[实用新型]一种燃烧室焠熄孔结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术，具体地，涉及一种燃烧室焠熄孔结构。

背景技术

燃气轮机在发电，动力提供和国家安全保证等领域发挥着重要作用，因此先进燃气轮机技术是未来能源利用中关键技术之一。随着机组的功率的提高和效率的提升，地面和航空燃气轮机燃烧室内工作压力和温度都大幅上升，燃烧室排气中污染物的含量也日益增多，因此燃气轮机引起的污染问题需要特别关注。燃气轮机尾气中氮氧化物、碳氧化物、碳氢颗粒是危害大、难处理的大气污染物。这些污染物中，氮氧化物(NOx)是最具危害性的，它不仅损害人体的呼吸系统，还会形成光化学烟雾和酸雨，另有研究表明NOx会破坏臭氧层，加剧温度效应。由于NOx的生成机理，它已经为现代燃气轮机排放中最难控制的污染物。世界各国对燃料燃烧污染物的排放尤其是NOx排放制定了一系列的标准。这些排放标准对燃气轮机低污染燃烧技术提出了更高的要求。

富油/焠熄/贫油(RQL)燃烧技术是将燃烧室分为富油区、焠熄区(或快速冷却区)和贫油区三部分，其降低NOx排放的原理是在NOx生成量低的富油区和贫油区进行燃烧反应，对于接近化学恰当比的NOx大量生成的区域，利用大量空气掺混使其焠熄，从而达到降低NOx排放的目的。目前(RQL)燃烧技术的应用仅限于航空发动机，美国通用电气(GE)的TechInsertion系列的发动机燃烧室，英国罗尔斯罗伊斯(RR)的TiledPhase5燃烧室以及美国普惠(P&W)公司研发的TALON燃烧室都是已研发出并应用成熟的RQL航空发动机燃烧室。而针对地面燃机尚无应用实例，但由于该燃烧技术具有较强燃料适应性，排放低，稳定性高等优点，因此对于地面机组尤其是煤气化整体联合循环(IGCC)机组而言一种应用前景较为广阔的低污染燃烧技术。

RQL燃烧室的一项关键技术是实现焠熄空气与富油区的产物快速均匀混合形成贫油环境。因此针对此关键技术的解决方案是对焠熄掺混结构形式进行优化，其中包括焠熄孔结合结构，焠熄孔排布方式等等。目前实际RQL燃烧室采用的焠熄孔结构多为均布的简单圆形掺混孔，该掺混孔结构下的掺混均匀性有限，并且由于燃烧室内的主流流动为旋流流动，其对于主流流动的阻力会很大，甚至会在一定程度上影响回流区的形状和尺寸，从而对头部富油区的流动组织和燃烧产生影响。

为了保证实现在旋流主流状态下射流的快速均匀掺混，同时考虑削弱焠熄射流对主回流区的流动影响，对焠熄孔进行了流线型设计，在保持穿透深度的同时增大了射流与主流的接触面积，掺混加剧，有利于掺混均匀。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种燃烧室焠熄孔结构。其中，焠熄掺混孔能够与主流实现快速有效均匀掺混，并且不对主回流区产生显著影响。

根据本实用新型提供的一种燃烧室焠熄孔结构，包括燃烧室，燃烧室包括外壳和火焰筒，焠熄孔开设在火焰筒壁面上；

其中，所述火焰筒设置所述外壳内侧；所述外壳的内壁面和所述火焰筒的外壁面之间形成高压空气流动通道；所述火焰筒的内侧形成燃烧发生区域；

所述火焰筒设置有贯穿火焰筒筒壁的多个焠熄掺混孔；所述焠熄掺混孔的纵向尺寸大于横向尺寸。

优选地，所述焠熄掺混孔的纵向尺寸为横向尺寸4至8倍。

优选地，所述焠熄掺混孔采用椭圆形焠熄孔、长圆型焠熄孔和水滴型焠熄孔。

优选地，所述焠熄掺混孔的长轴方向与火焰筒轴线方向之间呈复合角度；

所述复合角度为30°至60°。

优选地，所述水滴型焠熄孔包括顺次相连的第一圆弧面、第一平面、第二圆弧面以及第二平面；

所述第一圆弧面的半径小于所述第二圆弧面的半径。

优选地，所述外壳和所述火焰筒同轴设置。

优选地，所述火焰筒的壁面上开有多个冷却小孔。

优选地，多个所述焠熄掺混孔沿所述火焰筒的周向均匀分布。

优选地，所述焠熄掺混孔采用电火花打孔或激光打孔加工制成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型中焠熄掺混孔的纵向尺寸大于横向尺寸，能够使得在燃烧室内旋流状态下的主流与掺混射流形成更为均匀和快速的掺混，并且不对主回流区的结构和尺寸产生影响，进而不会影响到入口端富油区的燃烧状态；

2、本实用新型焠熄掺混孔能够增大主流与射流的接触面积，加剧掺混，且由于焠熄掺混孔具有一定的复合角，不会在主流和焠熄射流的相互影响区域下游形成随动流动；