一種可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)噴嘴，包括：內(nèi)層圓筒、外層圓筒、外筒套管和N層外層波浪結(jié)構(gòu)，N層外層波浪結(jié)構(gòu)夾設(shè)于內(nèi)層圓筒和外層圓筒之間，其沿圓筒徑向四周依次排列；相鄰?fù)鈱硬ɡ私Y(jié)構(gòu)之間、外層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒和外層圓筒之間形成氣流通道，所述外筒套管套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，實現(xiàn)工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)。
【專利說明】
一種可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可調(diào)節(jié)噴嘴和噴嘴陣列，其特別適用于燃?xì)廨啓C、鍋爐、化工爐等各種工業(yè)燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C由于單機體積小和輸出功率大等特點，廣泛應(yīng)用于電力、航空、石油化工等行業(yè)。由于能源危機和環(huán)境惡化，急需發(fā)展高效清潔燃燒室，要求燃燒室具有點火可靠、燃燒穩(wěn)定、效率高及低排放等特性。當(dāng)前我國環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重，發(fā)展燃?xì)廨啓C清潔燃燒技術(shù)十分迫切。燃?xì)廨啓C廠商已經(jīng)開發(fā)了多種清潔燃燒技術(shù)，如貧預(yù)混燃燒技術(shù)、稀相預(yù)混預(yù)蒸發(fā)技術(shù)、貧油直噴技術(shù)以及催化燃燒技術(shù)等，這些技術(shù)雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩(wěn)定的問題。如美國通用公司開發(fā)的一種用于液體燃料燃燒的徑向分級燃燒技術(shù)，可以有效降低一氧化氮排放。但是，由于主火焰穩(wěn)定在剪切層的低速邊沿，剪切層低速區(qū)域附近會產(chǎn)生周期性的渦脫落，在穩(wěn)定點附近易產(chǎn)生振蕩，在非設(shè)計工況運行時易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。與燃?xì)廨啓C燃燒器類似，其它各類工業(yè)燃燒器也面臨著穩(wěn)定燃燒與降低污染物排放的矛盾。
[0003]擴散燃燒優(yōu)點是運行中不會產(chǎn)生回火現(xiàn)象、安全系數(shù)高、運行穩(wěn)定可靠、此外還有點火較為容易、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)方面、熱負(fù)荷可調(diào)范圍較廣等優(yōu)點，缺點是燃燒時僅靠擴散作用使空氣與燃?xì)庀嗷ソ佑|發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此擴散式燃燒器的火焰長度較長、單位容積的放熱強度不高。預(yù)混燃燒的優(yōu)點是可以通過貧預(yù)混燃燒、稀相預(yù)混預(yù)蒸發(fā)等技術(shù)降低污染物排放，由于燃料與氧化劑的預(yù)先混合，燃燒反應(yīng)受混合時間尺度的影響基本可以忽略，大幅度提高了燃燒反應(yīng)速度以及火焰?zhèn)鞑ニ俣龋秉c是火焰穩(wěn)定性較差、回火會帶來安全隱患問題，特別是燃料火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤鞎r回火問題更加突出，如燃燒氫氣或富氫燃料。
[0004]因而，亟需一種兼?zhèn)鋽U散燃燒和預(yù)混燃燒優(yōu)點的燃燒器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一)要解決的技術(shù)問題
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器。
[0007](二)技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提供了一種可調(diào)節(jié)噴嘴，包括:內(nèi)層圓筒12、外層圓筒11、外筒套管15和N層外層波浪結(jié)構(gòu)30;其中，所述N層外層波浪結(jié)構(gòu)30夾設(shè)于內(nèi)層圓筒12和外層圓筒11之間，其沿圓筒徑向四周依次排列；相鄰?fù)鈱硬ɡ私Y(jié)構(gòu)之間、外層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒12和外層圓筒11之間形成氣流通道，所述外筒套管15套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，實現(xiàn)工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)，其中，ISNS100。
[0009]本發(fā)明還提供了一種噴嘴陣列，包括多個可調(diào)節(jié)噴嘴，其中，所述噴嘴陣列為圓形陣列，所述圓形陣列包括P圈噴嘴，每圈噴嘴包括Q個噴嘴，其中1<P、Q<100;或者，所述噴嘴陣列為矩形陣列，所述矩形陣列包括P行噴嘴，每行噴嘴包括Q個噴嘴，其中1<P、Q<100。
[0010]本發(fā)明還提供了一種燃燒器，其包括多個可調(diào)節(jié)噴嘴，或者噴嘴陣列。
[0011](三)有益效果
[0012]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器具有以下有益效果:
