一种分级燃烧的中心区燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及干低排放燃烧室领域，具体涉及一种分级燃烧的中心区燃烧器。
【背景技术】
[0002]众所周知，涡轮的进口温度将会影响燃气涡轮发动机的效率，因此随着燃气涡轮发动机功率、效率要求的不断提高，涡轮进口温度要求也逐渐升高，导致涡轮热负荷增加以及燃烧室NOx排放的增加。
[0003]近年来，国家对空气污染的控制更加重视，国家法规对燃气轮机的NOx排放限制也愈加严格。控制燃气轮机的NOx排放关键在于控制燃烧区的火焰温度，干低排放燃烧技术采用贫预混燃烧方式降低火焰温度，该技术已逐渐成熟且在燃机市场上被广泛应用。工程研究表明，实现贫预混燃烧的关键难题之一是预混均匀度，预混均匀度直接影响整个燃烧区的火焰温度分布，从而影响NOx排放。
[0004]中国专利CN101639220A涉及用于涡轮机燃烧器的中心体罩及方法，在该专利中，该装置包括中心体、外部紊流器构件等，外部紊流器与中心体间隔开形成冷却空气通道。但冷却空气会对下游的中心回流区的稳定燃烧产生影响，且该部分空气难以与燃料完全掺混，导致预混空气量降低，使燃烧室更难满足高出口温度的要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种分级燃烧的中心区燃烧器，以解决目前燃烧室难以满足高出口温度要求的问题。
[0006]本发明的技术方案是:
[0007]一种分级燃烧的中心区燃烧器，包括中心体组件和喷嘴组件，所述中心体组件具有中心筒体、中心体外壁与一级旋流器，所述中心筒体具有中心旋流器、内筒体前壁与内筒体后壁，所述内筒体前壁附连到所述中心旋流器的下游端，所述内筒体后壁附连到所述中心旋流器的上游端，所述一级旋流器附连在内筒体前壁的下游端；
[0008]所述喷嘴组件具有喷嘴壳体与燃料喷杆，所述喷嘴壳体具有燃料通路；
[0009]所述喷嘴壳体与所述中心筒体之间形成主燃料通道，所述中心体外壁与中心筒体间隔设置，两者之间形成副燃料通道；
[0010]所述燃料喷杆具有主燃料喷射孔与副燃料喷射孔，所述中心筒体上开设有与所述副燃料喷射孔一一对应的副燃料通孔。
[0011]可选地，所述中心体外壁和所述中心筒体同轴放置。
[0012]可选地，所述燃料喷杆数量为2?8个。
[0013]可选地，所述燃料喷杆周向均布在喷嘴壳体外侧。
[0014]可选地，所述副燃料喷射孔与所述中心筒体轴向成70?90度角。
[0015]可选地，所述喷嘴壳体与所述燃料喷杆通过焊接固连。
[0016]可选地，所述喷嘴壳体还具有值班燃料通路和值班燃料喷孔。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]本发明的中心区燃烧器能够优化高火焰温度下燃烧室的排放性能；由于增加副燃料通路，因此解决了冷却空气对下游中心回流区的冲击作用，防止中心区燃烧不稳定以及燃烧效率降低；同时将部分燃料分配至副燃料通路，可以有效地改善中心区燃料与空气的预混均匀度，从而使得中心燃烧区的火焰温度分布更加均匀，降低NOx排放。
【附图说明】
[0019]图1是现有技术中心区燃烧器的截面的简化视图；
[0020]图2是本发明中心区燃烧器的截面的简化视图；
[0021]图3是图2中的副燃料喷射孔处的截面的细节视图。
[0022]附图标记:
[0023]中心区燃烧器40 ；
[0024]中心体组件41 ；
[0025]喷嘴组件42 ；
[0026]中心筒体43 ；
[0027]中心体外壁44 ；
[0028]一级旋流器45 ；
[0029]中心旋流器46 ；
[0030]内筒体前壁47 ；
[0031]内筒体后壁48;
[0032]副燃料通孔49 ；
[0033]副燃料通道50 ；
