CN101625130A - 无焰燃烧组织结构及实现该结构的无焰燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，该结构在筒形燃烧室的一端环形均匀布置多个同轴射流喷嘴，且在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置筒形回流结构，筒形燃烧室中无二次空气参与燃烧，参与反应的空气从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入，利用环形均匀布置的喷嘴与中心布置的筒形回流结构之间的位置关系，形成大量的回流高温烟气与新鲜空气掺混，提高空气的温度并且对空气进行稀释，该经稀释的高温空气遇到燃料发生自燃，形成高度分散反应区，在燃气轮机燃烧室中实现无焰燃烧。本发明同时公开了一种实现无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室。本发明实现无焰燃烧，达到了燃气轮机燃烧室的极低污染排放与稳定燃烧。

Description

无焰燃烧组织结构及实现该结构的无焰燃烧室

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，以及实现该无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室。

背景技术

目前我国以煤为主的能源结构所带来的环保问题已经面临越来越大的国际压力，急需洁净煤技术的突破和创新。以先进燃气轮机为核心的整体煤气化联合循环(IGCC)、煤炭联产***、煤直接制氢发电***等高效热-功转换过程由于在效率、经济竞争力、污染物排放控制、尤其在CO₂减排等多方面的巨大发展潜力，是未来主流发电技术的重要组成部分。这些***中动力生产核心单元——燃气轮机的燃料均为中低热值富氢燃料，因此发展针对富氢燃料的超低污染燃烧技术是以燃气轮机为核心的先进动力循环应用的基础技术之一。

目前燃气轮机低NO_X燃烧技术主要包括稀释扩散燃烧、贫燃料预混、富态-急冷-贫态(Rich-burn，Quick-quench，Lean burn，RQL)燃烧、催化燃烧等。

稀释扩散燃烧技术是广泛应用于重型燃气轮机的针对中低热值富氢燃料的低NO_X燃烧技术。其特点就是采用惰性气体稀释富氢燃料，降低燃料热值；或稀释空气，降低燃烧时的氧浓度，达到降低扩散燃烧绝热火焰温度来降低NO_X排放的目的。在IGCC***中，采用空分产生的高压N₂作为富氢燃料的稀释剂具有节省投资、回收压力势能的特点。GE公司中低热值燃料气扩散稀释燃烧室能够使用的燃料气的热值范围从5MJ/Nm³到12MJ/Nm³，NO_X排放水平普遍降低到40ppm(@15％O₂)以下，个别采用多喷嘴低噪声燃烧室(Multi nozzle quiet combustor，MNQC)的机型甚至低于10ppm(@15％O₂)。但该技术很难获得极低的NO_X排放，因为过量稀释会导致燃烧不稳定、燃烧室的CO和UHC排放增加，燃烧效率下降，如采用值班稳燃技术，又增加了NO_X排放，故稀释扩散燃烧技术很难达到下一代燃气轮机进一步降低NO_X排放到3ppm的要求。

贫燃料预混技术已经在燃烧天然气的燃气轮机上得到了成功应用，如GE公司的F级和H级重型燃气轮机，当前的NO_X排放水平可达到25ppm(@15％O₂)，个别机型低于10ppm(@15％O₂)。该技术存在的一个问题就是容易产生热声振荡和回火。为了获得极低的NO_X排放，就需要使燃料在更贫的条件下燃烧，而这样会更进一步增强振荡燃烧。对于富氢燃料由于含有大量的H₂，H₂的高活性和高火焰传播速度会使回火和热声振荡问题更加严重。因此现有的燃烧富氢燃料的商用燃气轮机均未采用贫燃料预混技术。

RQL燃烧技术最初是为了降低含氮(如NH₃)燃料的NO_X排放而提出的，其特点是燃烧分为两个区进行，在富燃料区燃料中的氮大部分被转化为N₂而不是NO，然后用空气急冷，形成贫预混燃烧。近几年来，该技术的概念被进一步发展为双区燃烧模型，燃料分别进入两区，其中的点火区位于主燃区旁边，不随负荷变动，成为稳定点火源。基于这种概念的燃烧室有TVC(Trap Vortex Combustor)，AVC(Advanced Vortex Combustor)等，这类燃烧技术的特点是火焰稳定，适应较大的负荷变动，NO_X也可降到10ppm以下，但是目前仍处于研究阶段。

