分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒室是工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)三大核心部件之一，其直接決定了燃?xì)廨啓C(jī)的污染物是否滿足環(huán)保法規(guī)的強(qiáng)制要求。工業(yè)重型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室有多種燃燒組織形式，其核心在于將燃料與空氣在諸多限制因素下以恰當(dāng)方式充分燃燒。這里所述的限制因素主要包括通過燃燒室的壓降、燃燒室金屬壁溫、燃燒室出口溫度分布以及燃燒室的振動(dòng)等。就現(xiàn)代工業(yè)重型燃?xì)廨啓C(jī)中的主流燃燒室-環(huán)管型燃燒室而言，燃燒基本發(fā)生在一個(gè)直徑約為400_、長度約為Im的環(huán)管內(nèi)，燃燒室的出口平均溫度在1400?1600°C，遠(yuǎn)高于高溫合金的長期工作溫度(約1000°C );在該種環(huán)境下，在保證冷卻的前提下追求小于1ppm的α)χ、ΝΟ#_放是燃燒室研發(fā)的目標(biāo)與任務(wù)。在工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室發(fā)展的不同階段，不同燃燒技術(shù)分別成為了不同時(shí)代的代表；其基本發(fā)展趨勢(shì)為從單噴嘴發(fā)展至多噴嘴，從擴(kuò)散燃燒發(fā)展至貧預(yù)混燃燒?，F(xiàn)有技術(shù)中，無論采用單噴嘴還是多噴嘴，預(yù)混燃燒還是擴(kuò)散燃燒，其具有共有特征均是燃燒室內(nèi)部存在一個(gè)或多個(gè)火焰面，熱量集中從火焰面中釋放。導(dǎo)致燃燒室內(nèi)部各個(gè)部位熱量釋放不均勻，因此存在著以下幾個(gè)問題:
[0003](I)熱釋放不均勻過程帶來熱斑變化對(duì)火焰筒冷卻的影響，燃燒室冷卻設(shè)計(jì)需要考慮所有熱斑出現(xiàn)位置的冷卻布置，增大冷卻的消耗，不利于燃燒室等級(jí)提高；
[0004](2)熱釋放不均勻?qū)е戮植繜後尫偶?，產(chǎn)生熱聲振蕩。
【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分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)，建立“分布式”火焰，避免熱釋放不均勻所帶來的缺點(diǎn)，有利于抑制氮氧化物生成的速率。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)，包括:主噴嘴、中心值班噴嘴、燃燒室外壁和燃燒端板，所述主噴嘴包括多個(gè)主燃料管，所述燃燒端板固定在所述燃燒室外壁的后端；所述中心值班噴嘴設(shè)置在所述燃燒端板的中心；多個(gè)主燃料管穿過所述燃燒端板，伸入所述燃燒室外壁中，且排列在所述中心值班噴嘴的外側(cè)周圍；所述主燃料管伸入所述燃燒室外壁的部分設(shè)有至少一個(gè)徑向燃料管，且所述徑向燃料管位于所述中心值班噴嘴前端的上游；每個(gè)所述徑向燃料管上設(shè)有主燃料噴孔；所述燃燒端板設(shè)有多個(gè)主空氣進(jìn)口。
[0009]其中，所述中心值班噴嘴包括中心噴嘴外壁、中心燃料管和多個(gè)旋流葉片；所述中心燃料管設(shè)置在所述燃燒端板的中心；所述中心噴嘴外壁設(shè)置在中心燃料管外側(cè)，多個(gè)所述旋流葉片安裝在所述中心燃料管上；所述旋流葉片設(shè)有多個(gè)中心旋流噴孔，所述中心旋流噴孔與所述中心燃料管連通。
[0010]其中，所述主燃料噴孔的孔徑為5?10mm。
[0011]其中，所述徑向燃料管與中心值班噴嘴前端的軸向距離為100?200mm。
[0012]其中，每個(gè)所述主燃料管上的徑向燃料管為兩個(gè)。
[0013]其中，多個(gè)所述旋流葉片沿中心燃料管的周向均勻排列。
[0014]其中，所述旋流葉片固定在中心燃料管的外壁與中心噴嘴外壁的內(nèi)壁之間。
[0015]其中，所述主燃料管均勻排布在所述中心值班噴嘴的周圍。