[0034]冷却空气通道19 ；
[0035]喷嘴壳体51 ;
[0036]燃料喷杆52 ；
[0037]燃料通路53 ；
[0038]燃料喷射孔24 ；
[0039]主燃料喷射孔54 ；
[0040]副燃料喷射孔55 ;
[0041]主燃料通道56;
[0042]值班燃料通路57 ;
[0043]值班燃料喷孔58。
【具体实施方式】
[0044]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
[0045]参考图1所示，大致显示了现有的中心区燃烧器40，其包括中心体组件41与喷嘴组件42。所述中心体组件41包括中心筒体43、中心体外壁44与一级旋流器45。中心筒体43包括中心旋流器46、内筒体前壁47与内筒体后壁48，三者通过焊接前后固连，形成主燃料通道56，用于燃料与空气的充分预混。一级旋流器45焊接在中心筒体43的内筒体前壁47下游端的外侧，用于冷却中心体组件41近火焰端面，同时能够防止燃烧室回火。中心体外壁44焊接在一级旋流器45的上游端，并与中心筒体43同轴放置，之间形成冷却空气通道19，来流空气进入冷却空气通道19冷却中心体外壁44。喷嘴组件42包括喷嘴壳体51和燃料喷杆52，喷嘴壳体51包含燃料通路53，用于供应燃料，燃料喷杆52通过焊接固连在喷嘴壳体51上，周向均匀分布多个，燃料喷杆52上具有燃料喷射孔24，燃料通过燃料通路53从燃料喷射孔24高速喷出，与主燃料通道56内流经的空气充分预混后，参与燃烧，能够降低燃烧室污染物排放。
[0046]参考图2所示，本发明实施例的中心区燃烧器示为40，其包括中心体组件41与喷嘴组件42。
[0047]中心体组件41包括中心筒体43、中心体外壁44与一级旋流器45 ;中心筒体43包括中心旋流器46、内筒体前壁47与内筒体后壁48，三者通过焊接前后固连，形成主燃料通道56，用于燃料与空气的充分预混。
[0048]中心筒体43还具有副燃料通孔49，用于燃料流通；一级旋流器45焊接在中心筒体43的内筒体前壁47下游端的外侧；中心体外壁44焊接在一级旋流器45的上游端，并与中心筒体43间隔设置(之间具有空隙)，之间形成副燃料通道50，副燃料通过副燃料通孔49进入副燃料通道50，与来流空气充分预混，一级旋流器45能够通过旋流在下游产生较大容积的回流区，保证预混后的燃料与空气在下游稳定燃烧。进一步，中心体外壁44与中心筒体43选择为同轴设置，此设置方式为常规方式，不再赘述。
[0049]喷嘴组件42包括喷嘴壳体51和燃料喷杆52，喷嘴壳体51包含燃料通路53，用于供应主、副燃料，燃料喷杆52固连在喷嘴壳体51上，燃料喷杆52可以通过多种适合的方式与喷嘴壳体51固定连接，且燃料喷杆52的数量以及分布位置可以根据需要进行适合的旋选择；本实施例中，优选燃料喷杆52通过焊接与喷嘴壳体51固定连接，燃料喷杆52的数量为2?8个，且燃料喷杆52周向均布在喷嘴壳体51外侧。
[0050]进一步，喷嘴壳体51还具有值班燃料通路57和值班燃料喷孔58。
[0051]参考图3所示，燃料喷杆52上具有主燃料喷射孔54与副燃料喷射孔55，燃料通过燃料通路53分别从主燃料喷射孔54与副燃料喷射孔55高速喷出。另外，副燃料喷射孔55可以以多种适合的角度进行设置，本实施例中，副燃料喷射孔55 (的轴线)与中心筒体43轴向成70?90度角。
[0052]其中，主燃料从主燃料喷射孔54喷出，与主燃料通道56的来流空气充分预混合后，流经中心旋流器46后在下游形成回流区，并稳定燃烧；副燃料从副燃料喷射孔55喷出，与副燃料通道50的来流空气充分预混合后，流经一级旋流器45后在下游形成回流区，并稳定燃烧。