催化燃烧目前也仍然处于研究阶段，存在燃烧室结构过于复杂和可靠性差的问题。这种技术使得化学反应可以在很低的温度下进行，因此避免了高温区，可以保证非常低的NO_X排放水平。这种方法的主要缺点就是在高温条件下催化剂和有效反应面的寿命有限，并且它们价格昂贵。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于针对现有中低热值富氢燃料低NO_X燃烧技术的不足，提供一种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，以及实现该无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室，以实现无焰燃烧，达到燃气轮机燃烧室的极低污染排放与稳定燃烧。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，该结构在筒形燃烧室的一端环形均匀布置多个同轴射流喷嘴，且在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置筒形回流结构，筒形燃烧室中无二次空气参与燃烧，参与反应的空气从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入，利用环形均匀布置的喷嘴与中心布置的筒形回流结构之间的位置关系，形成大量的回流高温烟气与新鲜空气掺混，提高空气的温度并且对空气进行稀释，该经稀释的高温空气遇到燃料发生自燃，形成高度分散反应区，在燃气轮机燃烧室中实现无焰燃烧。

上述方案中，空气与燃料通过多个同轴射流喷嘴高速射入燃烧室中，不采用空气旋流器与燃料旋流器，保证射流穿透深度，使反应物高速射流入筒形燃烧室的燃烧区域。

上述方案中，利用环形均匀布置的喷嘴与筒形回流结构之间的相对位置关系，反应结束后高温烟气沿筒形燃烧室的中心线回流，并且在空气进入筒形燃烧室空气入口附近沿径向向外扩散，与反应物发生掺混。

上述方案中，由于筒形回流结构存在，火焰稳定在距离喷嘴一定距离的区域，具体距离大小取决于射流速度以及燃料气的层流火焰传播速度。

上述方案中，火焰区域为整体式分布火焰，不存在明显火焰锋面，没有明显高温区域，不需要采取二次空气的设计，参与反应的空气全部从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入。

本发明还提供了一种实现无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室，该无焰燃烧室包括：

位于该无焰燃烧室一端用于提供燃料的可拆卸的燃料气室；

与该燃料气室固定连接的空气气室；

末端位于燃料气室，前端位于筒形燃烧室，且贯穿该空气气室、环形均匀布置的多个同轴射流喷嘴；

在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置的筒形回流结构；

与该空气气室固定连接的筒形燃烧室；

用于设计空气掺混孔，研究掺混空气对于出口流场的影响，并与该筒形燃烧室固定连接的尾部掺混段。

上述方案中，所述筒形燃烧室采用双层火焰筒结构，该双层火焰筒结构内部为反应区，两层之间为空气通道，起冷却作用。

上述方案中，所述筒形回流结构可更换，用以控制筒形燃烧室内回流量以及回流区域大小。

上述方案中，所述同轴射流喷嘴为12个，内径等于12mm，均匀分布在筒形回流结构周围，安放位置在筒形燃烧室一端，距离筒形燃烧室中心线38mm处。

上述方案中，所述同轴射流喷嘴为预混喷嘴或扩散喷嘴，预混喷嘴头部封闭长管壁面开孔，燃料气在空气气室与空气掺混；扩散喷嘴为同轴射流形式，头部开孔长管壁面封闭，头部留5mm与射流空气掺混然后高速进入筒形燃烧室。

上述方案中，所述筒形回流结构可更换，利用筒形燃烧室的火焰筒盖板与空气气室之间的间隙固定，无需焊接，该筒形回流结构头部回流区域内径Φ50mm，长度分别为30mm、50mm、70mm。

上述方案中，空气从筒形燃烧室后部通过四个孔进入双层火焰筒结构之间，经过双层火焰筒结构内外壁之间的火焰筒区域后通过槽型结构进入空气室，然后通过环形孔板对伸入空气室中的头部回流区结构进行冲击冷却，通过空气喷嘴进入筒形燃烧室。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提出了在筒形燃烧室入口周围均布喷嘴、燃烧室头部安置中心筒状回流区的燃烧组织结构，并且提出模型燃烧室加以结构实现。模型燃烧室除可更换头部回流区域结构外，火焰筒中间部分使用双层火焰筒结构并利用逆流空气加以冷却，燃料喷嘴采用扩散/预混可更换喷嘴结构。通过该组织结构及实现该结构的燃烧室，有效的实现无焰燃烧，从而达到燃气轮机燃烧室的极低污染排放与稳定燃烧。

