[发明专利]一种在航空燃油燃烧中加氢减排的低污染燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及航空燃气轮机的技术领域，具体涉及一种在航空燃油燃烧中加氢的低污染燃烧室，通过加氢燃烧增强航空燃油的贫燃稳定性，可以在极贫状态下高效、稳定燃烧，达到不降低燃烧效率而降低氮氧化物等污染排放的目的，同时符合未来低污染燃烧室对燃料灵活性的要求。该发明有利于降低航空发动机着陆-起飞循环（Landing and Take-off,LTO）的污染排放，并保证发动机全工况安全可靠运行。

背景技术

为了应对局部人类健康和全球气候变化，现代民用航空发动机燃烧室的主要发展需求是安全性和环保性。民用航空发动机燃烧室必须满足日益严格的航空发动机污染排放标准。目前实施的国际民航组织ICAO（International Civil Aviation Organization）的CAEP/6（Committee on Aviation Environmental Protection）标准对污染排放物的规定已经非常严格，特别是对NOx污染排放要求；而最新的CAEP/8标准提出了将NOx（氮氧化物）的排放在CAEP6的排放标准上降低15%。随着航空业的迅猛发展和人们环保意识的不断提高，未来对燃气轮机燃烧室污染排放会提出更高的要求。同时，除了传统航空煤油以外，未来低污染燃烧室还需要可同时使用合成燃料和生物燃料等液体航空燃油或者氢燃料，对其燃料灵活性也提出了需求。

世界三大航空发动机制造商GE、PW和RR对低污染燃烧室早已着手研究。例如：GE公司针对TAPS（Twin Annular Premixing Swirler）技术申请了多项美国专利：申请号6363726、6389815、6354072、6418726、0178732、6381964和6389815，所有这些专利都是预燃级采用扩散燃烧、主燃级采用预混燃烧的燃烧组织方式，目的是降低大工况下的NOx排放，2011年已通过适航取证的GEnx发动机NOx排放比CEAP/6标准低50%-65%。而国际上也已经明确提出未来航空发动机减排目标：ICAO中期（到2016年）NOx较现行CAEP/6标准低45%，远期（到2026年）则比CAEP/6标准低60%，均按照增压比30航空发动机来换算；美国NASA下一代航空器研制计划N+3提出NOx排放比CAEP/6低至少75%。

在中国，北京航空航天大学也已经针对航空燃气轮机低污染燃烧室申请了200710178394.X、200810105062.3、200810105061.9、200810104686.3、200810104684.4、200910238793.X、201010101574.X、201010034141.7、201010277014.X、201010571594.3、201010623917.9、201010623920.0等多项专利，采用的方案是预燃级采用扩散或部分预混燃烧方式，主燃级采用预混燃烧方式，主燃级为环形结构，采用多点喷射或预膜雾化方式，重点是降低大工况下和部分小工况下的NOx排放，从而使整个LTO循环的NOx排放得到降低，但进一步降低污染排放的难度越来越大。而国内也制定了民用航空发动机计的减排目标，到2020年污染排放要比CAEP/6标准低50%，更远的未来超低排放燃烧室NOx将比CEAP/6低75%。

以上所述的低污染燃烧室目标和专利，都是针对国际民航组织ICAO规定的一个标准着陆-起飞循环下的排放物指数，用LTO Emission来表达：