[0013](I)外筒套管套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，可以在擴散燃燒模式、過渡燃燒模式和預(yù)混燃燒模式之間切換，并調(diào)節(jié)火焰的位置，可以充分利用不同模式的優(yōu)點，而盡量避免不同模式的缺點，可以適用于各種工況和燃料，提高了燃燒性能；
[0014](2)通過步進電機、螺桿和控制器等實現(xiàn)自動切換工作模式和自動調(diào)節(jié)火焰位置，提高了模式切換和火焰位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進一步提高了可調(diào)節(jié)噴嘴的性能；
[0015](3)中心維體可以抑制流動分禺、提尚燃料和空氣慘混效果、減小流動損失，提尚噴嘴燃燒效率；
[0016](4)內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)為直通道波浪結(jié)構(gòu)，外層波浪結(jié)構(gòu)為旋流波浪結(jié)構(gòu)，可以防止熄火和火焰脈動現(xiàn)象的發(fā)生，提高燃燒的穩(wěn)定性，同時降低了 NOx的生成，減小流動損失、防止發(fā)生回火。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴的三維圖；
[0018]圖2為圖1所示可調(diào)節(jié)噴嘴的俯視圖；
[0019]圖3為圖1所示可調(diào)節(jié)噴嘴的半剖示意圖；
[0020]圖4為圖3中外層波浪結(jié)構(gòu)三維示意圖；
[0021 ]圖5為本發(fā)明實施例的過渡燃燒模式的半剖示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實施例的過渡燃燒模式的另一半剖示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實施例的過渡燃燒模式的又一半剖示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴的又一半剖示意圖；
[0025]圖9為圖8中內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)三維示意圖。
[0026]【符號說明】
[0027]11-外層圓筒；12-內(nèi)層圓筒；13-內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)外側(cè)流道;14-內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)流道;15-外筒套管；
[0028]20-內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu);21-波峰;22-波谷;23-斜流通道;24-支撐圓筒；
[0029]30-外層波浪結(jié)構(gòu);31-直流通道；
[0030]41-步進電機;42-螺桿；
[0031 ] 51-中心錐體;52-第一進氣結(jié)構(gòu);53-第一氣體入口 ； 54-第二進氣結(jié)構(gòu);55-第二氣體入口 ； 56-第三進氣結(jié)構(gòu);57-第三氣體入口 ；
[0032]61-控制輸出端;62-狀態(tài)輸入端;63-控制器;64-火焰監(jiān)測裝置。
【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。
[0034]如圖1至圖9所示，本發(fā)明第一實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，其包括內(nèi)層圓筒12、外層圓筒
11、外筒套管15和N層外層波浪結(jié)構(gòu)30，N層外層波浪結(jié)構(gòu)30夾設(shè)于內(nèi)層圓筒12和外層圓筒11之間，其沿圓筒徑向四周依次排列;相鄰?fù)鈱硬ɡ私Y(jié)構(gòu)之間、外層波浪結(jié)構(gòu)30與內(nèi)層圓筒12和外層圓筒11之間形成氣流通道，外筒套管15套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，實現(xiàn)工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)，其中，ISNS100。在圖1至圖3、圖5至圖8中，所述N取I。
[0035]優(yōu)選地，內(nèi)層圓筒12與外層圓筒11可同軸設(shè)置，二者的軸線也可平行設(shè)置，所述外筒套管15套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，指的是外筒套管15可沿內(nèi)層圓筒的軸向和/或外層圓筒的軸向移動。
[0036]優(yōu)選地，通過手動方式實現(xiàn)外筒套管15沿圓筒軸向的移動；外筒套管15與外層圓筒11外壁采用螺紋連接，在外筒套管上安裝有手柄，通過旋轉(zhuǎn)外筒套管可以手動調(diào)節(jié)外筒套管的軸向位置。
[0037]本發(fā)明第一實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，噴嘴運行后，外筒套管15位于圖3所示的下限位置，燃料和空氣分別經(jīng)由不同的氣流通道后由噴嘴噴出，在噴嘴出口附近燃燒，火焰根部位于外層波浪結(jié)構(gòu)出口端，火焰位置處于下限位置，此時噴嘴工作于擴散燃燒模式，擴散燃燒容易點火、燃燒穩(wěn)定，但火焰長度較長，燃燒完全性較差。
[0038]其中，所述下限位置指的是外筒套管出口端與外層圓筒出口端在軸向?qū)R。