2、本发明为燃气轮机燃烧室中低热值富氢燃料的燃烧提出了有效的解决方案，具有高稳定性，极低污染的特点。同时避免了目前主流低污染燃烧方式应用在中低热值富氢燃料上的不足，是一种新型的燃烧室的燃烧组织形式及其结构实现。

3、本发明由于采用高射流速度，因此避免了预混燃烧的回火问题；由于采用整体式燃烧，也避免了热声振荡问题。

附图说明

图1是流体在模型燃烧室中的流动过程示意图；

图2是无焰燃烧室三维半剖视图；

图3是无焰模型燃烧室后部视图；

图4是可更换头部回流结构的结构示意图；

图5是空气气室结构示意图；

图6是燃料气气室结构示意图；

图7是可更换燃料喷嘴结构的示意图；

图8是本发明扩散方案计算结构图；

图9是本发明预混方案计算结构图；

图10是本发明扩散喷嘴沿轴向速度分布图；

图11是本发明预混喷嘴沿轴向速度分布图；

图12是本发明高温烟气回流情况头部温度染色迹线分布图；

图13是扩散喷嘴结构温度分布截面分布图；

图14是预混喷嘴结构温度分布截面分布图。

具体实施方式

首先，对无焰燃烧进行详细介绍。

无焰燃烧是一种兴起于90年代的，在高温、低氧浓度、低燃料空气当量比条件下产生不可见火焰的燃烧技术。这种技术是采用大量回流的高温烟气与新鲜的空气掺混，一方面要提高空气的温度使之超过燃料的自点燃温度，另一方面达到稀释氧化剂、降低氧浓度的目的，这种经过稀释的高温空气遇到燃料后使燃料发生自燃。由于这时燃烧反应是在一定的空间范围内同时发生的，形成高度分散的反应区，不存在象扩散燃烧或者预混燃烧那样明显的火焰锋面。虽然与烟气掺混后的空气温度很高，但是由于稀释后氧气浓度很低，因此得到的火焰温度很低。只要通过调整烟气的回流比使得火焰温度低于1800K，就可以获得极低的NO_X排放。

采用无焰燃烧技术时，可以使得燃料和空气分别供入燃烧室，并且可以采用很高的燃料射流速度，因此不会发生回火；在无焰燃烧形成的这种高度分散反应区内不存在火焰传播过程，因此几乎不会发生热声振荡问题。无焰燃烧的这些特点特别适合于燃烧富氢燃料，不但可以获得很低的NO_X排放，还可以解决回火和热声振荡问题。

无焰燃烧还具有高度火焰稳定性，不需要采用旋流器或者钝体等稳焰技术，即使在很低的O₂浓度和当量比条件下也可以稳定燃烧。此外，无焰燃烧还具有很高的燃烧效率，这又使得无焰燃烧也可以应用于极低热值的燃料，解决火焰稳定和燃烧效率低等问题。

相比于背景部分提到的燃烧技术，无焰燃烧技术在富氢燃料燃烧上有如下的优势：

1、不需要额外的辅助设备或者其他供给(催化燃烧或稀释燃烧)，这样燃烧室有更高的可靠性。

2、与分级燃烧相比，实现无焰燃烧技术的结构简单，而且NO_X排放在更低的水平，原因在于无焰燃烧技术只有一个简单的利用流动空气燃烧区域，并没有产生大量NO_x的值班预混火焰

3、拥有更好的安全性，避免了回火与热声振荡问题(贫预混燃烧)。

4、不需要在物理结构上分成富-贫两个区(RQL)，它也不需要专门冷却。

为了达到上述目的，形成无焰燃烧，本发明提出了通过在筒形燃烧室布置喷嘴的一端增加回流区域结构，在该回流区域结构周围均匀布置同轴射流喷嘴，形成高温烟气内部中心回流，使高温烟气与未燃新鲜产物相互掺混，形成无焰燃烧的燃烧组织结构。

本发明提供的这种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，在筒形燃烧室的一端环形均匀布置多个同轴射流喷嘴，且在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置筒形回流结构，筒形燃烧室中无二次空气参与燃烧，参与反应的空气从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入，利用环形均匀布置的喷嘴与中心布置的筒形回流结构之间的位置关系，形成大量的回流高温烟气与新鲜空气掺混，提高空气的温度并且对空气进行稀释，该经稀释的高温空气遇到燃料发生自燃，形成高度分散反应区，在燃气轮机燃烧室中实现无焰燃烧。

