CN1417521A - 钝体－龙卷组合旋流燃烧器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钝体－龙卷组合旋流燃烧器，包括有钝体旋涡发生器、龙卷旋风发生器、燃料供应***，其中，龙卷旋风发生器和钝体旋涡发生器组装在一起。从预混气管供入的燃料或者燃料－空气混合物在进入到沙丘钝体内腔中后经预混气通过孔进入到旋涡区中，并通过旋风管旋转喷出，所述的龙卷旋风发生器由龙卷旋流器及旋风管组成，龙卷旋流器一端封闭，一端开放，旋风管连接在龙卷旋流器的开口端。燃料供应***经管道将燃料或燃料——空气混合物供入钝体旋涡区和龙卷旋风***区中。本发明的燃烧器燃烧速度高、燃烧效率高、具有宽阔的贫富油熄火边界，并且适用范围广泛。

Description

钝体——龙卷组合旋流燃烧器
                       技术领域
本发明涉及一种燃烧器，特别涉及在燃气轮机燃烧及锅炉燃烧的一种钝体——龙卷组合旋流燃烧器。
                       背景技术
在现行的燃气轮机燃烧室及锅炉中使用最多的旋涡发生器有二类：轴流旋流器及钝体旋涡发生器。燃烧过程依赖旋涡发生器的旋涡稳定火焰并依靠湍流掺混过程增强燃烧速度和强度。钝体旋涡发生器性能最优秀的技术之一是沙丘驻涡火焰稳定器，它具有优秀的贫油稳定边界及极小的阻力。但它仍然依靠湍流掺混，燃烧速度和其它钝体稳定器类似，各种轴流旋流器在燃烧速度上也达不到强旋高速燃烧的要求。
为了克服上述的缺陷，本发明的钝体——龙卷组合旋流燃烧器则可获得高燃烧速度、高燃烧效率、宽阔的贫富油熄火特性及小阻力特性。
                       发明内容
本发明的目的是提供一种组合方式的旋流燃烧器，该燃烧器具有高燃烧速度(或称为高热容强度)、高燃烧效率、宽阔的贫富油熄火边界。适用于多种类型的燃气轮机主燃烧室及复燃燃烧室，在低压、缺氧、气流高速等恶劣条件下，其优点更为突出。在燃油或燃气锅炉及煤粉锅炉中也能大幅度提高燃烧效率的钝体——龙卷组合旋流燃烧器。
为了实现上述的目的，本发明的一种钝体——龙卷组合旋流燃烧器，包括有钝体旋涡发生器、龙卷旋风发生器、燃料供应***。龙卷旋风发生器2安装在钝体旋涡发生器1内的隔板6上，隔板6上设有预混气通孔8，从预混气管3供入的燃料或者燃料——空气混合物在进入到沙丘钝体内腔5中后经预混气通过通孔8进入到旋涡区9中，并通过旋风管10旋转喷出，所述的龙卷旋风发生器2由龙卷旋流器7及旋风管10组成，龙卷旋流器7可由导流叶片12构成，龙卷旋流器7一端封闭，一端开放，旋风管10连接在龙卷旋流器7的开口端；燃料供应***经管道将燃料或燃料——空气混合物供入钝体旋涡区9和龙卷旋风***区11中。
所述的燃烧器，钝体旋涡发生器1与龙卷旋风发生器2组装在一起。
所述的燃烧器，龙卷旋风发生器2装在钝体旋涡发生器1内部，旋风管10安装在钝体旋涡发生器1的旋涡区9内。
所述的燃烧器，龙卷旋风发生器2可组装在钝体旋涡发生器1的前部，当龙卷旋风发生器2装在钝体旋涡发生器1之前时，钝体旋涡发生器1可置于旋风管10出口处。
所述的燃烧器，龙卷旋风发生器2可组装在钝体旋涡发生器1的前部，当龙卷旋风发生器2装在钝体旋涡发生器1之前时，钝体旋涡发生器1也可置于旋风管10中部区域。
所述的燃烧器，钝体旋涡发生器1可采用沙丘驻涡稳定器4、或截锥体钝体旋涡发生器22、或V型槽钝体旋涡发生器23、或任意曲线外型钝体。
所述的燃烧器，旋风管10可采用沿轴向均匀的直径管、或采用扩张锥管、或采用扩张喇叭曲线管。
所述的燃烧器，龙卷旋流器7也可由环柱体13及切向槽14构成。
所述的燃烧器，燃料可在V型槽23前部喷入外流，然后流到钝体旋涡区9及龙卷旋风***进行燃烧。
