[发明专利]一种多沸点燃料混合燃烧装置及其点火燃烧方法

说明书

本发明公开了一种多沸点燃料混合燃烧装置，以及利用低沸点燃料闪沸改善高沸点燃料雾化燃烧的方法。装置包括喷嘴、加压存储装置、混合输送通道和点火器；喷嘴设置在混合输送通道出口端，点火器设置在喷嘴的喷出端。混合输送通道为套筒式空心结构，其中心筒为独立通道，外部环绕设置掺混通道。加压存储装置分别通过第一进料管、第二进料管与独立通道和掺混通道相连，掺混通道起始端设有第三进料口。第二进料管的出口端设置有给料环，给料环呈环状环绕着设置在掺混通道内且给料环设置有若干喷孔。本发明利用低沸点燃料加压成为液体燃料而减压闪沸的特点，改善高沸点燃料雾化特性，使得高沸点燃料在低温工况下能够点火和稳定燃烧。

技术领域

本发明涉及的是一种多沸点燃料混合燃烧装置及其点火燃烧方法，尤其是一种利用低沸点燃料混合高沸点燃料改善燃料雾化和点火性能的装置和方法。

背景技术

燃气涡轮发动机是现代飞机与舰艇的核心动力装置。燃气涡轮发动机存在低温环境中点火困难的问题，具体表现为点火窗口变窄、点火成功率降低、点火时间延长、甚至点火失败，导致发动机无法启动，直接影响到飞机与舰艇的安全运行。造成低温点火困难的根本原因是低温环境下燃烧室来流空气温度急剧降低，且燃油表面张力和粘度增大，导致燃油难以雾化、蒸发，无法在点火器附近形成易燃的燃料-空气混合物(原有的燃烧室组分场被破坏)。尤其是对于高寒地区航行的舰船，其发动机燃烧室将面临极低温的环境。以北极地区为例，冬季平均气温-40℃，最低达-60℃，远低于我国大部分海域的环境温度。舰船在这些地区航行时，燃烧室来流空气温度急剧降低，使燃油雾化和蒸发性能恶化，导致点火启动困难。

发明内容

本发明提供了一种多沸点燃料混合燃烧装置及其点火燃烧方法，利用低沸点燃料加压成为液体、压力降低而气化的特点，形成闪急沸腾，促进高沸点燃料雾化，从而改善其在低温环境下的雾化及点火性能。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种多沸点燃料混合燃烧装置，所述装置出口端能够设置在燃烧室中，其特征在于：所述装置包括喷嘴、加压存储装置、混合输送通道和点火器；所述喷嘴设置在所述混合输送通道出口端，所述点火器设置在所述喷嘴的喷出端；所述混合输送通道为套筒式空心结构，所述套筒式空心结构的中心筒为独立通道，所述独立通道外部环绕设置有掺混通道；所述独立通道的起始端封闭，所述加压存储装置分别通过第一进料管、第二进料管与所述独立通道和所述掺混通道相连，所述第一进料管出口位于所述独立通道的起始端；所述掺混通道起始端设有第三进料口。

上述技术方案中，所述第一进料管、第二进料管上分别设置有第一截止阀、第二截止阀。

上述技术方案中，所述第二进料管的出口端设置有给料环，所述给料环呈环状环绕着设置在所述掺混通道内且所述给料环设置有若干喷孔。

作为改进的技术方案，所述给料环内沿径向设置有若干辐条，所述若干喷孔设置在所述辐条上。

一种利用低沸点燃料闪沸改善高沸点燃料雾化燃烧的方法，使用上述一种多沸点燃料混合燃烧装置，其特征在于：该方法包括

低沸点燃料在加压存储装置中加压成为低沸点液体燃料，然后一部分通过第一进料管给入独立通道，一部分通过第二进料管给入掺混通道；

高沸点液体燃料从第三进料口进入掺混通道，流经第二进料管入口时与进入掺混通道的低沸点液体燃料混合成为混合燃料；

低沸点液体燃料从独立通道通过喷嘴喷入燃烧室，由于压力急速降低从液体燃料瞬间闪沸成为气体燃料，在喷嘴出口中心区通过点火器点燃；

混合燃料从掺混通道通过喷嘴喷入燃烧室，由于压力急速降低，混合燃料中的低沸点液体燃料从液体燃料瞬间闪沸成为气体燃料，在混合燃料中产生气泡，使得混合燃料中的高沸点燃料雾化，在喷嘴出口中心区被点火器点燃；

高沸点燃料稳定燃烧时，低沸点液体燃料停止从第一进料管和第二进料管给入。