本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)，具體涉及一種適用于低熱值燃料的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、燃?xì)廨啓C(jī)在航空航天、艦船發(fā)電以及油氣運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鼓勵(lì)使用中低熱值燃料替代傳統(tǒng)化石燃料，這不僅符合全球減排和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，還能有效緩解我國(guó)能源供應(yīng)緊張的局面。

2、然而，與高品質(zhì)燃?xì)獠煌?，低熱值燃料具有燃燒速率低、火焰穩(wěn)定范圍窄、易回火等特點(diǎn)，這些特性會(huì)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的性能產(chǎn)生重要影響。由于熱值較低，為保證燃燒室出口功率不變，需要提高燃料流量，這將導(dǎo)致燃燒室流場(chǎng)發(fā)生明顯改變；同時(shí)，燃燒不穩(wěn)定性的增加還會(huì)引起絕熱火焰溫度的變化，進(jìn)而影響污染物的排放。

3、目前，現(xiàn)有的低熱值燃料燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室存在燃料射流速度大、易回火、nox排放較高、燃燒室效率較低以及燃料切換困難等問(wèn)題。綜上所述，燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室改燒低熱值燃料需要綜合考慮低熱值燃料對(duì)燃燒室各方面的影響，具有較高的技術(shù)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室及其工作方法，其能夠降低氣流速度，增加燃料在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間，從而降低燃燒溫度，減少nox的生成，使低熱值燃料燃燒更加充分。此外，還能有效減少燃燒過(guò)程中的回火概率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)的技術(shù)方案為：一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，包括相連的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)和火焰筒，所述火焰筒內(nèi)部為燃燒室，所述燃燒室頭部結(jié)構(gòu)包括：

3、主燃級(jí)噴嘴，其上設(shè)有主燃級(jí)料腔，該主燃級(jí)料腔處于燃燒室頭部結(jié)構(gòu)外周，端部設(shè)有多個(gè)主燃級(jí)燃料進(jìn)口；

4、徑向旋流器，位于主燃級(jí)噴嘴內(nèi)側(cè)；

5、中心擴(kuò)壓器，一端處于徑向旋流器內(nèi)，中心擴(kuò)壓器外壁體上設(shè)有多個(gè)空氣噴射孔，端部設(shè)有空氣進(jìn)口；所述外壁體與燃燒室頭部結(jié)構(gòu)壁體之間為主燃級(jí)通道；

6、值班級(jí)噴嘴，位于中心擴(kuò)壓器內(nèi)，具有第一中心值班級(jí)料腔和第一側(cè)值班級(jí)料腔；

7、軸向旋流器，套接在值班級(jí)噴嘴上且和中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體接觸；

8、預(yù)燃級(jí)噴嘴，位于中心擴(kuò)壓器內(nèi)與值班級(jí)噴嘴相連，預(yù)燃級(jí)噴嘴外周設(shè)有預(yù)燃級(jí)料腔，中部設(shè)有第二值班級(jí)料腔，該第二值班級(jí)料腔與第一中心值班級(jí)料腔連通；所述預(yù)燃級(jí)料腔端部設(shè)有多個(gè)預(yù)燃級(jí)燃料進(jìn)口，所述第二值班級(jí)料腔端部設(shè)有值班級(jí)燃料進(jìn)口。

9、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述空氣進(jìn)口包括中心空氣進(jìn)口和多個(gè)側(cè)空氣進(jìn)口，所述中心空氣進(jìn)口與中心空氣通道連通，中心空氣通道處于中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體中，所述側(cè)空氣進(jìn)口與側(cè)空氣通道連通，側(cè)空氣通道處于中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體與外壁體之間，所述值班級(jí)噴嘴、預(yù)燃級(jí)噴嘴位于中心空氣通道內(nèi)。

10、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述預(yù)燃級(jí)噴嘴與值班級(jí)噴嘴之間設(shè)有值班燃料調(diào)節(jié)器，該值班燃料調(diào)節(jié)器具有中心值班級(jí)燃料出口和多個(gè)側(cè)值班級(jí)燃料出口。