[0039]接著，外筒套管15沿圓筒軸向向流體出口方向移動，噴嘴工作于過渡燃燒模式，火焰根部位于外筒套管出口端，火焰位置隨著外筒套管的移動而被調(diào)節(jié);如圖5至圖7所示，過渡燃燒模式下外筒套管15處于不同的位置。
[0040]當(dāng)火焰出現(xiàn)輕微不穩(wěn)定狀態(tài)或外筒套管15到達上限位置，氣流通道中的燃料和空氣在氣流通道出口附近摻混，并由噴嘴噴出，在噴嘴出口附近燃燒，火焰根部位于外筒套管出口端，火焰位置隨著外筒套管的移動而被調(diào)節(jié)至第一位置;此時噴嘴工作于預(yù)混燃燒模式，以提高燃燒反應(yīng)速度、火焰?zhèn)鞑ニ俣纫约叭紵耆浴?br>[0041]其中，所述上限位置指的是外筒套管出口端與外層圓筒出口端在軸向錯開1mm-1OOOmm0
[0042]當(dāng)火焰不穩(wěn)定狀態(tài)加劇或出現(xiàn)回火現(xiàn)象時，外筒套管15沿圓筒軸向向流體入口方向移動，直到火焰處于穩(wěn)定狀態(tài)或外筒套管15到達下限位置，火焰根部位于外筒套管出口端，火焰位置隨著外筒套管的移動而被調(diào)節(jié)至第二位置。當(dāng)噴嘴停止運行時，若外筒套管15未處于下限位置，則外筒套管15繼續(xù)沿圓筒軸向向流體入口方向移動，直到外筒套管15處于下限位置，如此實現(xiàn)了擴散燃燒模式、過渡燃燒模式和預(yù)混燃燒模式的切換，以及火焰位置的調(diào)節(jié)。
[0043]由此可見，本發(fā)明第一實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，可以根據(jù)燃燒情況在擴散燃燒模式、過渡燃燒模式和預(yù)混燃燒模式之間切換，并調(diào)節(jié)火焰的位置，可以充分利用不同模式的優(yōu)點，而盡量避免不同模式的缺點，可以適用于各種工況和燃料，極大地提高了燃燒性能。
[0044]本發(fā)明第二實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述第一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0045]該可調(diào)節(jié)噴嘴還包括步進電機41和螺桿42，步進電機41驅(qū)動螺桿42旋轉(zhuǎn)，螺桿42連接外筒套管15，步進電機41和螺桿42共同帶動外筒套管15沿圓筒軸向移動。
[0046]本發(fā)明第二實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，可以根據(jù)燃燒情況利用步進電機41和螺桿42實現(xiàn)外筒套管15沿圓筒軸向移動，完成工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)。
[0047]本發(fā)明第三實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0048]該可調(diào)節(jié)噴嘴還包括火焰監(jiān)測裝置64和控制器63，控制器的狀態(tài)輸入端62連接火焰監(jiān)測裝置64，其控制輸出端61連接步進電機41，火焰監(jiān)測裝置64監(jiān)測火焰燃燒情況，根據(jù)燃燒情況向控制器63發(fā)送監(jiān)測信號，控制器63根據(jù)監(jiān)測信號生成控制信號，并發(fā)送給步進電機41，步進電機41根據(jù)控制信號驅(qū)動螺桿42旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)外筒套管15沿圓筒軸向移動，完成工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)。
[0049]其中，該控制器63優(yōu)選為單片機;火焰監(jiān)測裝置64為現(xiàn)有產(chǎn)品，火焰穩(wěn)定性判定方法可以是基于壓力波動測量、或者是基于圖像分析處理、或者是基于氣體成分測試等現(xiàn)有技術(shù)手段，這些細(xì)節(jié)超出了本發(fā)明范圍，這里不再贅述。
[0050]本發(fā)明第三實施例的雙工作模式噴嘴，基于火焰監(jiān)測裝置64和控制器63，實現(xiàn)了自動切換工作模式和自動調(diào)節(jié)火焰位置，提高了模式切換和火焰位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進一步提高了可調(diào)節(jié)噴嘴的性能。
[0051]本發(fā)明第四實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0052]內(nèi)層圓筒12內(nèi)還設(shè)置有M層內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20，相鄰內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)之間、內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20與內(nèi)層圓筒12之間形成氣流通道，其中，I彡MSlOO。在圖8中，所述M取I。
[0053]內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20為直通道波浪結(jié)構(gòu)，外層波浪結(jié)構(gòu)30為旋流波浪結(jié)構(gòu)，相鄰直通道波浪結(jié)構(gòu)之間、最外層直通道波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒12之間形成的氣流通道為直流通道31，相鄰旋流波浪結(jié)構(gòu)之間、最內(nèi)層旋流波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒12之間、最外層旋流波浪結(jié)構(gòu)與外層圓筒11之間形成的氣流通道為斜流通道23，該斜流通道23由旋流波浪結(jié)構(gòu)的底端向頂端延伸、并與軸向具有一預(yù)設(shè)角度。