在本发明提供的这种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构中，空气与燃料通过多个同轴射流喷嘴高速射入燃烧室中，不采用空气旋流器与燃料旋流器，保证射流穿透深度，使反应物高速射流入筒形燃烧室的燃烧区域。

在本发明提供的这种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构中，利用环形均匀布置的喷嘴与筒形回流结构之间的相对位置关系，反应结束后高温烟气沿筒形燃烧室的中心线回流，并且在空气进入筒形燃烧室空气入口附近沿径向向外扩散，与反应物发生掺混。

在本发明提供的这种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构中，由于筒形回流结构存在，火焰稳定在距离喷嘴一定距离的区域，具体距离大小取决于射流速度以及燃料气的层流火焰传播速度。

在本发明提供的这种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构中，火焰区域为整体式分布火焰，不存在明显火焰锋面，没有明显高温区域，不需要采取二次空气的设计，参与反应的空气全部从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入。

本发明还提供了一种实现上述无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室，该无焰燃烧室包括：

位于该无焰燃烧室一端用于提供燃料的可拆卸的燃料气室；

与该燃料气室固定连接的空气气室；

末端位于燃料气室，前端位于筒形燃烧室，且贯穿该空气气室、环形均匀布置的多个同轴射流喷嘴；

在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置的筒形回流结构；

与该空气气室固定连接的筒形燃烧室；

用于设计空气掺混孔，研究掺混空气对于出口流场的影响，并与该筒形燃烧室固定连接的尾部掺混段。

该无焰燃烧室考虑了与其他燃气轮机进行配合的情况，空气从筒形燃烧室后部通过四个孔进入双层火焰筒结构之间，经过双层内外壁之间的火焰筒区域后通过槽型结构进入空气室，然后通过环形孔板对伸入空气室中的头部回流区结构进行冲击冷却，通过空气喷嘴进入筒形燃烧室。该逆流式空气的作用主要包括：1)对主燃区进行冷却；2)使进入空气室内空气流场更为均匀。

空气气室中安置环形孔板，从套管中进入的空气穿过空气气室头部孔板，在空气气室中穿过环形孔板对伸入空气气室中的头部回流区结构进行冲击冷却。

所述筒形燃烧室采用双层火焰筒结构(该双层火焰筒结构也可以称为双层火焰筒结构)，该双层火焰筒结构内部为反应区，两层之间为空气通道，起冷却作用。双层火焰筒结构中，外层套管的内径为146mm，内层套管的内径为100mm。所述同轴射流喷嘴一般为12个，也可以为多个。同轴射流喷嘴的内径等于12mm，均匀分布在筒形回流结构周围，安放位置在筒形燃烧室一端，距离筒形燃烧室中心线38mm处。该同轴射流喷嘴可以为预混喷嘴或扩散喷嘴，预混喷嘴头部封闭长管壁面开孔，燃料气在空气气室与空气掺混；扩散喷嘴为同轴射流形式，头部开孔长管壁面封闭，头部留5mm与射流空气掺混然后高速进入筒形燃烧室。

在筒形燃烧室内，空气通过环布12个喷管高速射入筒形燃烧室中，火焰筒头部中心是一个筒形回流区域结构，由于筒形回流区域的存在，反应产物从中心回流，在喷嘴附近掺混入未燃反应物中，使其达到燃料自点火温度。稀释高温的反应物经过燃料的自点火延迟时间后，在燃烧室后部形成无明显火焰锋面的均匀布置式燃烧。

所述筒形回流结构可更换，用以控制筒形燃烧室内回流量以及回流区域大小，不同长度的头部回流区结构可以改变回流掺混量，从而在控制回流区的大小。该筒形回流结构利用筒形燃烧室的火焰筒盖板与空气气室之间的间隙固定，无需焊接，该筒形回流结构头部回流区域内径Φ50mm，长度分别为30mm、50mm、70mm。

