10布置于外套筒4的底部密封板上并以底部密封板的中心成十字形对称分布)。外套筒4的侧壁顶端沿圆周方向均布设置多个空气进气口 I和燃气进气口 2，空气进气口 I和燃气进气口 2交叉设置且沿圆周切向方向布置，便于进气的充分预混。
[0026]多孔底板的中部向上拱起形成圆柱式内陷，燃烧室12呈倒扣的内陷喇叭形，燃烧室壁由三段不同材料和结构构成。为了实现内套筒5排气，换热，透气的多重效果，整个内套筒5外壁面由三段不同的材料构成。内套筒5靠近排气口8的圆周壁为渐缩段，采用保温性能强的材料，例如氧化物，用于高温烟气的排出，保证排烟的温度以及速度。内套筒5的中部圆周壁外表面设置具有导热性能的螺纹肋片7，螺纹肋片7呈螺旋下降设置，采用导热性能好的材料，比如铜，金以及其合金等，用于增加预混气体与高温壁面的换热，提高进气温度，同时延长切向进入预混气体的运动路径，增加气体的停留时间，达到充分预混和预热的效果。内套筒5的下部为多孔壁6，其多孔材料一般由陶瓷，铜或不锈钢至少其中之一的粉末烧结而成，用于周向及轴向连通预热预混腔11和燃烧室12，为燃烧室的进气通道，整个燃烧室呈倒扣喇叭形，其从进气到排气方向为渐缩形状，有利于为出口的高温烟气加速。燃烧室12底部采用圆柱式内陷，有利于燃料更加均匀的扩散到燃烧室中心，避免燃烧时导致的中心局部低温。圆柱式内陷的直径为燃烧室12的底面直径的I/5，圆柱式内陷的高度为燃烧室12的多孔壁6高度的1/3。
[0027]内套筒5和外套筒4壁面采用不同的材料，内套筒5采用传热材料制成(如铜，钢或其合金等);相反，外套筒4采用保温材料制成(如陶瓷纤维材料等)。
[0028]多孔壁6上孔的孔径和多孔底板上孔的孔径沿气体流动方向逐渐缩小，多孔呈现渐缩结构，多孔壁6将燃烧室12与预热预混腔11周向连通，多孔底板将燃烧室12与预热预混腔11轴向连通。预热预混腔11将燃烧室12包围，且与燃烧室12的底面及周向连通。预混气体从开口大的部分进入燃烧室12，高温烟气从孔径小的地方排出，整个燃烧室从进气燃烧到高温烟气排出呈渐缩结构。
[0029]在本实施例中，点火装置9从外套筒4的底部插入，贯穿燃烧室12的圆柱式内陷，并伸进燃烧室12内。
[0030]工作时，空气和燃料分别通过交错设置在外套筒4侧壁顶部周向的空气进气口I和燃料进气口 2进入预热预混腔，形成切向预混气流充分混合，预混的气体沿着螺纹肋片7的路径螺旋下降，一方面增加了气体与燃烧室高温壁面的换热，提高了燃烧室的进气温度，降低了着火难度，另一方面延长了气体在预热预混腔11的停留时间，增强了预混效果。沿着螺纹肋片7下降的预混气体从多孔壁6周向进入燃烧室12，进气面包括燃烧室侧面，底面以及圆柱式内陷，达到周向及轴向多面均匀进气的效果。进气后，气体在燃烧室12中均匀燃烧，高温烟气沿着排气口8的方向向上运动，在中部螺纹肋片7的帮助下完成与进气的换热，为了保证排气口的高温烟气的温度，排气口部分不加强换热，采用导热系数小的材料，在整个燃烧室中，由于其渐缩的形状，燃料完成了燃烧，换热，加速的过程。充分利用了其高温烟气的热量，避免高温壁面直接与环境接触，减少了散热的同时保证了排气的温度和速度。
[0031 ]本发明的燃烧室呈倒扣的圆柱式内陷喇叭形，使燃烧室内的燃料扩散，内部燃烧以及温度场的分布更加均匀，在实现烟气加速的同时，本发明利用回热技术增强燃烧器的余热利用；采用多孔材料多面进气，强化燃烧，利用多孔介质实现周向及轴向进气，增强进气量，温度场更均匀进而提高装置功率，在保证烟气温度的同时提高烟气出口动能，为燃气轮机透平部分提供更高动能的高温烟气，进一步提高燃气轮机的功率，同时，渐缩型孔径的多孔材料设计也避免了常规多孔材料的回火，回流问题;对进气方式提出改进，增强了进气的预混效果;本发明的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置使燃烧更加均匀，效率更高，避免常规圆筒式燃烧器出现的局部高温热点和温度分布不均的问题。
