一種具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)噴嘴和噴嘴陣列，其特別適用于燃?xì)廨啓C、鍋爐、化工爐等各種工業(yè)燃燒器。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C由于單機體積小和輸出功率大等特點，廣泛應(yīng)用于電力、航空、石油化工等行業(yè)。由于能源危機和環(huán)境惡化，急需發(fā)展高效清潔燃燒室，要求燃燒室具有點火可靠、燃燒穩(wěn)定、效率高及低排放等特性。當(dāng)前我國環(huán)境污染問題十分嚴(yán)重，發(fā)展燃?xì)廨啓C清潔燃燒技術(shù)十分迫切。燃?xì)廨啓C廠商已經(jīng)開發(fā)了多種清潔燃燒技術(shù)，如貧預(yù)混燃燒技術(shù)、稀相預(yù)混預(yù)蒸發(fā)技術(shù)、貧油直噴技術(shù)以及催化燃燒技術(shù)等，這些技術(shù)雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩(wěn)定的問題。如美國通用公司開發(fā)的一種用于液體燃料燃燒的徑向分級燃燒技術(shù)，可以有效降低一氧化氮排放。但是，由于主火焰穩(wěn)定在剪切層的低速邊沿，剪切層低速區(qū)域附近會產(chǎn)生周期性的渦脫落，在穩(wěn)定點附近易產(chǎn)生振蕩，在非設(shè)計工況運行時易發(fā)生燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象。
[0003]與燃?xì)廨啓C燃燒器類似，其它各類工業(yè)燃燒器也面臨著穩(wěn)定燃燒與降低污染物排放的矛盾。作為燃燒器的重要部件，噴嘴對燃燒穩(wěn)定、燃燒效率、燃燒完全性和污染物排放有重要影響，因此，采用何種結(jié)構(gòu)的噴嘴來達(dá)到燃燒穩(wěn)定、效率高、燃燒完全和低排放的要求，成為本領(lǐng)域亟待研究的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明提供了一種具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的噴嘴，包括:內(nèi)層圓筒10、外層圓筒20、M層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)30，1 <M< 100，其中，所述M層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)30夾設(shè)于所述內(nèi)層圓筒10和所述外層圓筒20之間，沿圓筒徑向四周依次排列，相鄰環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)30之間、最內(nèi)層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)與內(nèi)層圓筒10之間以及最外層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)與外層圓筒20之間形成M+1層氣流通道;所述環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)兩側(cè)的氣流通道分別沿圓筒圓周的不同方向突出，使得所述環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)兩側(cè)的氣流通道相互纏繞。
[0008]優(yōu)選地，所述環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)30由N個沿圓筒圓周方向排列的、橫截面為“S”型的、沿圓筒軸向的流體出口方向尺寸漸擴的結(jié)構(gòu)首尾相接而成;所述M+1層氣流通道中的每個氣流通道均包括N個氣流子通道34、35，每個環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)兩側(cè)的氣流子通道34、35分別沿順時針方向和逆時針方向突出，形成整體上相互纏繞的氣流通道，其中，21000
[0009]優(yōu)選地，所述內(nèi)層圓筒靠近流體出口一側(cè)的外壁沿圓筒徑向向內(nèi)傾斜一定角度，所述外層圓筒靠近流體出口一側(cè)沿圓筒徑向向外傾斜一定角度，使得所述內(nèi)層圓筒和所述外層圓筒的靠近流體出口一側(cè)之間形成第一擴張型通道50。
[0010]優(yōu)選地，所述環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)靠近流體入口一側(cè)還包括支撐筒31，相鄰支撐筒31之間形成引流通道，所述引流通道與環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)30形成的氣流通道連通，最內(nèi)層支撐筒與內(nèi)層圓筒之間形成內(nèi)側(cè)流道32，所述內(nèi)側(cè)流道32與最內(nèi)層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)和內(nèi)層圓筒形成的氣流通道連通，最外層支撐筒與外層圓筒之間形成外側(cè)流道33，所述外側(cè)流道33與最外層環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)和外層圓筒20形成的氣流通道連通。
[0011]優(yōu)選地，還包括:中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)40，所述中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)40設(shè)置于內(nèi)層圓筒的腔體內(nèi)，并與內(nèi)層圓筒的內(nèi)壁形成氣流通道。