11、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體具有向內(nèi)收縮結(jié)構(gòu)，使中心空氣通道具有漸縮腔體和漸擴(kuò)腔體，值班級(jí)噴嘴噴出端處于漸縮腔體內(nèi)。

12、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述空氣噴射孔與中心擴(kuò)壓器的收縮結(jié)構(gòu)處在同一軸向位置，空氣噴射孔與中心擴(kuò)壓器的中心軸線夾角為0-90°。

13、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述徑向旋流器內(nèi)徑大于軸向旋流器外徑,且徑向旋流器和軸向旋流器同軸并在軸向方向上錯(cuò)位設(shè)置。

14、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，所述預(yù)燃級(jí)噴嘴噴出的燃料與中心空氣通道的空氣來(lái)流成90度角。

15、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，高熱值燃料情況下值班燃料調(diào)節(jié)器是關(guān)閉的，低熱值燃料情況下值班燃料調(diào)節(jié)器是開(kāi)啟的。

16、本發(fā)明還提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作方法，包括：

17、主燃級(jí)燃料經(jīng)過(guò)主燃級(jí)燃料進(jìn)口進(jìn)入主燃級(jí)料腔，通過(guò)主燃級(jí)噴嘴的噴孔噴出，在徑向旋流器的作用下進(jìn)入主燃級(jí)通道；

18、空氣從側(cè)空氣進(jìn)口進(jìn)入中心擴(kuò)壓器的側(cè)空氣通道，從空氣噴射孔噴出與旋流的主燃級(jí)燃料進(jìn)行預(yù)混；與此同時(shí)，空氣從中心空氣進(jìn)口進(jìn)入中心擴(kuò)壓器的中心空氣通道內(nèi)；

19、預(yù)燃級(jí)燃料經(jīng)過(guò)預(yù)燃級(jí)燃料進(jìn)口進(jìn)入預(yù)燃級(jí)料腔，通過(guò)預(yù)燃級(jí)噴嘴的噴孔噴出，與中心空氣通道內(nèi)的空氣一起經(jīng)過(guò)軸向旋流器進(jìn)行預(yù)混，進(jìn)入燃燒室燃燒；

20、值班級(jí)燃料經(jīng)過(guò)值班級(jí)燃料進(jìn)口進(jìn)入第二值班級(jí)料腔，流經(jīng)中心值班級(jí)燃料出口、第一中心值班級(jí)料腔，通過(guò)值班級(jí)噴嘴的噴孔噴出，進(jìn)入燃燒室擴(kuò)散燃燒。

21、作為本發(fā)明一種優(yōu)選方案，在燃?xì)廨啓C(jī)的點(diǎn)火初期需要采用天然氣點(diǎn)火，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷上升到設(shè)定值時(shí)將主燃級(jí)燃料、預(yù)燃級(jí)燃料、值班級(jí)燃料切換到低熱值燃料運(yùn)行，值班燃料調(diào)節(jié)器控制值班級(jí)燃料同時(shí)流經(jīng)多個(gè)側(cè)值班級(jí)燃料出口、第一側(cè)值班級(jí)料腔，使值班級(jí)燃料向周向射流以實(shí)現(xiàn)增加燃料駐留時(shí)間。

22、本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，能夠取得如下的技術(shù)效果：

23、(1)本發(fā)明通過(guò)采用軸向旋流與徑向旋流相結(jié)合的方式，能夠更高效地混合燃料和空氣。軸向旋流器負(fù)責(zé)初步混合燃料和空氣，而徑向旋流器則進(jìn)一步增強(qiáng)了混合效果，使混合更加均勻，從而提升了燃燒室的整體性能。

24、(2)在不同熱值燃料之間切換時(shí)，值班級(jí)噴嘴對(duì)燃燒室流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的影響最大；本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于其燃料適用范圍更廣，且在高、中、低熱值燃料切換時(shí)，無(wú)需改變?nèi)剂戏峙浔?，即可使混合氣在燃燒室?nèi)的噴射速度保持在可接受范圍內(nèi)波動(dòng)，從而提高了燃燒室的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。