[°°54]如圖4和圖9所示，優(yōu)選地，內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20和外層波浪結(jié)構(gòu)30為沿徑向起伏的K個波峰21和K個波谷22沿周向相間排列而成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，相鄰兩層內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)的波峰21和波谷22之間、最外層的內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒12之間形成直流通道31;相鄰兩層外層波浪結(jié)構(gòu)的波峰21和波谷22之間、最內(nèi)層的外層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒12之間以及最外層外層波浪結(jié)構(gòu)與外層圓筒11之間形成斜流通道23，其中，2<K<1000。
[0055]優(yōu)選地，內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)和外層波浪結(jié)構(gòu)的入口端截面形狀可以為圓環(huán)形或多邊環(huán)形；內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)和外層波浪結(jié)構(gòu)的出口端截面形狀可以為正弦波形、方波形、三角波形、帶有圓形倒角的方波形；內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)和外層波浪結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)線為直線或曲線。內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)和外層波浪結(jié)構(gòu)的加工方式可以為整體3D打印、擠壓成型、整體鑄造、整體車銑;或者分塊擠壓成型、分塊鑄造、分塊車銑，然后焊接成一體。
[0056]優(yōu)選地，在斜流通道旋轉(zhuǎn)方向為逆時針旋轉(zhuǎn)情況下，斜流通道23與軸向的夾角范圍為-90°至0°，優(yōu)選為-30°至-60° ；或斜流通道旋轉(zhuǎn)方向為順時針旋轉(zhuǎn)情況下，斜流通道23與軸向的夾角范圍為0°至90°，優(yōu)選為30°至60°。
[0057]本發(fā)明第四實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，流經(jīng)斜流通道的燃料和空氣，在斜流通道的作用下，沿軸向運動向噴嘴外側(cè)流動，同時還會沿圓周方向旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)燃料和空氣流出噴嘴后，在該周向旋轉(zhuǎn)的作用下，在噴嘴出口流體擴張并在中心軸附近產(chǎn)生低速區(qū)，該低速區(qū)使得火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場速率均衡，防止熄火和火焰脈動現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒的穩(wěn)定性;流經(jīng)直流通道的燃料和空氣，由于未受到旋流作用，在噴嘴出口依然保持軸向運動而不產(chǎn)生渦破碎和強回流區(qū)，減少了燃燒反應(yīng)物在高溫區(qū)的駐留時間，降低了NOx生成，同時還可以減小流動損失、防止發(fā)生回火。
[0058]本發(fā)明第五實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0059]如圖8所示，最內(nèi)層內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置中心錐體51，該中心錐體出口端為圓錐體，內(nèi)層圓筒12和中心錐體51沿流體出口方向突出于內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20。
[0060]本發(fā)明第五實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，中心錐體的圓錐體出口端可以抑制由內(nèi)層圓筒12和中心錐體51之間的氣流通道噴出的燃料和空氣的流動分離、提高燃料和空氣摻混效果、減小流動損失，提高噴嘴燃燒效率。
[0061]本發(fā)明第六實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0062]內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)20還包括支撐圓筒24，該支撐圓筒的頂端與內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)的波峰和波谷的底端連接，相鄰支撐圓筒之間、最內(nèi)層支撐圓筒與中心錐體51之間、最外層支撐圓筒與內(nèi)層圓筒12之間形成引流通道，該引流通道與內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)形成的直流通道連通。
