一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)境保護(hù)的要求越來越嚴(yán)格，在近年來的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中越來越多地使用預(yù)混燃燒的方式來降低氮氧化物(NOx)的排放。在典型的采用預(yù)混燃燒方式的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)中，一般包含一個(gè)布置在中心的中心噴嘴和多個(gè)均勻地布置在中心噴嘴四周的外圍噴嘴。外圍噴嘴一般采用預(yù)混燃燒模式以減少污染物排放，中心噴嘴采用擴(kuò)散燃燒模式或者預(yù)混燃燒模式，噴嘴下游形成穩(wěn)定的火焰，作為外圍噴嘴生成預(yù)混火焰的火種使用，由此維持預(yù)混燃燒。
[0003]現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室在中心噴嘴下游設(shè)置錐形穩(wěn)焰板，以創(chuàng)造一個(gè)減速擴(kuò)壓區(qū)形成回流區(qū)來穩(wěn)定火焰。然而，錐形穩(wěn)焰板內(nèi)部存在燃燒，錐形穩(wěn)焰板的壁面溫度會(huì)大幅上升，因此需要對(duì)該壁面進(jìn)行冷卻。專利US8113000在錐形穩(wěn)焰板外側(cè)引入冷卻氣對(duì)該壁面進(jìn)行冷卻，當(dāng)燃燒室性能提升時(shí)，錐形穩(wěn)焰板的冷卻氣量會(huì)增加，減少了燃燒用氣體，同時(shí)會(huì)造成頭部流量分配的變化。
[0004]因此，針對(duì)以上不足，本實(shí)用新型提供了一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、可減少冷卻氣消耗及提高燃燒室的態(tài)燃燒穩(wěn)定性的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其包括中心噴嘴、冷卻氣引入單元及多個(gè)外圍噴嘴，中心噴嘴設(shè)置于燃燒室頭部的中軸線上，多個(gè)外圍噴嘴環(huán)形均勻設(shè)置于中心噴嘴外側(cè)，所述中心噴嘴外壁為空心管道，中心噴嘴外壁末端設(shè)置斜孔或斜縫，所述中心噴嘴前端設(shè)置冷卻氣引入單元。
[0009]其中，所述斜孔或斜縫向外傾斜，以噴出向外張開的錐形冷卻氣流。
[0010]其中，所述外圍噴嘴的旋流角大于中心噴嘴的旋流角。
[0011]其中，所述冷卻氣引入單元的前段連通有冷卻氣源，中段為一個(gè)收縮噴管或拉瓦爾噴管，后段與中心噴嘴外壁的空心冷氣管道連通。
[0012]其中，所述冷卻氣引入單元的前段與中段之間還設(shè)置有加壓部件；所述前段與中段內(nèi)的冷卻氣壓比為亞臨界值。
[0013]其中，所述拉瓦爾噴管產(chǎn)生超聲速氣流。
[0014]其中，所述斜孔或斜縫與中心噴嘴中軸線的夾角在20°?45°之間
[0015]其中，所述斜孔孔徑或斜縫寬度范圍是2?5mm。
[0016]其中，噴嘴末端端面的開孔面積或斜縫面積占噴嘴末端端面面積的20 %?50 %。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型提供的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置中，在中心噴嘴前端設(shè)置冷卻氣引入單元，從壓氣機(jī)、燃?jí)焊谆蛘咄獠繗庠匆肷倭坷鋮s氣，經(jīng)進(jìn)入中心噴嘴外壁內(nèi)的空心管道，最終從中心噴嘴外壁末端的斜孔或斜縫噴出，在中心噴嘴下游形成一個(gè)固定角度的錐形冷卻氣流，該氣流代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固體椎板穩(wěn)焰板，可以有效分隔中心噴嘴和外圍噴嘴的氣焰流動(dòng)，在中心噴嘴下游形成一個(gè)擴(kuò)張區(qū)，使中心噴嘴的流動(dòng)減速增壓，形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，增強(qiáng)中心噴嘴的穩(wěn)焰性能；而引入的冷卻氣流向下游流動(dòng)，最終參與燃燒，減少了單純冷卻氣的浪費(fèi)，提高了燃燒室總體性能，此外，采用此結(jié)構(gòu)還節(jié)省了傳統(tǒng)穩(wěn)焰裝置的冷卻設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單緊湊，可提高了燃燒室頭部結(jié)構(gòu)的壽命，增強(qiáng)了內(nèi)外噴嘴的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0019]圖1是包含本實(shí)用新型燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置的燃燒室頭部示意圖；
