[发明专利]一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室

权利要求书

1.一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：燃烧室采用单环腔结构，由燃烧室外机匣(6)和燃烧室内机匣(7)构成其外轮廓，外界空气通过扩压器(10)进入，火焰筒外壁(8)、火焰筒内壁(9)和燃烧室头部(13)组成燃烧区域，燃烧用空气全部由燃烧室头部(13)进入火焰筒，掺混空气由火焰筒外壁(8)上的外掺混孔(11)和火焰筒内壁(9)上的内掺混孔(12)射入；所述的燃烧室头部(13)采用分级燃烧方案，分为主燃级(14)和预燃级(15)，燃油喷嘴(16)向燃烧室供给全部燃油，主燃级(14)通过头部整体端壁(51)与火焰筒外壁(8)和火焰筒内壁(9)连接固定；预燃级(15)通过预燃级头部端壁(53)与主燃级(14)联接，并与主燃级(14)同心；所述的主燃级(14)由主燃级进口挡板(21)、主燃级外环管(22)和主燃级内环管(23)构成，其中主燃级外环管(22)和主燃级内环管(23)之间构成了预混预蒸发环腔(24)，所述主燃级外环管(22)上开有主燃级外环管一级进气孔(39)、主燃级外环管二级进气孔(40)、主燃级外环管三级进气孔(41)和主燃级外环管四级进气孔(42)；主燃级内环管(23)上开有主燃级内环管一级进气孔(43)、主燃级内环管二级进气孔(44)和主燃级内环管三级进气孔(45)；上述所有进气孔与预混预蒸发环管壁面所形成的倾角均为10°～90°；主燃级进口挡板(21)与轴向成一定的角度，所成角度称为主燃级进口挡板半锥角(31)，所述主燃级进口挡板半锥角(31)的范围为30°～60°；主燃级进口挡板(21)上开有主燃级进口挡板混合孔(36)、主燃级挡板外环进气孔(37)、主燃级挡板内环进气孔(38)，上述所有孔可以为直孔，也可以为斜孔，当为斜孔时，孔中心线与轴向所形成的夹角不大于60°；主燃级进口挡板混合孔(36)的孔径为主燃级喷油嘴(50)外径的1.2～2.5倍；主燃级进口挡板(21)为锥形结构，与主燃级外环管(22)和主燃级内环管(23)焊接在一起；燃油喷嘴(16)包括预燃级喷油嘴(47)和主燃级喷油嘴(50)，其中预燃级喷油嘴(47)插入预燃级喷油嘴安装孔(32)中，预燃级喷油嘴(47)供油形成预燃级油雾(17)，主燃级喷油嘴(50)为直射式喷嘴，沿周向均布于主燃级燃油环管(49)上，各个主燃级喷油嘴(50)与轴向成一定的角度，称之为主燃级喷油嘴与轴向的角度(29)，所述主燃级喷油嘴与轴向的角度(29)与轴向的夹角为30°～60°，所述主燃级喷油嘴(50)插入主燃级进口挡板(21)上的主燃级进口挡板混合孔(36)中，应保证主燃级燃油喷射点距离主燃级出口长度(30)不大于50mm，主燃级喷油嘴(50)斜向供油，形成多股主燃级油雾(18)，在预混预蒸发环腔(24)内在多股旋流作用下实施雾化、蒸发和掺混，在长度不超过50mm的几何尺寸内实现燃油快速蒸发并与空气均匀掺混，最后燃油蒸汽与空气的混气以旋流数不超过0.5的弱旋流形式进入火焰筒燃烧，保证较低的污染排放。

2.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：所述预燃级喷油嘴(47)为压力雾化喷嘴、气动雾化喷嘴或组合式喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：所述预燃级(15)为旋流器结构，旋流器的级数n为1≤n≤5；每级旋流器的结构是轴向旋流器，或是径向旋流器，或是切向旋流器；当级数n＝1时，旋流器直接与预燃级头部端壁(51)连接；当级数n为1＜n≤5时，各级旋流器先连接成一个整体，组成预燃级(15)后再与预燃级头部端壁(51)连接。

4.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：所述燃烧室头部(13)沿周向均匀布置，个数为10～60个，燃烧室头部(13)的空气量占燃烧室总空气量的20％～80％，其中主燃级(14)占头部空气量的60％～90％，预燃级(15)占头部空气量的10％～40％。

5.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：所述主燃级喷油嘴(50)的个数为6～30个，主燃级燃油占总燃油量的比例为50％～90％；。

6.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：所述燃烧室的火焰筒外壁(8)和火焰筒内壁(9)的冷却方式采用气膜冷却、发散冷却或复合冷却方式，以对壁面温度进行控制延长火焰筒的寿命。

7.根据权利要求1所述的一种主燃级头部多点斜向进油的低排放燃烧室，其特征在于：在所述的火焰筒外壁(8)后部设置有火焰筒外壁掺混孔(11)，在所述的火焰筒内壁(9)后部设置有火焰筒内壁掺混孔(12)，掺混用气分别从火焰筒外壁掺混孔(11)和火焰筒内壁掺混孔(12)进入火焰筒，以控制燃烧室出口温度分布。