[0012]優(yōu)選地，所述中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)40為橫截面為“S”型的、沿圓筒軸向的流體出口方向尺寸漸擴的結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)的氣流通道分別沿順時針方向和逆時針方向突出，從而形成相互纏繞的氣流通道。
[0013]優(yōu)選地，所述內(nèi)層圓筒靠近流體出口一側(cè)的內(nèi)壁沿圓筒徑向向外傾斜一定角度，使得所述內(nèi)層圓筒靠近流體出口一側(cè)形成第二擴張型通道51。
[0014]優(yōu)選地，所述中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)靠近流體入口一側(cè)還包括支撐板43，所述支撐板43與所述內(nèi)層圓筒的內(nèi)壁之間形成第一內(nèi)層通道41和第二內(nèi)層通道42，所述第一內(nèi)層通道41和所述第二內(nèi)層通道42分別與所述中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)40和所述內(nèi)層圓筒形成的氣流通道連通。
[0015]本發(fā)明還提供了一種噴嘴陣列，其包括多個上述任一所述的具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的噴嘴;其中，該噴嘴陣列為圓形陣列，所述圓形陣列包括P圈噴嘴，每圈噴嘴包括Q個噴嘴，其中I <P、Q< 100;或者，該噴嘴陣列為矩形陣列，所述矩形陣列包括P行噴嘴，每行噴嘴包括Q個噴嘴，其中I <P、Q< 100。
[0016]本發(fā)明還提供了一種燃燒器，其包括上述任一所述的具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的噴嘴，或上述噴嘴陣列。
[0017](三)有益效果
[0018]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器具有以下有益效果:
[0019](I)內(nèi)層圓筒和外層圓筒之間具有環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)，環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)具有相互纏繞的氣流通道，使得燃料和空氣經(jīng)氣流通道流出噴嘴后，能夠充分摻混，提高了燃燒的完全性，降低了污染物的排放；
[0020](2)相互纏繞的氣流通道使得燃料和空氣在噴嘴出口的中心軸附近產(chǎn)生第一低速區(qū)，該第一低速區(qū)使得火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場速率均衡，防止熄火和火焰脈動現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒的穩(wěn)定性；
[0021](3)內(nèi)層圓筒和外層圓筒的靠近流體出口一側(cè)之間形成第一擴張型通道，使得燃料和空氣流經(jīng)其中的氣流通道時，氣流速度不斷減小，進(jìn)一步加強了上述第一低速區(qū)的作用和效果，使得火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場速率更加均衡，進(jìn)一步提高了燃燒的穩(wěn)定性；
[0022](4)環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)還具有支撐筒，支撐筒的導(dǎo)流作用使得燃料和空氣流速更平穩(wěn)、流場更穩(wěn)定，可進(jìn)一步提高燃燒的穩(wěn)定性、完全性和效率；
[0023](5)內(nèi)層圓筒內(nèi)腔還具有中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)，中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)具有相互纏繞的氣流通道，使得燃料和空氣經(jīng)氣流通道流出噴嘴后，能夠充分摻混，提高了燃燒的完全性，降低了污染物的排放；
[0024](6)中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的相互纏繞的氣流通道使得燃料和空氣在噴嘴出口的中心軸近產(chǎn)生第二低速區(qū)，該第二低速區(qū)使得火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場速率均衡，防止熄火和火焰脈動現(xiàn)象的發(fā)生，提高了燃燒的穩(wěn)定性；
[0025](7)內(nèi)層圓筒內(nèi)壁靠近流體出口一側(cè)之間形成第二擴張型通道，使得燃料和空氣流經(jīng)其中的氣流通道時，氣流速度不斷減小，進(jìn)一步加強了上述第二低速區(qū)的作用和效果，使得火焰燃燒速率與反應(yīng)流體流場速率更加均衡，進(jìn)一步提高了燃燒的穩(wěn)定性；
[0026](8)中間摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)還具有支撐板，支撐板的導(dǎo)流作用使得燃料和空氣流速更平穩(wěn)、流場更穩(wěn)定，可進(jìn)一步提高燃燒的穩(wěn)定性、完全性和效率。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明實施例的具有摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的噴嘴的三維圖；
[0028]圖2為圖1所示噴嘴的流體入口方向三維圖；
[0029]圖3為圖1所示噴嘴通道示意圖；
[0030]圖4為環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的三維示意圖；
[0031 ]圖5為環(huán)形摻混穩(wěn)燃結(jié)構(gòu)的另一個角度的三維示意圖；
[0032]圖6為中部摻混穩(wěn)燃器結(jié)構(gòu)的三維示意圖。
[0033]【符號說明】
[0034]10-內(nèi)層圓筒;20-外