[0020]圖2是本實(shí)用新型燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置的剖視圖；
[0021]圖3是本實(shí)用新型燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4是將本實(shí)用新型燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置中的收縮噴管替換為拉瓦爾噴管的剖視圖。
[0023]圖中，1:中心噴嘴；2:外圍噴嘴；3沖心噴嘴外壁；4 ;斜縫；5 ;冷卻氣引入單元；6 ;加壓部件；7 ;收縮噴管；8 ;拉瓦爾噴管。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0025]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型提供的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置包括中心噴嘴
1、冷卻氣引入單元5及六個(gè)外圍噴嘴2，中心噴嘴I設(shè)置于燃燒室頭部的中軸線上，六個(gè)外圍噴嘴2環(huán)形均勻設(shè)置于中心噴嘴I外側(cè)，所述中心噴嘴外壁3為空心管道，中心噴嘴外壁3末端設(shè)置斜孔或斜縫4 (空心管道的出口端)，所述中心噴嘴I前端(空心管道的進(jìn)口端)設(shè)置冷卻氣引入單元5。當(dāng)然，上述外圍噴嘴2的數(shù)量根據(jù)實(shí)際需求繞中心噴嘴I可以設(shè)置為四個(gè)或其他數(shù)目。
[0026]具體地，所述冷卻氣引入單元5的前段連通有冷卻氣源，中段為一個(gè)收縮噴管7，后段與中心噴嘴外壁3的空心管道連通；冷卻氣引入單元5的前段與中段之間還設(shè)置有加壓部件6 ;所述前段與中段內(nèi)的冷卻氣壓比為亞臨界值；拉瓦爾噴管8產(chǎn)生超聲速氣流；其中，斜孔或斜縫4向外傾斜，以噴出向外張開的錐形冷卻氣流。
[0027]上述實(shí)施例中，冷卻氣引入單元5可以從燃?jí)焊壮闅饣蛘哂赏獠繗庠垂?yīng)，氣體經(jīng)加壓部件6加壓后，進(jìn)入收縮噴管7，氣流在高壓條件下加速，最終經(jīng)中心噴嘴外壁3的空心管道高速噴出中心噴嘴外壁3末端，該高速氣流由于流動(dòng)速度很高，在化學(xué)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)沖出較遠(yuǎn)的距離，有效分隔中心噴嘴I與外圍噴嘴2的流動(dòng)，在中心噴嘴I下游形成一個(gè)回流區(qū)，增強(qiáng)中心噴嘴I的穩(wěn)焰性能，而該氣流最終會(huì)參與一定距離下游的燃燒反應(yīng)，一方面簡(jiǎn)化穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)的冷卻設(shè)計(jì)，另一方面沒有造成冷卻氣的浪費(fèi)，因此提高了整個(gè)燃燒室的燃燒性能。
[0028]優(yōu)選地，所述外圍噴嘴2的旋流角大于中心噴嘴I的旋流角，外圍噴嘴2噴出的火焰不會(huì)對(duì)噴出中心噴嘴外壁3末端外的冷卻氣造成干擾。
[0029]由于前段與中段內(nèi)的冷卻氣壓比為亞臨界值，從中心噴嘴I末端噴出的氣流流速為亞聲速，盡管速度比較高，但燃燒特性未改變，不會(huì)對(duì)燃燒場(chǎng)有本質(zhì)的影響。
[0030]優(yōu)選地，斜孔或斜縫4與中心噴嘴I中軸線的夾角在20°?45°之間，可以起到較好的穩(wěn)焰效果。
[0031]優(yōu)選地，斜孔孔徑或斜縫4寬度范圍是2?5mm ;噴嘴末端端面的開孔面積或斜縫4面積占噴嘴末端端面面積的20%?50，通過限制斜縫4或斜孔的寬度和面積，可以在以最小的冷氣量達(dá)到需要的穩(wěn)焰效果。
[0032]一般地，所述冷卻氣引入單元5引入的冷卻氣流量占燃燒室總流量的2%?8%，冷卻氣量較低，對(duì)燃燒組織及分配影響較小，可直接應(yīng)用與已經(jīng)設(shè)計(jì)好的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。
[0033]如圖4所示，上述實(shí)施例中的收縮噴管7當(dāng)然也可以替換為拉瓦爾噴管8，通過該拉瓦爾噴管8同樣可以提到噴出空心管道冷卻氣的流速。