燃料喷嘴可以更换，从而分别进行喷嘴出口处燃料与空气均匀掺混(预混燃烧)，燃料与空气部分掺混(扩散燃烧)在主反应区内不同的无焰燃烧实验。

以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是流体在模型燃烧室中的流动过程示意图。5为筒形燃烧室的火焰筒轮廓，与传统火焰筒不同的是，头部存在筒形回流区域结构，喷嘴环形均匀布置在头部筒形回流区域周围。1为空气流动轨迹，逆流空气首先对燃烧室壁面进行冷却后进入火焰筒；2为燃料流动轨迹，燃料与空气在同一位置进入火焰筒，燃料与空气进入火焰筒的方式可以用预混方式，可以采用扩散方式，这些均对无焰燃烧组织结构无影响。3为燃烧室内主流燃气的流动轨迹，4为回流燃气的流动轨迹，回流燃气在入口附近处掺混轨迹3中，形成高温的贫燃料的混合气，经过一段距离后，在4轨迹的开端形成无焰燃烧。

图2为无焰燃烧室三维半剖示意图。模型燃烧室主要由四个部分组成：8为可拆卸燃料气室；7为空气气室，23燃料喷嘴穿过8进入7中；6为火焰筒部分，空气通过火焰筒部分6的双层火焰筒结构进入空气气室7中，然后在进入火焰筒部分6的内层套管中；9为掺混段，设计空气掺混孔，可以研究掺混空气对于出口流场的影响。

图3为无焰模型燃烧室后部视图，火焰筒由三个部分组成，11为外层管壁，内径为146mm；12为内层管壁，内径为100mm；13为火焰筒头部盖板；空气从标号10所示的4个孔中进入筒形燃烧室，孔直径Φ10mm。

图4为可更换头部回流结构的结构示意图。14为筒形回流结构。筒形回流结构14可以更换，长度分别为30mm，50mm，70mm。筒形回流结构14被火焰筒头部盖板13与空气气室头部盖板15夹在中间，不采用焊接工艺。

图5为空气气室的结构示意图，空气气室采用不锈钢材料，氩弧焊接。空气气室由空气气室头部盖板15、空气气室后部盖板16、空气气室外壁17、冲击冷却孔板18与空气喷嘴19组成。空气从空气气室头部盖板15进入后，通过孔板18对筒形回流结构14进行冲击冷却，然后通过空气喷嘴19进入火焰筒部分6中。

图6为燃料气室的结构示意图，燃料气室主要由燃料气室盖板21，燃料气室外壁面20，燃料气室内壁面22组成。其中，燃料气室外壁面20上开有6个螺纹孔，用来与空气气室7固定，整个燃料气室可以拆卸更换。

图7为可更换喷嘴结构的示意图，23为可更换燃料喷嘴。如果采用扩散方案，喷嘴23的长管壁面封闭，头部开孔；如果采用预混方案，喷嘴23的长管壁面开一系列小孔，头部封死。这样燃料在空气气室7中与空气提前混合，空气气室7实际上就变成了预混气室。

应用本发明方法的无焰燃烧CFD模拟结果：为了检验该发明的设计成果，分别对该燃烧室在扩散与预混两种工况进行了数值模拟，为了节约计算成本，计算无焰燃烧室的1/12，采用周期性边界条件，这样仍然可以模拟整个燃烧室的工作情况。

图8、图9分别是本发明扩散结构、预混结构的计算结构示意图。24为燃料气入口，25为空气入口，27为预混气入口，26与28为计算域。计算域26与28的侧壁面采用周期性边界条件。数值模拟与本发明尺寸结构比例为1∶1。

图10、图11分别为两种喷嘴情况下轴向速度分布等值线剖面图，可以看到，由于头部回流结构的存在，中心产生了明显的回流区域，在这个区域中，高温烟气回流到喷嘴附近，与未燃的新鲜产物相互掺混达到着火温度从而实现无焰燃烧。

图12是本发明高温烟气回流情况头部温度染色迹线分布图，用于表面为喷嘴附近的流体迹线分布，可以看到烟气回流在喷嘴出口附近与未燃的混合物发生了掺混现象，这说明，本发明提出的结构可以有效的实现无焰燃烧。

图13、图14为两种喷嘴方案下的轴向温度分布剖面图。可以看到，温度分布与扩散燃烧预混燃烧明显不同，火焰产生了抬升现象，并且形成了整体式火焰，最高温度也有所下降。

本发明还计算了污染物的情况，经过计算，不论扩散喷嘴方案，预混喷嘴方案，NO_X排放均在10ppm以下，低于扩散燃烧形式。同时由于高射流速度，也避免了预混燃烧的回火问题；由于是整体式燃烧，也避免了热声振荡问题。

