[发明专利]一种采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室

权利要求书

1.一种采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：包括值班级和主燃级，燃油采用分级供油的方式分别供入值班级和主燃级，为分级复合燃烧方式；

值班级包括值班供油嘴(10)、中心离心雾化喷嘴(12)、第一级空气旋流器(1)、第二级空气旋流器(2)、文丘里管(5)；值班级油路(19)经值班供油嘴(10)从离心喷嘴(12)喷出；空气从第一级旋流器(1)、第二级旋流器(2)进入火焰筒头部(9)，油气混合物在中心回流区燃烧，形成稳定火焰的值班区(28)；

主燃级包括主燃级供油嘴(11)、储油槽(6)、封油环(8)、多点喷射孔(7)、第三级旋流器(3)；主燃级油路(21)经主燃级供油嘴(11)进入环形侧壁内的储油槽(6)后，经多个平口喷射孔(7)直接喷射进入第三级旋流器(3)的叶片(31)通道中，与从第三级旋流器进口(17)进来的空气均匀掺混后进入火焰筒头部(9)，形成均匀的预混油气混合物在外侧回流区中燃烧，形成贫预混的主燃区(29)；

主燃区(29)位于值班区(28)的外圈，并同轴，两者形成中心分级；

值班区(28)和主燃区(29)中的燃烧耦合在一起，高温燃气产物向下游流动，从火焰筒外筒(23)和内筒(24)上开设的掺混孔(25、26)进来的空气对高温产物进行冷却，使燃烧室出口(27)处的燃烧产物温度分布达到涡轮进气要求后，送入涡轮。

2.根据权利要求1所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述值班级，是通过内侧的第一级旋流器(1)、第二级旋流器(2)和离心喷嘴(12)的匹配来实现；其中，第一级旋流器(1)为斜切孔旋流器，其凸台上面设有6～16个带有倾斜角度的斜切孔(13)；离心喷嘴(12)与外周圆套设的离心喷嘴外套(32)，组合安装于第一级旋流器(1)入口中心，燃油经离心喷嘴(12)从离心喷口(20)喷出后形成环状的油雾锥体(33)，打在文丘里管(5)的内壁上，油雾沿着文丘里管内壁向下游运动；

第一股旋流空气经第一级旋流器(1)上的斜切孔(13)的出口(14)进入文丘里管(5)，第二股旋流空气从第二级旋流器进口(15)经第二级径向旋流器(2)的叶片(30)的通道产生旋流作用后，从第二级旋流器出口(16)进入火焰筒头部(9)，油雾锥体(33)在两股旋流空气作用下破碎物化，形成油气混合物、雾化蒸发，在值班区(28)中以扩散燃烧方式发生化学反应。

3.根据权利要求2所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述第二级旋流器(2)的叶片(30)为弯曲叶片，叶片安装角为47°～67°，角度取决于所需要的旋流强度，叶片个数为8～24个，为偶数，具体个数取决于通过旋流器的通流面积；文丘里管(5)安装在第二级旋流器(2)的内环面。

4.根据权利要求1所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述主燃级，燃油经主燃级供油嘴(11)、储油槽(6)、多个周向均布的平口喷射孔(7)喷射出，形成带有锥角的油雾锥体(34)，直射入第三级旋流器叶片(31)的通道中，在第三级旋流器进口(17)进来的空气旋流作用下加速破碎物化，燃油和空气迅速均匀地掺混，在第三级旋流器出口(18)处形成预混均匀的油气混合物，进入燃烧室主燃区(29)燃烧。

5.根据权利要求1或2所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述喷射孔(7)，喷嘴直径为0.3～0.5mm，沿周向均布8～24个，为偶数，具体个数取决于第三级旋流器叶片(31)的个数N，喷嘴个数等于叶片个数N，或为N的一半。

6.根据权利要求1所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述第三级旋流器(3)，为径向旋流器，其叶片(31)为弯曲叶片；叶片安装角为47°～67°，角度取决于所需要的旋流强度；叶片个数为8～24个，为偶数，具体个数取决于通过旋流器的和通流面积。

7.根据权利要求1所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：所述第一级旋流器(1)和第二级旋流器(2)的旋流方向相反，第三级旋流器(3)和第二级旋流器(2)的旋流方向相反。

8.根据权利要求1所述的采用燃油分级空气三级旋流进气的低污染燃烧室，其特征在于：还包括火焰筒外筒(23)、火焰筒内筒(24)；火焰筒头部(9)周圆向后延伸出火焰筒外筒(23)、火焰筒内筒(24)，火焰筒后端为燃烧室出口(27)；在火焰筒外筒(23)、内筒(24)壁上，分别设有至少一排外筒掺混孔(25)、至少一排内筒掺混孔(26)。

参加燃烧的空气全部从头部三级旋流器的组合装置中进入火焰筒，燃烧用的空气占全部空气量的60％～70％，约20％的空气从掺混孔(25、26)进入火焰筒对高温燃气进行掺混冷却，以达到燃烧室所要求的出口温度，剩余10％～20％的空气作为气膜对火焰筒壁面进行冷却，满足材料热负荷要求。