[发明专利]一种主燃级燃油预热预蒸发的三级分层部分预混燃烧室

摘要

本发明涉及一种主燃级燃油预热预蒸发的三级分层部分预混燃烧室，其头部油气掺混器分为预燃级、内层主燃级和外层主燃级三层，相应的头部燃烧区域也分为预燃区、内层主燃区和外层主燃区。经过主燃级内层燃油喷射孔喷入主燃级内旋流器空气通道的燃油在预燃级收敛扩张段外表面吸热并迅速蒸发，从而以气态的形式进入内层主燃区参与掺混和燃烧。因此，本发明利用主燃级燃油预热预蒸发技术和头部三级分层分区燃烧技术，进一步降低分级燃烧室的污染物排放。

主权项

1.一种主燃级燃油预热预蒸发的三级分层部分预混燃烧室，包括火焰筒和头部油气掺混器，所述头部油气掺混器设置在所述火焰筒的前端壁，包括位于中心的预燃级组件和位于外围的主燃级组件，所述预燃级组件将流经预燃级的燃油和空气掺混并进入预燃区燃烧，所述主燃级组件将流经主燃级的燃油和空气掺混并进入主燃区燃烧，其特征在于：‑‑所述预燃级组件包括由内到外、同轴布置的预燃级中心锥体、预燃级内旋流器、预燃级预膜喷嘴、预燃级外旋流器和预燃级收敛扩张段，其中，所述预燃级预膜喷嘴包括预燃级预膜喷嘴内壁、预燃级预膜喷嘴外壁以及两者之间的预燃级环腔，所述预燃级环腔的前部形成预燃级油腔，后部形成一狭缝式预燃级预膜段；所述的预燃级中心锥体和预燃级预膜喷嘴内壁构成了预燃级内旋流器空气通道；所述的预燃级预膜喷嘴外壁和预燃级收敛扩张段构成了预燃级外旋流器空气通道；在所述预燃级预膜段内设置有预燃级燃油旋流器，预燃级燃油在所述预燃级燃油旋流器的旋转作用下，在预燃级预膜喷嘴出口形成油膜，所述油膜在预燃级内旋流器和预燃级外旋流器旋转气流的剪切作用下雾化，之后进入所述预燃区燃烧，预燃区燃烧时，预燃级收敛扩张段的壁面受到加热；‑‑所述主燃级组件包括由内到外环形布置的主燃级内旋流器、主燃级油腔、主燃级外旋流器，其中，所述预燃级收敛扩张段和主燃级内旋流器外壁之间的空间构成主燃级内旋流器的空气通道；所述主燃级外旋流器外壁和主燃级外旋流器内壁之间的空间构成主燃级外旋流器的空气通道；所述主燃级油腔呈环形，由主燃级内旋流器外壁和主燃级外旋流器内壁包围而成，在主燃级内旋流器外壁上设置主燃级内层燃油喷射孔，在主燃级外旋流器内壁上设置主燃级外层燃油喷射孔，所述主燃级内层燃油喷射孔和主燃级外层燃油喷射孔用于分别向主燃级内旋流器和主燃级外旋流器的空气通道内喷射燃油，其中，所述主燃级内层燃油喷射孔将燃油喷射到预燃级收敛扩张段的外表面，并吸收预燃级收敛扩张段外表面和主燃级内旋流器空气通道内空气的热量，实现燃油完全或部分蒸发并与空气掺混，所述主燃级外层燃油喷射孔将燃油喷入主燃级外旋流器空气通道中，在横向射流空气的作用下雾化并与空气掺混，控制向主燃级内层燃油喷射孔和主燃级外层燃油喷射孔的喷油量，使得主燃级内旋流器空气通道内的燃空当量比大于主燃级外旋流器空气通道内的燃空当量比，将主燃区分为内层主燃区和外层主燃区，且控制内层主燃区的燃空当量比大于外层主燃区，同时预燃区的燃空当量比大于内层主燃区。