综上所述，本发明为燃气轮机燃烧室中低热值富氢燃料的燃烧提出了有效的解决方案，具有高稳定性，极低污染的特点。同时避免了目前主流低污染燃烧方式应用在中低热值富氢燃料上的不足，是一种新型的燃烧室的燃烧组织结构及其结构实现。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1、一种应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，其特征在于，该结构在筒形燃烧室的一端环形均匀布置多个同轴射流喷嘴，且在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置筒形回流结构，筒形燃烧室中无二次空气参与燃烧，参与反应的空气从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入，利用环形均匀布置的喷嘴与中心布置的筒形回流结构之间的位置关系，形成大量的回流高温烟气与新鲜空气掺混，提高空气的温度并且对空气进行稀释，该经稀释的高温空气遇到燃料发生自燃，形成高度分散反应区，在燃气轮机燃烧室中实现无焰燃烧。

2、根据权利要求1所述的应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，其特征在于，空气与燃料通过多个同轴射流喷嘴高速射入燃烧室中，不采用空气旋流器与燃料旋流器，保证射流穿透深度，使反应物高速射流入筒形燃烧室的燃烧区域。

3、根据权利要求1所述的应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，其特征在于，利用环形均匀布置的喷嘴与筒形回流结构之间的相对位置关系，反应结束后高温烟气沿筒形燃烧室的中心线回流，并且在空气进入筒形燃烧室空气入口附近沿径向向外扩散，与反应物发生掺混。

4、根据权利要求1所述的应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，其特征在于，由于筒形回流结构存在，火焰稳定在距离喷嘴一定距离的区域，具体距离大小取决于射流速度以及燃料气的层流火焰传播速度。

5、根据权利要求1所述的应用于燃气轮机燃烧室的无焰燃烧组织结构，其特征在于，火焰区域为整体式分布火焰，不存在明显火焰锋面，没有明显高温区域，不需要采取二次空气的设计，参与反应的空气全部从筒形燃烧室布置射流喷嘴的一端进入。

6、一种实现权利要求1所述无焰燃烧组织结构的无焰燃烧室，其特征在于，该无焰燃烧室包括：

位于该无焰燃烧室一端用于提供燃料的可拆卸的燃料气室；

与该燃料气室固定连接的空气气室；

末端位于燃料气室，前端位于筒形燃烧室，且贯穿该空气气室、环形均匀布置的多个同轴射流喷嘴；

在该环形均匀布置的多个射流喷嘴的中心布置的筒形回流结构；

与该空气气室固定连接的筒形燃烧室；

用于设计空气掺混孔，研究掺混空气对于出口流场的影响，并与该筒形燃烧室固定连接的尾部掺混段。

7、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，所述筒形燃烧室采用双层火焰筒结构，该双层火焰筒结构内部为反应区，两层之间为空气通道，起冷却作用。

8、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，所述筒形回流结构可更换，用以控制筒形燃烧室内回流量以及回流区域大小。

9、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，所述同轴射流喷嘴为12个，内径等于12mm，均匀分布在筒形回流结构周围，安放位置在筒形燃烧室一端，距离筒形燃烧室中心线38mm处。

10、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，所述同轴射流喷嘴为预混喷嘴或扩散喷嘴，预混喷嘴头部封闭长管壁面开孔，燃料气在空气气室与空气掺混；扩散喷嘴为同轴射流形式，头部开孔长管壁面封闭，头部留5mm与射流空气掺混然后高速进入筒形燃烧室。

11、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，所述筒形回流结构可更换，利用筒形燃烧室的火焰筒盖板与空气气室之间的间隙固定，无需焊接，该筒形回流结构头部回流区域内径Φ50mm，长度分别为30mm、50mm、70mm。

12、根据权利要求6所述的无焰燃烧室，其特征在于，空气从筒形燃烧室后部通过四个孔进入双层火焰筒结构之间，经过双层火焰筒结构内外壁之间的火焰筒区域后通过槽型结构进入空气室，然后通过环形孔板对伸入空气室中的头部回流区结构进行冲击冷却，通过空气喷嘴进入筒形燃烧室。

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