[0063]外層波浪結(jié)構(gòu)30還包括支撐圓筒24，該支撐圓筒的頂端與外層波浪結(jié)構(gòu)的波峰和波谷的底端連接，最內(nèi)層支撐圓筒與內(nèi)層圓筒12之間、最外層支撐圓筒與外層圓筒11之間形成引流通道，該引流通道與外層波浪結(jié)構(gòu)形成的斜流通道連通。
[0064]如圖8所示，支撐圓筒24與中心錐體51、內(nèi)層圓筒12之間形成內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)外側(cè)流道13和內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)流道14。
[0065]本發(fā)明第六實施例的集成等離子激勵器的噴嘴，支撐圓筒起到導(dǎo)流作用，使得燃料和空氣流速更平穩(wěn)、流場更穩(wěn)定，可進一步提高燃燒的穩(wěn)定性、完全性和效率。
[0066]本發(fā)明第七實施例的可調(diào)節(jié)噴嘴，為了達到簡要說明的目的，上述任一實施例中任何可作相同應(yīng)用的技術(shù)特征敘述皆并于此，無需再重復(fù)相同敘述。
[0067]外層圓筒底端連接盤狀的第一進氣結(jié)構(gòu)52，第一進氣結(jié)構(gòu)的底面開有多個第一氣體入口 53，燃料或空氣由第一氣體入口進入氣流通道;外層波浪結(jié)構(gòu)的支撐圓筒底端連接盤狀的第二進氣結(jié)構(gòu)54，第二進氣結(jié)構(gòu)的底面開有多個第二氣體入口 55，燃料或空氣由第二氣體入口進入氣流通道；內(nèi)層圓筒底端連接盤狀的第三進氣結(jié)構(gòu)56，第三進氣結(jié)構(gòu)的底面開有多個第三氣體入口 57，燃料或空氣由第三氣體入口進入氣流通道。
[0068]本發(fā)明第八實施例提供了一種噴嘴陣列，其包括多個上述任一實施例所述的可調(diào)節(jié)噴嘴。
[0069]其中，該噴嘴陣列為圓形陣列，該圓形陣列包括P圈噴嘴，每圈噴嘴包括Q個噴嘴，其中 1<P、Q<100。
[0070]其中，該噴嘴陣列為矩形陣列，該矩形陣列包括P行噴嘴，每行噴嘴包括Q個噴嘴，其中 1<P、Q<100。
[0071]本發(fā)明第九實施例提供了一種燃燒器，其包括上述第一至七實施例中任一實施例所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，或第八實施例所述的噴嘴陣列。
[0072]至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對本實施例進行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明的可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器有了清楚的認(rèn)識。
[0073]需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換，例如:
[0074](I)波浪結(jié)構(gòu)和中心錐體還可以選用其他結(jié)構(gòu)；
[0075](2)實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍；
[0076](3)上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。
[0077]綜上所述，本發(fā)明的一種可調(diào)節(jié)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器，可以在擴散燃燒模式、過渡燃燒模式和預(yù)混燃燒模式之間切換，并調(diào)節(jié)火焰的位置，可以充分利用不同模式的優(yōu)點，而盡量避免不同模式的缺點，可以適用于各種工況和燃料，提高了燃燒性能；實現(xiàn)自動切換工作模式和自動調(diào)節(jié)火焰位置，提高了模式切換和火焰位置調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度，無需人工干預(yù)，進一步提高了可調(diào)節(jié)噴嘴的性能;外層波浪結(jié)構(gòu)可以防止熄火和火焰脈動現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒的穩(wěn)定性，同時內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)減少了燃燒反應(yīng)物在高溫區(qū)的駐留時間，降低了NOx生成，減小流動損失、防止發(fā)生回火；中心錐體抑制流動分離，提高燃料和空氣摻混效果、減小流動損失，提高噴嘴燃燒效率;支撐圓筒使得燃料和空氣流速更平穩(wěn)、流場更穩(wěn)定，可進一步提尚燃燒的穩(wěn)定性、完全性和效率。
[0078]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，包括:內(nèi)層圓筒(12)、外層圓筒(11)、外筒套管(15)和N層外層波浪結(jié)構(gòu)(30);其中， 所述N層外層波浪結(jié)構(gòu)(30)夾設(shè)于內(nèi)層圓筒(12)和外層圓筒(11)之間，其沿圓筒徑向四周依次排列；相鄰?fù)鈱硬ɡ私Y(jié)構(gòu)之間、外層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒(12)和外層圓筒(11)之間形成氣流通道，所述外筒套管(15)套設(shè)在外層圓筒外部并可沿圓筒軸向移動，實現(xiàn)工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)，其中，ISNS100。