[发明专利]一种采用径向旋流进气燃油分级方案的低排放回流燃烧室

摘要

本发明公开了一种采用径向旋流进气燃油分级方案的低排放回流燃烧室，空气通过径向分级的三级旋流器从头部进入火焰筒，燃油通过值班级和主燃级两级油路进入燃烧室，在燃烧室头部形成值班区和主燃区，值班区以扩散方式燃烧，主燃区以预混方式燃烧，燃烧后的高温产物流向下游，经排气弯管转过180°后排出燃烧室。中心值班级在燃烧室处于点火、启动和慢车等低负荷时工作，提高燃烧效率，降低未燃物CO和UHC的排放；在慢车以上的较大负荷时，主燃级与值班级共同工作，其中值班级为主燃级提供稳定点火源，拓宽燃烧室工作边界，主燃区设计成当量比为0.6～0.65的贫油燃烧，其反应温度远低于绝热火焰温度，降低氮氧化物NO_X的生成与排放。本发明提出的多级旋流进气燃油分级方案，可用于航空发动机燃烧室或地面燃气轮机燃烧室。

主权项

一种采用径向旋流进气燃油分级方案的低排放回流燃烧室，空气采用多级旋流进气，燃油采用分级供油方案，所述低排放回流燃烧室包括燃烧室外机匣、头部机匣、燃烧室内机匣、排气弯管、喷嘴装置和火焰筒，其特征在于，所述喷嘴装置设置于所述火焰筒的头部，包括值班级喷嘴组件和主燃级喷嘴组件，火焰筒头部燃烧区域分为相互耦合燃烧的位于中心的值班区和靠近外侧的主燃区，其中，‑‑所述值班级喷嘴组件包括同轴设置的值班级供油嘴、中心喷嘴、第一级旋流器、文氏管和第二级旋流器；所述值班级供油嘴一端与第一路燃油总管连通，另一端与所述中心喷嘴的进油端连通，值班级燃油经所述值班供油嘴从中心喷嘴的离心喷口喷出；所述第一级旋流器的出口端面连接所述文氏管，所述文氏管的出口段处套设所述第二级旋流器，空气从所述第一级旋流器和第二级旋流器进入火焰筒头部；所述值班级燃油在第一级旋流器喷出的空气的作用下形成油雾锥体，油雾打在所述文氏管的内壁面形成值班级油膜沿着内壁向下游运动，与从所述第一级旋流器和第二级旋流器进来的空气迅速掺混形成油气混合物，油气混合物在旋流器下游的中心回流区以扩散方式燃烧，形成稳定燃烧的值班区；‑‑所述主燃级喷嘴组件包括主燃级供油嘴、供油管和第三级旋流器，所述第三级旋流器套设在所述第二级旋流器的出口段，所述主燃级供油嘴一端与第二路燃油总管连通，另一端经供油管与主燃级储油槽连通，所述主燃级储油槽开设于所述第二级旋流器和第三级旋流器之间的侧壁内部，主燃级燃油经所述供油嘴和供油管进入所述主燃级储油槽，而后经设置在第三级旋流器叶片外表面的多点直射喷嘴喷射进入第三级空气旋流通道中，与从所述第三级旋流器进来的空气均匀掺混后形成油气混合物，在第三级旋流器出口处形成油气锥体，油气锥体中掺混均匀的油气混合物在外侧回流区中燃烧，形成主燃区。