[实用新型]一种改善掺混的旋流燃烧室结构有效

专利信息
申请号: 202020113631.5 申请日: 2020-01-17
公开(公告)号: CN211925831U 公开(公告)日: 2020-11-13
发明(设计)人: 杨旸;余志健 申请(专利权)人: 中国科学院工程热物理研究所
主分类号: F23R3/38 分类号: F23R3/38
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 吴梦圆
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 改善 燃烧室 结构
【说明书】:

实用新型提供了一种改善掺混的旋流燃烧室结构,通过改变叶片前缘以及叶片尾缘的厚度,从而改变外层流道的面积,使其与内层流道面积尽可能接近,使掺混沿径向分布更加均匀。还可以通过在外层增加新的燃料喷嘴,新燃料喷嘴不与中心体连通。通过本实用新型的设计,降低了燃气轮机旋流燃烧室的制造工艺难度和复杂度,同时采用增材制造打印技术,使本实用新型其得以更广泛的制造及应用。

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机燃烧室领域,尤其涉及一种改善掺混的旋流燃烧室结构。

背景技术

在重型低污染燃气轮机的燃烧室的设计上,经常使用旋流进行火焰稳定,由于低污染燃烧室需要在贫预混状态进行燃烧,所以贫预混的火焰不可以像扩散燃烧室的火焰一样锚定在喷嘴处,需要通过额外的方法来进行稳定。常用的方法是通过产生回流区,使得火焰根部的火焰传播速度等于回流区当地低速,从而稳定火焰;一种产生回流区的方法就是加入旋流,使得旋流产生涡破碎,这种涡破碎的一种体现就是中心回流区。产生旋流的要求是动量定义的旋流数超过0.6。而产生旋流的方法可以有轴向旋流器(常用于燃气轮机燃烧室,例如GE的DLN,DLE系列旋流器,西门子的Hybridburner的主火焰旋流叶片),径向旋流器(常用于早期航空发动机的扩散燃烧中,本文不提),切向进气的锥形旋流器(安萨尔多公司的 EV系列燃烧室)。锥形旋流器的旋流数由于切向进气的流量控制,越大的旋流数需要的轴向长度越大,燃烧室越重,因此限制了使用范围。而轴向旋流器,由于产品结构简单,设计裕度大而大量应用(GE,西门子等公司使用)。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种改善掺混的旋流燃烧室结构,由于轴向旋流器的外层周向面积大于内层的周向面积,使得旋流器外层有相比内层更多的空气,导致燃料与空气掺混不均匀。本实用新型依靠增材制造打印(SLM 打印)技术,通过对旋流叶片的形状进行改变,从而提高了燃烧室头部的掺混度,因此降低了热力NOx污染。可直接应用于现有燃机燃烧室的低污染改进,也可用于新燃机的研发。

(二)技术方案

一种改善掺混的旋流器燃烧室结构,包括:中心体、叶片以及外壳,中心体处于中央位置,叶片环绕中心体排列,外壳处于叶片外层,三者固定连接;

叶片具有前缘和相对的尾缘、吸力面和相对的压力面以及在叶片表面供燃料喷出的通孔,外壳外侧具有环状固定部分以及两个夹角为90度的凸起的定位卡口,通过沿着径向向外逐渐增加叶片前缘的厚度,叶片尾缘保持内外相同的厚度。

其中,燃烧室运行在马赫数小于0.3的区域。

一种改善掺混的旋流器燃烧室结构,包括:中心体、叶片以及外壳,中心体处于中央位置,叶片环绕中心体排列,外壳处于叶片外层,三者固定连接;

叶片具有前缘和相对的尾缘、吸力面和相对的压力面以及在叶片表面供燃料喷出的通孔,外壳外侧具有环状固定部分以及两个夹角为90度的凸起的定位卡口,还可以通过沿着径向向外逐渐增加叶片前缘与叶片尾缘的厚度。

其中,叶片前缘与叶片尾缘增加的厚度可以不同。

其中,在叶片尾缘开孔设置有燃料喷出口。

一种改善掺混的旋流器燃烧室结构,包括:中心体、叶片以及外壳,中心体处于中央位置,叶片环绕中心体排列,外壳处于叶片外层,三者固定连接;

叶片具有前缘和相对的尾缘、吸力面和相对的压力面以及在叶片表面供燃料喷出的通孔,外壳外侧具有环状固定部分以及两个夹角为90度的凸起的定位卡口,在燃烧室外壳的内壁,靠近燃烧室空气进口的位置设置多个燃料喷出口,以及支撑它的外层支板。

其中,所述燃料喷嘴不与中心体连通的燃料通道。

其中,叶片尾缘处有通用装置预留空间。

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