[发明专利]一种孔型旋流器及孔型旋流器型构成的全环燃烧室

说明书

本发明涉及一种孔型旋流器及孔型旋流器型构成的全环燃烧室，燃烧室被分为值班级、第一主燃级和第二主燃级构成，值班级、第一主燃级和第二主燃级采用相同的贫油直接喷射结构，小工况下只有值班级工作，随着工况的不断增大，第一主燃级和第二主燃级相继打开，保证在大工况油气分布均匀且燃烧区处于贫油状态，有效的降低污染物的排放并有效的扩宽了燃烧室的稳定燃烧边界。本发明采用孔型喷嘴模其具有两级旋流角度不同的旋流孔，其有助于燃油破碎与混合，同时打孔式喷嘴模结构小，可以排布更多喷射点，可以使下游分布更加均与，较少局部高温区，从而降低污染物排放。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室领域，涉及一种孔型旋流器及孔型旋流器型构成的全环燃烧室。

背景技术

随着社会的不断进步，人们的环保意识不断提升，目前民用燃气轮机面临的根本挑战是在不断地提高燃气轮机的循环效率和性能的同时如何有效保证燃烧稳定性并降低污染物排放，国际民航组织(ICAO)对民用航空燃气轮机在飞机起飞和降落循环(LTO)中的氮氧化物(NO_x)、一氧化碳和未燃碳氢的排放量设定了CAEP准则，民用航空燃气轮机要取得适航认证需要满足CAEP准则对污染物排放要求。对于军用燃气轮机而言，随着军用燃气轮机推重比不断的增大，其军用燃气轮机能够稳定运行的工作范围也需要不断的拓宽，如何保证军用燃气轮机在极宽的工作范围内保证稳定高效的工作是军用燃气轮机面临的根本挑战。由于燃气轮机不断地向着低污染和高推重比发展，同时燃烧室的进口温度和进口压力也不断地提升，所以亟需对航空燃气轮机燃烧室的燃烧组织方式进行不断的优化和改进，从而进一步扩大燃气轮机燃烧室的稳定边界并有效地降低污染物的排放。

目前，燃烧组织技术主要包括富油燃烧-快速淬熄-贫油燃烧组织技术(Richburn-Quick quench-Lean burn，RQL)、贫油预混预蒸发燃烧组织技术(Lean PremixedPrevaporised，LPP)和贫油直接喷射燃烧组织技术(Lean Direct Injection，LDI)。RQL燃烧组织技术由于要经过快速淬熄过程，所以必然要经过化学恰当比燃烧，其过程必然会产生大量的NO_x，因此其燃烧组织方式降低NO_x排放的能力很有限，难满足未来ICAO更为严格的排放标准和隐身性能需要。LPP燃烧组织技术其在降低NO_x能力上有很大的潜力，GE公司将LPP燃烧组织技术运用到低污染燃烧室上，设计了TAPS系列燃烧室，NOx排放比CAEP6的规定再降低75％。然而LPP存在自燃、回火和燃烧不稳定性等问题，随着燃烧室进口温度和压力的不断提高，其自燃、回火和燃烧不稳定性等问题变得更加突出，其限制了LPP燃烧组织技术的发展，其更不适合军用航空发动机高机动性的需求。为了有效的解决LPP自燃和回火的问题，提出了LDI燃烧组织技术，由于LDI燃烧组织技术是将燃油直接喷进燃烧室进行混合燃烧，没有预混过程所以有效地避免了自燃与回火，并改善了燃烧不稳定性。近年来大量研究机构开展了关于LDI技术研究，并取得了不错的进展，例如NASA研究的SV-LDI燃烧室污染物排放比CAEP6低85％-89％。因此研究表明LDI不仅能有效避免自燃与回火，并能降低振荡燃烧的风险，同时在降低污染物排放上具有很大的潜力，能满足越来越严格的排放要求，并能满足军用航空发动机高机动性的性能要求。