[实用新型]一种改善掺混的旋流燃烧室结构

说明书

本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。