[0034]本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置的工作過程如下:該冷卻氣引入單元5可以從燃?jí)焊壮闅饣蛘哂赏獠繗庠垂?yīng)；冷卻氣經(jīng)加壓部件6加壓后，進(jìn)入收縮噴管7或者拉瓦爾噴管8，氣流在高壓條件下加速，最終經(jīng)中心噴嘴外壁3的空心管道高速噴出中心噴嘴外壁3末端，形成錐形穩(wěn)焰氣流，主流氣流分別從中心噴嘴I和外圍噴嘴2進(jìn)入，最終被錐形穩(wěn)焰氣流分隔成內(nèi)外流動(dòng)；其具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:錐形穩(wěn)焰氣流流動(dòng)速度很高，在化學(xué)反應(yīng)時(shí)間內(nèi)沖出較遠(yuǎn)的距離，有效分隔中心噴嘴I與外圍噴嘴2的流動(dòng)，在中心噴嘴I下游形成一個(gè)回流區(qū)，增強(qiáng)中心噴嘴I的穩(wěn)焰性能，而該氣流最終會(huì)參與一定距離下游的燃燒反應(yīng)，一方面簡(jiǎn)化穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)的冷卻設(shè)計(jì)，另一方面沒有造成冷卻氣的浪費(fèi)，因此提高了整個(gè)燃燒室的燃燒性能。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:其包括中心噴嘴、冷卻氣引入單元及多個(gè)外圍噴嘴，中心噴嘴設(shè)置于燃燒室頭部的中軸線上，多個(gè)外圍噴嘴環(huán)形均勻設(shè)置于中心噴嘴外側(cè)，所述中心噴嘴外壁為空心管道，中心噴嘴外壁末端設(shè)置斜孔或斜縫，所述中心噴嘴前端設(shè)置冷卻氣引入單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述斜孔或斜縫向外傾斜，以噴出向外張開的錐形冷卻氣流。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述外圍噴嘴的旋流角大于中心噴嘴的旋流角。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述冷卻氣引入單元的前段連通有冷卻氣源，中段為一個(gè)收縮噴管或拉瓦爾噴管，后段與中心噴嘴外壁的空心冷氣管道連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述冷卻氣引入單元的前段與中段之間還設(shè)置有加壓部件；所述前段與中段內(nèi)的冷卻氣壓比為亞臨界值。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述拉瓦爾噴管產(chǎn)生超聲速氣流。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述斜孔或斜縫與中心噴嘴中軸線的夾角在20°?45°之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:所述斜孔孔徑或斜縫寬度范圍是2?5mm。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置，其特征在于:噴嘴末端端面的開孔面積或斜縫面積占噴嘴末端端面面積的20 %?50 %。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置。該燃燒室冷卻氣穩(wěn)焰裝置包括中心噴嘴、冷卻氣引入單元及多個(gè)外圍噴嘴，在中心噴嘴前端設(shè)置冷卻氣引入單元，從壓氣機(jī)、燃?jí)焊谆蛘咄獠繗庠匆肷倭坷鋮s氣，經(jīng)進(jìn)入中心噴嘴外壁內(nèi)的空心管道，最終從中心噴嘴外壁末端的斜孔或斜縫噴出，在中心噴嘴下游形成一個(gè)固定角度的錐形冷卻氣流，該氣流代替?zhèn)鹘y(tǒng)的固體椎板穩(wěn)焰板，可以有效分隔中心噴嘴和外圍噴嘴的氣焰流動(dòng)，在中心噴嘴下游形成一個(gè)擴(kuò)張區(qū)，使中心噴嘴的流動(dòng)減速增壓，形成一個(gè)穩(wěn)定的回流區(qū)，增強(qiáng)中心噴嘴的穩(wěn)焰性能；而引入的冷卻氣流向下游流動(dòng)，最終參與燃燒，減少了單純冷卻氣的浪費(fèi)，提高了燃燒室總體性能。
【IPC分類】F23R3/18, F23R3/38, F23R3/12
【公開號(hào)】CN204717742
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520190932
【發(fā)明人】李珊珊, 方子文, 呂煊
【申請(qǐng)人】北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日