[实用新型]燃烧室和燃烧器

说明书

本实用新型涉及能源与动力技术领域，提供了一种燃烧室和燃烧器，燃烧室包括：预燃级、主燃级和燃烧室主体；预燃级包括中心体及设置在中心体外围的预燃级旋流器和级间段，级间段包括级间段出口端面；主燃级设置在预燃级外围，主燃级包括主燃级旋流器和主燃级外环，主燃级旋流器包括主燃级旋流器出口端面，主燃级外环包括外环出口端面；燃烧室主体包括端壁和侧壁，端壁连接主燃级外环和侧壁，端壁包括端壁内表面；级间段出口端面与外环出口端面错位设置。本实用新型通过错位设置燃烧室内部结构来改变旋流流动的内外剪切层的起始位置，进而影响燃烧室主体的内腔中的火焰位置，实现对燃烧振荡的调控。

技术领域

本实用新型涉及能源与动力技术领域，尤其涉及燃烧室和燃烧器。

背景技术

化石燃料的燃烧依旧是人类获取能源和动力的主要方式。在各类型的燃烧装置中，燃烧振荡是教为常见的技术挑战，广泛的存在于锅炉，燃气热水器，燃气轮机等燃烧装置中。尤其是在越来越严格的排放要求下，为了减少以氮氧化物(NOx)为主的污染物排放，先进燃烧装置多采用贫油预混燃烧技术，燃烧装置常常在临近熄火的工作状态下运行，对外界的扰动十分敏感，容易受到外界扰动，产生释热率脉动。当燃烧器内的释热率脉动与燃烧系统声学发生耦合时(可简单理解为满足瑞利准则)，则容易引起大幅度的释热率脉动和压力脉动，燃烧器内的大幅度的压力脉动和释热脉动会对燃烧器产生结构性伤害，进一步影燃烧系统的稳定运行和安全工作。因此，燃烧振荡是现代先进燃烧装置必须尽力规避的。

为了解决燃烧器的燃烧振荡问题，多种方法被提出并应用于控制燃烧振荡，按照原理的不同，可分为主动控制和被动控制两大类。主动控制是使用专门的监测器和主动作动器，根据监测到的燃烧系统内的压力脉动等信号，主动地施加合适的外部激励(对进口空气或燃料供应等)，抑制或消除释热率脉动和压力振荡(声波)之间的耦合。但这类方法需要额外的控制系统和执行装置，对控制算法的要求也很高，会增加额外的成本，适用场景有限。被动控制是指在燃烧系统中加入固定地某些装置，从而抑制或消除燃烧振荡。常见的有各类声学元器件，比如亥姆霍兹共振器，可以抑制特定频率的燃烧振荡。缺点是体积较大，且仅能对特定频率有效，需提前做大量的实验和调试。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种燃烧室，以抑制燃烧振荡的现象发生。

本实用新型还提出一种燃烧器。

根据本实用新型第一方面实施例的燃烧室，包括：

预燃级，所述预燃级包括中心体以及设置在所述中心体外围的预燃级旋流器和级间段，所述级间段包括级间段出口端面；

主燃级，设置在所述预燃级的外围，所述主燃级包括主燃级旋流器和主燃级外环，所述主燃级旋流器包括主燃级旋流器出口端面，所述主燃级外环包括外环出口端面；

燃烧室主体，包括端壁和侧壁，所述端壁连接所述主燃级外环和所述侧壁，所述端壁包括端壁内表面；

所述级间段出口端面与所述外环出口端面错位设置。

根据本实用新型实施例的燃烧室，所述级间段出口端面与所述外环出口端面错位设置，可改变旋流流动的内外剪切层的起始位置，进而影响燃烧室主体的内腔中的火焰位置，实现对燃烧振荡的调控。

根据本实用新型的一个实施例，所述主燃级旋流器出口端面与所述级间段出口端面沿所述中心体的轴线方向的间隔距离为第一间距；所述主燃级旋流器出口端面与所述外环出口端面沿所述中心体的轴线方向的间隔距离为第二间距，所述第一间距大于所述第二间距。

根据本实用新型的一个实施例，所述主燃级旋流器出口端面与所述级间段出口端面沿所述中心体的轴线方向的间隔距离为第一间距；所述主燃级旋流器出口端面与所述外环出口端面沿所述中心体的轴线方向的间隔距离为第二间距，所述第一间距小于所述第二间距。