25、(3)本發(fā)明采用了全新的燃料及空氣進(jìn)氣方式，在用低熱值燃料時(shí)，能夠有效降低低熱值燃料的軸向射流速度，進(jìn)而提高燃燒室的燃燒效率，并減少污染物排放。這種改進(jìn)不僅提升了燃燒室的性能，還符合環(huán)保要求。

技術(shù)特征：

1.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，包括相連的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)和火焰筒，所述火焰筒內(nèi)部為燃燒室，所述燃燒室頭部結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述空氣進(jìn)口包括中心空氣進(jìn)口和多個(gè)側(cè)空氣進(jìn)口，所述中心空氣進(jìn)口與中心空氣通道連通，中心空氣通道處于中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體中，所述側(cè)空氣進(jìn)口與側(cè)空氣通道連通，側(cè)空氣通道處于中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體與外壁體之間，所述值班級(jí)噴嘴、預(yù)燃級(jí)噴嘴位于中心空氣通道內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述預(yù)燃級(jí)噴嘴與值班級(jí)噴嘴之間設(shè)有值班燃料調(diào)節(jié)器，該值班燃料調(diào)節(jié)器具有中心值班級(jí)燃料出口和多個(gè)側(cè)值班級(jí)燃料出口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述中心擴(kuò)壓器內(nèi)壁體具有向內(nèi)收縮結(jié)構(gòu)，使中心空氣通道具有漸縮腔體和漸擴(kuò)腔體，值班級(jí)噴嘴噴出端處于漸縮腔體內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述空氣噴射孔與中心擴(kuò)壓器的收縮結(jié)構(gòu)處在同一軸向位置，空氣噴射孔與中心擴(kuò)壓器的中心軸線夾角為0-90°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述徑向旋流器內(nèi)徑大于軸向旋流器外徑,且徑向旋流器和軸向旋流器同軸并在軸向方向上錯(cuò)位設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，所述預(yù)燃級(jí)噴嘴噴出的燃料與中心空氣通道的空氣來(lái)流成90度角。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，高熱值燃料情況下值班燃料調(diào)節(jié)器是關(guān)閉的，低熱值燃料情況下值班燃料調(diào)節(jié)器是開(kāi)啟的。

9.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室工作方法，其特征在于，在燃?xì)廨啓C(jī)的點(diǎn)火初期需要采用天然氣點(diǎn)火，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷上升到設(shè)定值時(shí)將主燃級(jí)燃料、預(yù)燃級(jí)燃料、值班級(jí)燃料切換到低熱值燃料運(yùn)行，值班燃料調(diào)節(jié)器控制值班級(jí)燃料同時(shí)流經(jīng)多個(gè)側(cè)值班級(jí)燃料出口、第一側(cè)值班級(jí)料腔，使值班級(jí)燃料向周向射流以實(shí)現(xiàn)增加燃料駐留時(shí)間。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室及其工作方法，涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域；包括相連的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)和火焰筒，所述火焰筒內(nèi)部為燃燒室，所述燃燒室頭部結(jié)構(gòu)包括：主燃級(jí)噴嘴，其上設(shè)有主燃級(jí)料腔；徑向旋流器，位于主燃級(jí)噴嘴內(nèi)側(cè)；中心擴(kuò)壓器，一端處于徑向旋流器內(nèi)，中心擴(kuò)壓器外壁體上設(shè)有多個(gè)空氣噴射孔；值班級(jí)噴嘴，具有第一中心值班級(jí)料腔和第一側(cè)值班級(jí)料腔；軸向旋流器，套接在值班級(jí)噴嘴上；預(yù)燃級(jí)噴嘴，其外周設(shè)有預(yù)燃級(jí)料腔，中部設(shè)有第二值班級(jí)料腔，該第二值班級(jí)料腔與第一中心值班級(jí)料腔連通。本發(fā)明通過(guò)降低氣流速度，延長(zhǎng)燃料在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間，降低燃燒溫度，從而減少NOx的生成，使低熱值燃料得以更充分地燃燒。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭瑋琳,代佳奇,宋雪松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15