[0016]其中，每個(gè)所述徑向燃料管上的所述主燃料噴孔為多個(gè)。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型提供的分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置軸向分布的中心值班噴嘴和主噴嘴，建立“分布式”火焰，避免熱釋放不均勻所帶來的缺點(diǎn)，減少因熱釋放不均勻過程帶來的熱斑變化對(duì)火焰筒冷卻的影響，減少冷卻氣的消耗。當(dāng)提高燃燒室等級(jí)時(shí)，由于此燃燒方法熱釋放較為均勻，可以有效抑制熱聲振蕩的產(chǎn)生。同時(shí)，更多的空氣參與燃燒，燃燒較為充分，有利于抑制氮氧化物生成的速率。此外，“分布式”火焰化學(xué)反應(yīng)特征時(shí)間尺度與湍流混合時(shí)間尺度相近，基元反應(yīng)化學(xué)路徑改變，也有利于抑制氮氧化物生成速率。此頭部結(jié)構(gòu)可組合成多種分級(jí)方式，有更廣泛的燃料適應(yīng)范圍。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的剖視圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2的剖視圖。
[0021]圖中，10:中心值班噴嘴；11:主噴嘴；101:中心噴嘴外壁；102:中心燃料管；103:旋流葉片；104:中心連接法蘭；105:前端板；106:分隔擋板；107:中心空氣管；108:小燃料導(dǎo)管；1031:中心旋流噴孔；1041:第一中心燃料通道；1042:第二中心燃料通道；1043:中心空氣通道；1051:前端燃料噴孔；1052:前端空氣噴孔；110:燃燒室外壁；111:主空氣進(jìn)口 ；112:主燃料管；113:徑向燃料管；114:主燃料噴孔；115:燃燒端板。
【具體實(shí)施方式】
[0022]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)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。
[0023]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“前端”指頭部結(jié)構(gòu)燃料出口的一端；“后端”指頭部結(jié)構(gòu)燃料進(jìn)口的一端。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0024]實(shí)施例1:
[0025]參照?qǐng)D1所示，本實(shí)用新型的分布式火焰的燃燒室頭部結(jié)構(gòu)，包括:主噴嘴11、中心值班噴嘴10、燃燒室外壁110和燃燒端板115，主噴嘴11包括多個(gè)主燃料管112。燃燒端板115固定在燃燒室外壁110的后端，燃燒室外壁110和燃燒端板115構(gòu)成一個(gè)前端為敞口的圓筒結(jié)構(gòu)。中心值班噴嘴10設(shè)置在燃燒端板115的中心。多個(gè)主燃料管112的一端均與燃料端板115上的燃料氣通孔連接，另一端均穿過燃燒端板115，伸入燃燒室外壁110中，且均勻地排列在中心值班噴嘴10的外側(cè)周圍，每個(gè)主燃料管112伸入燃燒室外壁110的部分設(shè)有一個(gè)徑向燃料管113，且徑向燃料管113位于中心值班噴嘴10前端的上游。徑向燃料管113沿燃燒室外壁110的徑向延伸，每個(gè)徑向燃料管113上設(shè)有主燃料噴孔114，主燃料噴孔114的個(gè)數(shù)為一個(gè)或者多個(gè)。多個(gè)主燃料噴孔114沿徑向燃料管113的軸向均勻排布。燃燒端板115設(shè)有多個(gè)主空氣進(jìn)口 111，用于通入高速的空氣。
[0026]使用時(shí)，主空氣進(jìn)口 111的速度保持在0.5?0.8Ma之間，保證空氣流動(dòng)的速度遠(yuǎn)大于湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，使燃料空氣在滿足化學(xué)反應(yīng)條件之前進(jìn)入主燃區(qū)，進(jìn)而確保中心值班噴嘴10上游的摻混區(qū)不會(huì)發(fā)生燃燒。中心值班噴嘴10采用徑向分級(jí)方式，而與主噴嘴11組合時(shí)采用軸向分級(jí)方式，同時(shí)通過更改不同燃料噴管的流量可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)主噴嘴11的分級(jí)，具有多種靈活的分級(jí)方式，可以針對(duì)不同應(yīng)用情況，更改燃燒室的工作模式，使整個(gè)燃燒室具有更廣泛的燃料適應(yīng)性及更穩(wěn)定的工作范圍，而主噴嘴11采用高速射流，使得燃料噴管112噴出燃料在點(diǎn)燃前，與高速射流空氣完成摻混，在一定區(qū)域空間內(nèi)形成可燃混合物，中心旋流的預(yù)混火焰為該充滿可燃混合物的空間提供熱量來維持點(diǎn)火所需要的最小能量，最終形成整體火焰，將傳統(tǒng)火焰面轉(zhuǎn)化為分布式火焰，從而避免了由于傳統(tǒng)火焰面的熱釋放不均勻所帶來的冷卻問題及熱聲震蕩問題，同時(shí)分布式火焰的化學(xué)反應(yīng)特征時(shí)間尺度與湍流混合時(shí)間尺度相近，基元反應(yīng)化學(xué)路徑改