[0032]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，包括点火装置(9)，其特征在于:还包括外套筒(4)、内套筒(5)和上面板(3);所述内套筒(5)位于外套筒(4)中，且内套筒(5)与外套筒(4)共轴设置，所述内套筒(5)内为燃烧室(12)，所述内套筒(5)与外套筒(4)之间形成预热预混腔(11);所述外套筒(4)的底端设置密封板，所述上面板(3)设置在外套筒(4)的顶端上并与外套筒(4)密封配合;所述内套筒(5)呈下端大的喇叭状结构，所述内套筒(5)的下端设置多孔底板，所述内套筒(5)的下部圆周壁为多孔壁(6)，所述燃烧室(12)与预热预混腔(11)通过多孔壁(6)和多孔底板相通，所述内套筒(5)的上端口作为排气口(8)并穿过上面板(3);所述多孔底板由四块呈十字形布置的支撑架(10)支撑在外套筒(4)的底部密封板上;所述外套筒(4)的侧壁顶端沿圆周方向均布设置多个空气进气口(I)和燃气进气口(2)，所述空气进气口(I)和燃气进气口(2)交叉设置。2.根据权利要求1所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述空气进气口(I)和燃气进气口(2)沿外套筒(4)侧壁顶端的圆周切向方向布置。3.根据权利要求2所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述内套筒(5)靠近排气口(8)的圆周壁为渐缩段;所述内套筒(5)的中部圆周壁外表面设置具有导热性能的螺纹肋片(7)，所述螺纹肋片(7)呈螺旋下降设置;所述内套筒(5)的下部为多孔壁(6)。4.根据权利要求3所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述多孔壁(6)上孔的孔径和多孔底板上孔的孔径沿气体流动方向逐渐缩小。5.根据权利要求4所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述多孔底板的中部向上拱起形成圆柱式内陷，所述圆柱式内陷的直径为燃烧室(12)的底面直径的1/5，圆柱式内陷的高度为燃烧室(12)的多孔壁(6)高度的1/3。6.根据权利要求5所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述内套筒(5)采用传热材料制成，所述外套筒(4)采用保温材料制成。7.根据权利要求6所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:四块呈十字形布置的支撑架(10)布置于外套筒(4)的底部密封板上并以底部密封板的中心成十字形对称分布。8.根据权利要求7所述的燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，其特征在于:所述点火装置(9)从外套筒(4)的底部插入，贯穿燃烧室(12)的圆柱式内陷，并伸进燃烧室(12)内。
【专利摘要】本发明提供了一种燃烧室渐缩的微型回热弥散式均匀燃烧装置，包括点火装置、外套筒、内套筒和上面板；内套筒位于外套筒中，内套筒内为燃烧室，内套筒与外套筒之间形成预热预混腔；上面板设置在外套筒的顶端上，内套筒的下端设置多孔底板，内套筒的下部圆周壁为多孔壁，内套筒的上端口作为排气口，燃烧室与预热预混腔通过多孔壁和多孔底板相通；外套筒的侧壁顶端沿圆周方向均布设置多个空气进气口和燃气进气口。本发明的燃烧室呈倒扣的圆柱式内陷喇叭形，使燃烧室内的燃料扩散，内部燃烧以及温度场的分布更加均匀，本发明在烟气余热利用的同时，采用多孔材料多面进气，强化燃烧，温度场更均匀进而提高装置功率。
【IPC分类】F23R3/42
【公开号】CN105546583
【申请号】CN201511014550
【发明人】闫云飞, 吴刚娥, 尹昊文, 张力, 翟越, 冯帅, 蒲舸, 杨仲卿, 唐强, 陈艳容, 冉景煜, 丁林
【申请人】重庆大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月31日