所述的燃烧器，燃料供应***油气的预混可采用压力气体与燃料喷入预混腔中掺混的方式。
本发明的优点是：燃烧速度高、燃烧效率高、具有宽阔的贫富油熄火边界，并且适用范围广。
                       附图说明
图1是本发明的结构剖视图。
图2是本发明结构的俯视图。
图3是本发明的另一具体实施方式的剖视图。
图4是本发明的另一具体实施方式的剖视图。
图5是龙卷旋流器的A-A剖视图。
图6是龙卷旋流器的另一具体实施方式的A-A剖视图。
图7是旋风管为扩张锥管的剖视图。
图8是旋风管为扩张喇叭管的剖视图。
图9是图3及图4的A-A剖视图。
在图中：1.钝体旋涡发生器    2.龙卷旋风发生器    3.预混气管4.沙丘驻涡稳定器    5.沙丘钝体内腔    6.隔板    7.龙卷旋流器8.预混气通孔    9.旋涡区    10.旋风管    11.龙卷旋风区12.导流叶片    13.环柱体    14.切向槽    15.压力气套管16.压力气进气孔    17.燃油套管    18.燃油引入孔    19.预混管套组    20.压力气出气孔    21.燃油出孔    22.截锥体钝体旋涡发生器    23.V型槽钝体旋涡发生器
                     具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
请参见图1所示，本发明的钝体——龙卷组合旋流燃烧器，由钝体旋涡发生器、龙卷旋风发生器和燃料供应***三部分组成。龙卷旋风发生器2安装在钝体旋涡发生器1内的隔板6上，隔板6上设有预混气通孔8，从预混气管3供入的燃料或者燃料——空气混合物在进入到沙丘钝体内腔5中后经预混气通过通孔8进入到旋涡区9中并通过旋风管10旋转喷出，所述的龙卷旋风发生器2由龙卷旋流器7及旋风管10组成，龙卷旋流器7可由导流叶片12构成，龙卷旋流器7一端封闭，一端开放，旋风管10连接在龙卷旋流器7的开口端。燃料供应***经管道将燃料或燃料——空气混合物供入钝体旋涡区9和龙卷旋风***区11中。
下面分别叙述如下：
一、钝体旋涡发生器：
现行燃烧***中采用的各种类型的钝体旋涡发生器均可用于钝体——龙卷组合旋流燃烧器中的钝体旋涡发生器1。例如，沙丘驻涡火焰稳定器组合旋流燃烧器(图1所示)、轴对称截锥体组合旋流燃烧器(图3所示)及V型槽组合旋流燃烧器(图4所示)中的钝体旋涡发生器1。钝体旋涡发生器1产生的旋涡用于稳定火焰并引燃龙卷旋风中的燃料。
二、龙卷旋风发生器：
龙卷旋风发生器2由龙卷旋流器7及旋风管10二部分组成，龙卷旋流器7可由导流叶片12构成，也可由环柱体13上的切向槽14构成，槽14的数目或导流叶片12的数目不限。龙卷旋流器7一端封闭，一端开放。旋风管10连接在龙卷旋流器7的开口端。旋风管10沿轴向可呈均匀直径、扩张锥管或扩张喇叭曲线管，管的长度不限，但应与钝体连接在一起并视具体情况调整其长度及扩张度，使钝体旋涡与龙卷旋风能贴合在一起。
钝体旋涡发生器1与龙卷旋风发生器2必须组装在一起。龙卷旋风发生器2可组装在钝体旋涡发生器1的内部，也可组装在其前部。当龙卷旋风发生器2装在钝体旋涡发生器1之前时，钝体旋涡发生器1可置于旋风管10出口处。也可置于旋风管10中部区域。
三、燃料供应***：
燃料供应***必须保证将燃料或燃料——空气混合物供入钝体旋涡区9、龙卷旋风***区11中。
图1所示的沙丘——龙卷组合旋流燃烧器使用燃料——空气预混气由预混气管3导入沙丘钝体内腔5中，该内腔5由沙丘驻涡稳定器4及隔板6组成，龙卷旋风发生器2置于该内腔5中。预混气可通过隔板6上的预混气通孔8喷入钝体后的旋涡区9中。预混气同时经过龙卷旋风发生器2的槽道在旋风管10中旋转喷出。沙丘的前方可放置燃料喷嘴，将燃料直接喷入前方来流之中。