[0053]本发明的中心区燃烧器将燃料分为主、副燃料，能够充分利用燃烧室来流空气，glj燃料通道50内的来流空气在冷却中心体外壁44的同时还能够参与副燃料的预混，在同等空气量下大大优化了预混均匀度，从而使得中心燃烧区的火焰温度分布更加均匀，降低NOx排放；同时预混后的燃料与空气在下游燃烧，有效地降低纯冷却空气对燃烧区带来的影响，优化燃烧稳定性。
[0054]进一步，本发明的中心区燃烧器能够优化高火焰温度下燃烧室的排放性能，由于增加副燃料通路，因此解决了冷却空气对下游中心回流区的冲击作用，防止中心区燃烧不稳定以及燃烧效率降低。
[0055]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种分级燃烧的中心区燃烧器，包括中心体组件(41)和喷嘴组件(42)，其特征在于:所述中心体组件(41)具有中心筒体(43)、中心体外壁(44)与一级旋流器(45)，所述中心筒体(43)具有中心旋流器(46)、内筒体前壁(47)与内筒体后壁(48)，所述内筒体前壁(47)附连到所述中心旋流器(46)的下游端，所述内筒体后壁(48)附连到所述中心旋流器(46)的上游端，所述一级旋流器(45)附连在内筒体前壁(47)的下游端； 所述喷嘴组件(42)具有喷嘴壳体(51)与燃料喷杆(52)，所述喷嘴壳体(51)具有燃料通路(53); 所述喷嘴壳体(51)与所述中心筒体(43)之间形成主燃料通道(56)，所述中心体外壁(44)与中心筒体(43)间隔设置，两者之间形成副燃料通道(50); 所述燃料喷杆(52)具有主燃料喷射孔(54)与副燃料喷射孔(55)，所述中心筒体(43)上开设有与所述副燃料喷射孔(55) —一对应的副燃料通孔(49)。2.根据权利要求1所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述中心体外壁(44)和所述中心筒体(43)同轴放置。3.根据权利要求1所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述燃料喷杆(52)数量为2?8个。4.根据权利要求1-3任一项所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述燃料喷杆(52)周向均布在喷嘴壳体(51)外侧。5.根据权利要求1所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述副燃料喷射孔(55)与所述中心筒体(43)轴向成70?90度角。6.根据权利要求1所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述喷嘴壳体(51)与所述燃料喷杆(52)通过焊接固连。7.根据权利要求1所述的分级燃烧的中心区燃烧器，其特征在于，所述喷嘴壳体(51)还具有值班燃料通路(57)和值班燃料喷孔(58)。
【专利摘要】本发明涉及干低排放燃烧室领域，具体涉及一种分级燃烧的中心区燃烧器，以解决燃烧室难以满足高出口温度要求的问题。中心区燃烧器包括中心体组件和喷嘴组件，中心体组件具有中心筒体、中心体外壁与一级旋流器；喷嘴壳体与中心筒体之间形成主燃料通道，中心体外壁与中心筒体之间形成副燃料通道；喷嘴组件具有喷嘴壳体与燃料喷杆，喷嘴壳体具有燃料通路；燃料喷杆具有主燃料喷射孔与副燃料喷射孔，中心筒体上开设有与副燃料喷射孔一一对应的副燃料通孔。本发明的中心区燃烧器能够优化高火焰温度下燃烧室的排放性能；由于增加副燃料通路，因此解决了冷却空气对下游中心回流区的冲击作用，防止中心区燃烧不稳定以及燃烧效率降低。
【IPC分类】F23R3/28
【公开号】CN105180213
【申请号】
【发明人】王正阳, 陈明禄, 李洁, 周建华, 马宏宇
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月17日