2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，還包括:步進電機(41)和螺桿(42)，所述步進電機(41)驅(qū)動螺桿(42)旋轉(zhuǎn)，所述螺桿(42)連接外筒套管(15)，所述步進電機(41)和螺桿(42)共同帶動外筒套管(15)沿圓筒軸向移動。3.如權(quán)利要求2所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，還包括:還包括:火焰監(jiān)測裝置(64)和控制器(63)，所述控制器的狀態(tài)輸入端(62)連接火焰監(jiān)測裝置(64)，其控制輸出端(61)連接步進電機(41)，所述火焰監(jiān)測裝置(64)監(jiān)測火焰燃燒情況，并向控制器(63)發(fā)送監(jiān)測信號，所述控制器(63)根據(jù)監(jiān)測信號生成控制信號，并發(fā)送給步進電機(41)，所述步進電機(41)根據(jù)控制信號驅(qū)動螺桿(42)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)外筒套管(15)沿圓筒軸向移動，完成工作模式的切換和火焰位置的調(diào)節(jié)。4.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)層圓筒內(nèi)還設(shè)置有M層內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)(20)，相鄰內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)之間、內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒(12)之間形成氣流通道，其中，KMSlOO05.如權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)(20)和外層波浪結(jié)構(gòu)(30)為沿徑向起伏的K個波峰(21)和K個波谷(22)沿周向相間排列而成的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中，2彡K彡1000。6.如權(quán)利要求5所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)(20)為直通道波浪結(jié)構(gòu)，相鄰直通道波浪結(jié)構(gòu)之間、最外層直通道波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒(12)之間形成的氣流通道為直流通道(31); 所述外層波浪結(jié)構(gòu)(30)為旋流波浪結(jié)構(gòu)，相鄰旋流波浪結(jié)構(gòu)之間、最內(nèi)層旋流波浪結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒(12)之間、最外層旋流波浪結(jié)構(gòu)與外層圓筒(11)之間形成的氣流通道為斜流通道(23)，斜流通道(23)由旋流波浪結(jié)構(gòu)的底端向頂端延伸、并與軸向具有一預(yù)設(shè)角度。7.如權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，最內(nèi)層內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)內(nèi)還設(shè)置中心錐體(51)，所述中心錐體出口端為圓錐體，所述內(nèi)層圓筒(12)和中心錐體(51)沿流體出口方向突出于內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)。8.如權(quán)利要求7所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其特征在于，所述內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)還包括支撐圓筒(24)，所述支撐圓筒的頂端與內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)的底端連接，相鄰支撐圓筒之間、最內(nèi)層支撐圓筒與中心錐體(51)之間、最外層支撐圓筒與內(nèi)層圓筒(12)之間形成引流通道，所述引流通道與內(nèi)層波浪結(jié)構(gòu)形成的氣流連通； 所述外層波浪結(jié)構(gòu)還包括支撐圓筒(24)，所述支撐圓筒的頂端與外層波浪結(jié)構(gòu)的底端連接，最內(nèi)層支撐圓筒與內(nèi)層圓筒(12)之間、最外層支撐圓筒與外層圓筒(11)之間形成引流通道，所述引流通道與外層波浪結(jié)構(gòu)形成的氣流通道連通。9.一種噴嘴陣列，其特征在于，包括多個權(quán)利要求1至8中任一項權(quán)利要求所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，其中， 所述噴嘴陣列為圓形陣列，所述圓形陣列包括P圈噴嘴，每圈噴嘴包括Q個噴嘴，其中I彡P(guān)、Q<100;或者， 所述噴嘴陣列為矩形陣列，所述矩形陣列包括P行噴嘴，每行噴嘴包括Q個噴嘴，其中ISPHOO010.—種燃燒器，其特征在于，其包括權(quán)利要求1-8中任一項權(quán)利要求所述的可調(diào)節(jié)噴嘴，或者權(quán)利要求9所述的噴嘴陣列。
【文檔編號】F23R3/38GK105910136SQ201610239565
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】李鋼, 雷志軍, 徐綱, 朱俊強, 徐燕驥
【申請人】中國科學(xué)院工程熱物理研究所