图3所示的轴对称截锥——龙卷组合旋流燃烧器中，雾化用压力气管套15、燃油管套17、预混管套19组装在旋风管10上。来自压力管套15的空气及来自燃油管套17的燃油在预混管19中掺混后，一路经预混气通孔8喷入截锥体内部并进入钝体旋涡区9，一路经预混气通孔8’喷入截锥体外部，随外流进入钝体旋涡区9及龙卷旋风***11进行燃烧。
图4所示的V型槽——龙卷组合旋流燃烧器，燃料可在V型槽23前部喷入外流，然后流到钝体旋涡区9及龙卷旋风***11进行燃烧。
经实验证实，本发明的图1所示可燃烧***在某型发动机模拟测试中，取得了高燃烧效率，并拓展了贫富油边界。本发明的图2所示可燃烧***在常压燃烧试验中，获得了高效、高热容强度燃烧效果。
本发明的钝体——龙卷组合旋流燃烧器可获得高燃烧速度、高燃烧效率、宽阔的贫富油熄火特性及小阻力特性。

Claims (10)

1、一种钝体——龙卷组合旋流燃烧器，包括有钝体旋涡发生器、龙卷旋风发生器、燃料供应***，其特征在于：龙卷旋风发生器(2)安装在钝体旋涡发生器(1)内的隔板(6)上，隔板(6)上设有预混气通孔(8)，从预混气管(3)供入的燃料或者燃料——空气混合物在进入到沙丘钝体内腔(5)中后经预混气通过通孔(8)进入到旋涡区(9)中，并通过旋风管(10)旋转喷出，所述的龙卷旋风发生器(2)由龙卷旋流器(7)及旋风管(10)组成，龙卷旋流器(7)可由导流叶片(12)构成，龙卷旋流器(7)一端封闭，一端开放，旋风管(10)连接在龙卷旋流器(7)的开口端；燃料供应***经管道将燃料或燃料——空气混合物供入钝体旋涡区(9)和龙卷旋风***区(11)中。
2、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：钝体旋涡发生器(1)与龙卷旋风发生器(2)组装在一起。
3、根据权利要求1、2所述的燃烧器，其特征在于：龙卷旋风发生器(2)装在钝体旋涡发生器(1)内部，旋风管(10)安装在钝体旋涡发生器(1)的旋涡区(9)内。
4、根据权利要求1、2所述的燃烧器，其特征在于：龙卷旋风发生器(2)可组装在钝体旋涡发生器(1)的前部，当龙卷旋风发生器(2)装在钝体旋涡发生器(1)之前时，钝体旋涡发生器(1)可置于旋风管(10)出口处。
5、根据权利要求1、2所述的燃烧器，其特征在于：龙卷旋风发生器(2)可组装在钝体旋涡发生器(1)的前部，当龙卷旋风发生器(2)装在钝体旋涡发生器(1)之前时，钝体旋涡发生器(1)也可置于旋风管(10)中部区域。
6、根据权利要求1、2所述的燃烧器，其特征在于：钝体旋涡发生器(1)可采用沙丘驻涡稳定器(4)、或截锥体钝体旋涡发生器(22)、或V型槽钝体旋涡发生器(23)、或任意曲线外型钝体。
7、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：旋风管(10)可采用沿轴向均匀的直径管、或采用扩张锥管、或采用扩张喇叭曲线管。
8、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：龙卷旋流器(7)也可由环柱体(13)及切向槽(14)构成。
9、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：燃料可在V型槽(23)前部喷入外流，然后流到钝体旋涡区(9)及龙卷旋风***进行燃烧。
10、根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：燃料供应***油气的预混可采用压力气体与燃料喷入预混腔中掺混的方式。
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