[发明专利]一种预燃级直接喷射主燃级预混预蒸发的三旋流燃烧室

说明书

本发明公开了一种预燃级直接喷射主燃级预混预蒸发的三旋流燃烧室，包括扩压器、外机匣、内机匣、火焰筒、高能点火电嘴、供油管和火焰筒头部，所述火焰筒头部由预燃级和主燃级组成，所述预燃级由第一级轴向斜切孔式旋流器、预燃级文氏管以及预燃级离心喷嘴组成。本发明采用分级燃烧，特别是第一级轴向斜切孔式旋流器与第二级径向斜切孔旋流器特殊的结构设计、布置方式以及主燃级的供油方式，不仅可以实现主燃级的预混燃烧，从而达到降低燃烧室污染排放的目的，而且还简化了分级供油时，主燃级供油系统的复杂程度，降低重量，同时能够降低主燃级燃油采用集油腔式供油时喷嘴结焦的风险。

技术领域

本发明属于燃烧室技术领域，具体涉及一种预燃级直接喷射主燃级预混预蒸发的三旋流燃烧室。

背景技术

随着人们对生存环境及健康的关注日益增多，人们对危害自身身体健康及对环境产生破坏的各种污染源也给予了更多的关注并进行严格控制。虽然从燃烧污染物排放的总量来看，航空发动机和工业燃气轮机占的比例很小，但是，由于其局部特征，如在机场附近和使用工业燃气轮机的地点会聚集高浓度的污染排放物。在空中，各类飞机产生的污染排放物是高空大气污染物的唯一来源。因此，燃气轮机(包括航空发动机和各种工业燃气轮机)的排放物受到了越来越严格的限制。

对于民用航空燃气轮机的污染排放标准，使由国际民航组织颁布的。国际民航组织现行的环境保护方面的活动都由航空环境保护委员会来组织，现在执行的是CAEP6，特别是对NOx的排放要求越来越严格。

对于工业燃气轮机和船用燃气轮机，由于各国各地的法律法规不同，现在没有一个统一的标准，都是根据各国和各地对环境保护的要求而制定的。从世界范围来看，美国南加州和日本，由于公众的环保意识强烈，要求立法，将NOx的排放的限制在9ppmv，所谓的个位数排放。欧洲的排放标准大体上与美国环保局的规定类似。

为了满足ICAO CAEP标准，各大航空公司和研究机构均展开了低污染燃烧技术的研究。GE公司为其GEnx发动机研制了TAPS低污染燃烧室，普惠公司沿用RQL的方式降低污染物排放，研发了TALON X，罗罗公司采用了LPP的燃烧组织方式，将ICAO CAEP2标准中的NOx污染排放指数降低70％以上。罗罗公司还发展了另一种低污染燃烧室—ANTLE，应用了LDM低污染燃烧方式，实验结果表明NOx污染排放比当前的ICAO标准低50％。

在工业燃气轮机方面，各大燃气轮机公司各自发展了不同类型的低污染燃烧室。罗罗公司的RB211-DLE工业低污染燃烧室，采用两级预混燃烧方式，头部为两级旋流器，分级燃油喷嘴来控制火焰筒内的火焰温度。NOx污染排放小于25ppm,CO污染物排放小于50ppm,燃油为气相燃料。罗罗公司TRENT工业低污染燃烧室，采用三级预混方式，头部为两级旋流器，分级燃油喷嘴来控制火焰筒内的火焰温度。NOx污染排放小于25ppm,CO污染物排放小于5ppm,燃油为气相燃料。GE公司的LM2500/6000工业低污染燃烧室，环形燃烧室中安排了75个双旋流器，两级旋流器旋向相反，径向方向安排了三排。气态燃料试验结果NOx污染排放小于25ppm，CO污染物排放为10ppm。

上述的航空发动机或地面燃气轮机虽然不同程度上解决了低污染燃气轮机的排放要求，但是结构及供油系统复杂，造成重量过高，针对上述不足，提出了一种预燃级直接喷射主燃级预混预蒸发的三旋流燃烧室。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种预燃级直接喷射主燃级预混预蒸发的三旋流燃烧室，本发明采用分级燃烧，特别是第一级轴向斜切孔式旋流器与第二级径向斜切孔旋流器特殊的结构设计、布置方式以及主燃级的供油方式，不仅可以实现主燃级的预混燃烧，从而达到降低燃烧室污染排放的目的，而且还简化了分级供油时，主燃级供油系统的复杂程度，降低重量，同时能够降低主燃级燃油采用集油腔式供油时喷嘴结焦的风险。