[发明专利]用于抑制燃烧振荡的燃烧室和燃烧器

说明书

本发明涉及能源与动力技术领域，提供了一种用于抑制燃烧振荡的燃烧室及包括该燃烧室的燃烧器；燃烧室包括：预燃级、主燃级、燃烧室主体和防振环；预燃级包括中心体以及设置在中心体外围的预燃级旋流器和级间段；主燃级设置在预燃级外围，主燃级包括主燃级旋流器和主燃级外环；燃烧室主体包括端壁和侧壁，端壁连接主燃级外环和侧壁；防振环固定于端壁的内表面和/或主燃级外环的出口端，且防振环形成有沿着背向主燃级的方向呈渐扩状的火焰通道。工作过程中，火焰将会尽可能地贴近火焰通道流动，进而减小释热率脉动，最终抑制燃烧振荡；相较于现有技术的燃烧室，本发明所述的燃烧室具有改装成本低，适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及能源与动力技术领域，尤其涉及一种用于抑制燃烧振荡的燃烧室和燃烧器。

背景技术

人类获取能源和动力的方式依旧主要是化石燃料的燃烧。在能源与动力领域的相关应用设备中，燃烧振荡是各类燃烧器中常见的技术挑战，广泛的存在于锅炉，燃气热水器，燃气轮机等燃烧装置中。特别是在越来越严格的排放要求下，为了减少以氮氧化物(NOx)为主的污染物排放，现在先进燃烧装置常采用贫油预混燃烧模式，燃烧装置常常在临近熄火的状态下工作，对外界的扰动十分敏感，容易受到外界扰动，产生释热率脉动。当释热率脉动与燃烧系统声学耦合时(可简单理解为满足瑞利准则)，则容易引发大幅度的释热率脉动和压力脉动，轻则影响燃烧装置的稳定工作，重则造成燃烧装置或其他部件的结构损坏，严重地还会威胁到整个系统的运行安全。因此，燃烧振荡是现代先进燃烧装置必须尽力规避的。

为了解决燃烧振荡的问题，多种方法被提出用于控制燃烧振荡，主要可分为主动控制和被动控制两大类。主动控制是使用专门的监测器和主动作动器，根据监测到的燃烧系统内的压力脉动等信号，主动地施加合适的外部激励(对进口空气或燃料供应等)，抑制或消除释热率脉动和压力振荡(声波)之间的耦合。但这类方法需要额外的控制系统和执行装置，对控制算法的要求也很高，会增加额外的成本，适用场景有限。被动控制是指在燃烧系统中加入固定地某些装置，从而抑制或消除燃烧振荡。常见的有各类声学元器件，比如亥姆霍兹共振器，可以抑制特定频率的燃烧振荡。缺点是体积较大，且仅能对特定频率有效，需提前做大量的实验和调试。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于抑制燃烧振荡的燃烧室，以抑制燃烧振荡的现象发生。

本发明还提出一种燃烧器。

根据本发明第一方面实施例的用于抑制燃烧振荡的燃烧室，包括：

预燃级，所述预燃级包括中心体以及设置在所述中心体外围的预燃级旋流器和级间段；

主燃级，所述主燃级设置在所述预燃级的外围，所述主燃级包括主燃级旋流器和主燃级外环；

燃烧室主体，包括端壁和侧壁，所述端壁连接所述主燃级外环和所述侧壁；

防振环，固定于所述端壁的端壁内表面和/或所述主燃级外环的外环出口端面，且所述防振环形成有沿着背向所述主燃级的方向呈渐扩状的火焰通道，所述火焰通道的入口端与所述主燃级的出口端对接，所述火焰通道的出口端连通所述燃烧室主体的内腔。

现有技术中，一般通过将燃烧室的所述端壁或所述侧壁加工成具有锥形过渡结构的方式来抑制燃烧振荡，而本发明所述的燃烧室在所所述端壁的端壁内表面和/或所述主燃级外环的外环出口端面安装所述防振环可实现相同的效果；相较于现有技术的燃烧室，本发明所述的燃烧室具有改装成本低，适用范围广的优点。

根据本发明的一个实施例，所述预然级、主燃级、燃烧室主体和所述防振环均同轴设置。

根据本发明的一个实施例，所述防振环的内壁形成有扰流部。

根据本发明的一个实施例，所述扰流部包括沿着所述中心体轴线方向分布的多个台阶，或者，

所述扰流部包括沿着所述中心体轴线方向分布的多个环形扰流槽，或者，