空间的问题，提供了一种多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，具有燃烧效率高、结构稳定、体积小、氮氧化物低排放的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，包括头部端壁、供油组件和火焰筒；所述供油组件的供油出口与所述头部端壁一端平齐连接；所述火焰筒前端与所述头部端壁另一端固定连接；所述头部端壁设有与所述供油组件一一对应的多个主级安装孔和一个值班级安装孔，值班级安装孔设置于所述头部端壁中心位置，多个主级安装孔环形设置于值班级安装孔周围；所述供油组件包括一个值班级喷嘴结构、多个副燃喷嘴结构和多个主燃喷嘴结构，值班级喷嘴结构与所述值班级安装孔对应连接，多个副燃喷嘴结构和多个主燃喷嘴结构与所述主级安装孔对应环形设置。
4、进一步地，所述供油组件包括一个值班级喷嘴结构、三个副燃喷嘴结构和六个主燃喷嘴结构，所述头部端壁设有与所述供油组件对应的九个主级安装孔和一个值班级安装孔；值班级安装孔设置于所述头部端壁中心位置，九个主级安装孔环形设置于值班级安装孔周围；三个副燃喷嘴结构和六个主燃喷嘴结构与所述主级安装孔对应环形设置，每个副燃喷嘴结构相隔两个主燃喷嘴结构分散设置。
5、进一步地，所述值班级喷嘴结构一端供油出口与所述头部端壁之间焊接；所述值班级喷嘴结构包括第二离心喷嘴、一级旋流器、二级旋流器、旋流杯套筒、值班级旋流器盖板以及限制域；所述一级旋流器、二级旋流器和旋流杯套筒一体成型；所述一级旋流器中间设有通孔，与第二离心喷嘴配合固定；所述旋流杯套筒与所述限制域通过所述值班级旋流器盖板固定连接；所述限制域端部外壁成台阶式，台阶外壁侧面设有三级渐进式偏心进气孔，开孔方向与径向成一定角度；所述限制域的三级渐进式偏心进气孔下游设有若干均匀设置的冷却孔。
6、进一步地，所述旋流杯套筒一端设有凸台，所述限制域前端设有凹槽，所述凸台嵌入所述凹槽内，所述值班级旋流器盖板与所述限制域螺栓连接，固定所述旋流杯套筒与所述限制域。
7、进一步地，所述副燃喷嘴结构和所述主燃喷嘴结构的内部结构相同；所述副燃喷嘴结构包括多孔蒸发管、进油管和第一离心喷嘴；所述进油管外部与所述多孔蒸发管螺纹连接；所述进油管内部与所述第一离心喷嘴螺纹连接；所述多孔蒸发管管壁依次设有三级进气孔，前两级进气孔为反向的斜孔，第三极进气孔为直孔；所述多孔蒸发管内部设有导流通道。
8、进一步地，所述进油管与所述多孔蒸发管连接一端成台阶状，所述进油管台阶处与所述多孔蒸发管之间通过铜垫密封。
9、进一步地，所述副燃喷嘴结构、所述主燃喷嘴结构与所述头部端壁之间通过连接结构连接。
10、进一步地，所述连接结构包括主级浮动环外压板、主级浮动环内压板和主级浮动环；所述头部端壁与所述主级浮动环外压板、所述头部端壁与所述主级浮动环内压板分别固定连接；所述主级浮动环外压板中心设有与主级安装孔适配的孔槽，所述主级浮动环内压板外沿设有与主级安装孔适配的孔槽；所述主级浮动环设置于所述主级浮动环外压板和所述主级浮动环内压板的配合后的孔槽内，通过所述主级浮动环外压板和所述主级浮动环内压板固定于所述头部端壁上；所述多孔蒸发管远离进油一端管壁设有环形凸起；所述环形凸起与所述主级浮动环间隙配合固定所述多孔蒸发管与所述头部端壁。
11、进一步地，所述头部端壁中心设有与所述主级浮动环外压板外径适配的凹槽，所述主级安装孔之间设有两环圆柱型凸起；所述主级浮动环外压板的孔槽之间设有与外环凸起直径相同的通孔；所述主级浮动环内压板的孔槽之间设有与内环凸起直径相同的通孔；所述主级浮动环外压板和所述主级浮动环内压板嵌入所述头部端壁内，凸起与通孔相配合，并通过螺栓与凸起固定。
12、进一步地，主级安装孔和值班级安装孔周围均匀设有冷却小孔，用于所述头部端壁接触火焰一侧的冷却。
13、本专利技术的有益效果在于：
14、本专利技术为一种应用在舰船燃气轮机燃烧室上的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，提供了三种供油模式；通过在不同工况下控制供油组件分级供油供给燃烧，使得燃烧室内的温度波动等稳定，燃烧效率更高，氮氧化物排放更低。
15、本专利技术的主燃级本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，包括头部端壁(1)、供油组件和火焰筒(7)；所述供油组件的供油出口与所述头部端壁(1)一端平齐连接；所述火焰筒(7)前端与所述头部端壁(1)另一端固定连接；
2.根据权利要求1所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述供油组件包括一个值班级喷嘴结构(2)、三个副燃喷嘴结构(3)和六个主燃喷嘴结构(4)，所述头部端壁(1)设有与所述供油组件对应的九个主级安装孔和一个值班级安装孔；值班级安装孔设置于所述头部端壁(1)中心位置，九个主级安装孔环形设置于值班级安装孔周围；三个副燃喷嘴结构(3)和六个主燃喷嘴结构(4)与所述主级安装孔对应环形设置，每个副燃喷嘴结构(3)相隔两个主燃喷嘴结构(4)分散设置。
3.根据权利要求2所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述值班级喷嘴结构(2)一端供油出口与所述头部端壁(1)之间焊接；所述值班级喷嘴结构(2)包括第二离心喷嘴(13)、一级旋流器(14)、二级旋流器(15)、旋流杯套筒(16)、值班级旋流器盖板(17)以及限制域(18)；所述一级
4.根据权利要求3所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述旋流杯套筒(16)一端设有凸台，所述限制域(18)前端设有凹槽，所述凸台嵌入所述凹槽内，所述值班级旋流器盖板(17)与所述限制域(18)螺栓连接，固定所述旋流杯套筒(16)与所述限制域(18)。
5.根据权利要求2所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述副燃喷嘴结构(3)和所述主燃喷嘴结构(4)的内部结构相同；所述副燃喷嘴结构(3)包括多孔蒸发管(11)、进油管(9)和第一离心喷嘴(12)；所述进油管(9)外部与所述多孔蒸发管(11)螺纹连接；所述进油管(9)内部与所述第一离心喷嘴(12)螺纹连接；所述多孔蒸发管(11)管壁依次设有三级进气孔，前两级进气孔为反向的斜孔，第三极进气孔为直孔；所述多孔蒸发管(11)内部设有导流通道。
6.根据权利要求5所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述进油管(9)与所述多孔蒸发管(11)连接一端成台阶状，所述进油管(9)台阶处与所述多孔蒸发管(11)之间通过铜垫(10)密封。
7.根据权利要求5所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述副燃喷嘴结构(3)、所述主燃喷嘴结构(4)与所述头部端壁(1)之间通过连接结构连接。
8.根据权利要求7所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述连接结构包括主级浮动环外压板(5)、主级浮动环内压板(6)和主级浮动环(8)；所述头部端壁(1)与所述主级浮动环外压板(5)、所述头部端壁(1)与所述主级浮动环内压板(6)分别固定连接；所述主级浮动环外压板(5)中心设有与主级安装孔适配的孔槽，所述主级浮动环内压板(6)外沿设有与主级安装孔适配的孔槽；所述主级浮动环(8)设置于所述主级浮动环外压板(5)和所述主级浮动环内压板(6)的配合后的孔槽内，通过所述主级浮动环外压板(5)和所述主级浮动环内压板(6)固定于所述头部端壁(1)上；所述多孔蒸发管(11)远离进油一端管壁设有环形凸起(19)；所述环形凸起(19)与所述主级浮动环(8)间隙配合固定所述多孔蒸发管(11)与所述头部端壁(1)。
9.根据权利要求8所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述头部端壁(1)中心设有与所述主级浮动环外压板(5)外径适配的凹槽，所述主级安装孔之间设有两环圆柱型凸起(20)；所述主级浮动环外压板(5)的孔槽之间设有与外环凸起直径相同的通孔；所述主级浮动环内压板(6)的孔槽之间设有与内环凸起直径相同的通孔；所述主级浮动环外压板(5)和所述主级浮动环内压板(6)嵌入所述头部端壁(1)内，凸起(20)与通孔相配合，并通过螺栓与凸起(20)固定。
10.根据权利要求2所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，主级安装孔和值班级安装孔周围均匀设有冷却小孔，用于所述头部端壁(1)接触火焰一侧的冷却。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，包括头部端壁(1)、供油组件和火焰筒(7)；所述供油组件的供油出口与所述头部端壁(1)一端平齐连接；所述火焰筒(7)前端与所述头部端壁(1)另一端固定连接；
2.根据权利要求1所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述供油组件包括一个值班级喷嘴结构(2)、三个副燃喷嘴结构(3)和六个主燃喷嘴结构(4)，所述头部端壁(1)设有与所述供油组件对应的九个主级安装孔和一个值班级安装孔；值班级安装孔设置于所述头部端壁(1)中心位置，九个主级安装孔环形设置于值班级安装孔周围；三个副燃喷嘴结构(3)和六个主燃喷嘴结构(4)与所述主级安装孔对应环形设置，每个副燃喷嘴结构(3)相隔两个主燃喷嘴结构(4)分散设置。
3.根据权利要求2所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述值班级喷嘴结构(2)一端供油出口与所述头部端壁(1)之间焊接；所述值班级喷嘴结构(2)包括第二离心喷嘴(13)、一级旋流器(14)、二级旋流器(15)、旋流杯套筒(16)、值班级旋流器盖板(17)以及限制域(18)；所述一级旋流器(14)、二级旋流器(15)和旋流杯套筒(16)一体成型；所述一级旋流器(14)中间设有通孔，与第二离心喷嘴(13)配合固定；所述旋流杯套筒(16)与所述限制域(18)通过所述值班级旋流器盖板(17)固定连接；所述限制域(18)端部外壁成台阶式，台阶外壁侧面设有三级渐进式偏心进气孔，开孔方向与径向成一定角度；所述限制域(18)的三级渐进式偏心进气孔下游设有若干均匀设置的冷却孔。
4.根据权利要求3所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述旋流杯套筒(16)一端设有凸台，所述限制域(18)前端设有凹槽，所述凸台嵌入所述凹槽内，所述值班级旋流器盖板(17)与所述限制域(18)螺栓连接，固定所述旋流杯套筒(16)与所述限制域(18)。
5.根据权利要求2所述的多孔蒸发管式燃油分级多喷嘴燃烧室，其特征在于，所述副燃喷嘴结构(3)和所述主燃喷嘴结构(4)的内部结构相同；所述副燃喷嘴结构(3)包括多孔蒸发管(11)、进油管(9)和第一离心喷嘴(12)；所述进油管(9)外部与所述多孔蒸发管(11)螺纹连接；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：许全宏，周士超，程旭，初小刚，林宇震，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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