一种燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种柔和燃烧室，其包括燃烧室火焰筒、燃烧室机匣、燃烧室头部挡板，燃烧室头部挡板和燃烧室机匣前壁构成燃烧室头部；值班喷嘴组件设置在燃烧室头部的中心，该组射流喷嘴组件设置在燃烧室头部的以燃烧室头部中心为圆心的圆周上，值班喷嘴组件形成的第一回流区位于值班喷嘴组件出口端的下游位置，该组射流喷嘴组件形成的第二回流区位于第一回流区的下游位置，在燃烧室火焰筒内实现柔和燃烧，可在较宽负荷范围内实现超低氮氧化物排放；还使得高温烟气与空气/燃料混合气掺混，从而实现提高了燃烧效率；其结构紧凑，为筒形燃烧室，可直接替换结构相似的燃气轮机燃烧室。
【专利说明】
一种燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其是一种燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物包含一氧化氮、二氧化氮、氧化亚氮等，其对环境的损害作用极大，是形成酸雨、光化学烟雾的主要来源之一。随着环境保护需求的不断提高，氮氧化物排放的标准越来越严，燃气轮机作为核心动力装备，一方面需要不断提高燃烧室出口(透平进口)温度以提升燃气轮机效率，另一方面同时需要进一步降低氮氧化物排放。随着燃气轮机参数的提升，传统扩散燃烧技术、预混燃烧技术面临巨大挑战。扩散燃烧技术降低氮氧化物排放潜力有限；天然气贫预混燃烧随着燃机级别提高其喷嘴及控制系统越来越复杂，低负荷工况下氮氧化物排放超标，进一步降低氮氧化物也越来越困难，燃烧煤制合成气的贫预混技术还不成熟。因此，本领域还缺乏一种可在较宽负荷范围内实现超低氮氧化物排放的柔和燃烧室。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法。
[0005](二)技术方案
[0006]本发明提供了一种柔和燃烧室，包括:结构组件、一值班喷嘴组件和一组射流喷嘴组件;其中，所述结构组件包括:燃烧室火焰筒110、燃烧室机匣160、燃烧室头部挡板170，所述燃烧室头部挡板170和燃烧室机匣前壁构成燃烧室头部;所述值班喷嘴组件设置在燃烧室头部的中心，该组射流喷嘴组件也设置在燃烧室头部，并且该组射流喷嘴组件均匀设置于以燃烧室头部中心为圆心的圆周上，在所述燃烧室火焰筒内，所述值班喷嘴组件形成的第一回流区位于值班喷嘴组件出口端的下游位置，该组射流喷嘴组件形成的第二回流区位于第一回流区的下游位置，射流喷嘴组件燃烧产生的高速混合气卷吸周围的高温低氧混合物，在燃烧室火焰筒的下游区实现柔和燃烧。
[0007]优选地，所述值班喷嘴组件包括:同轴设置的一值班旋流喷嘴120和一值班燃料喷嘴150，其中，所述值班旋流喷嘴120设置在燃烧室头部挡板的中心，包括:本体、锥罩和径向旋流器，所述本体为中空管状结构，其内部形成环形通道，所述本体的出口端朝向燃烧室火焰筒110并与锥罩连接，其进口端设置径向旋流器;所述值班燃料喷嘴150设置于燃烧室机匣前壁中心，其出口段位于值班旋流喷嘴的环形通道内，其出口端朝向燃烧室火焰筒110，且与值班旋流喷嘴锥罩的底部在同一个平面内。
[0008]优选地，所述径向旋流器具有沿周向均匀分布的N个旋流槽通道，所述旋流槽通道具有切向旋流角％，其中N>4。
[0009]优选地，所述锥罩的出口端伸入燃烧室火焰筒110内，所述锥罩的高度出满足:2R3^Hi^Ri，锥罩的出口半径R4满足:SR3SR4SR1/^，其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R3为值班旋流喷嘴环形通道的半径。
[0010]优选地，所述燃烧室头部挡板的以其中心为圆心的圆周上均匀布置M个孔，M个孔的位置与锥罩伸入燃烧室火焰筒的部分相对应，其中M316。
[0011 ]优选地，所述值班燃料喷嘴的出口端整体封闭，且其出口端面上具有与燃烧室火焰筒中心轴呈夹角θ3的X个值班燃料进孔，其中X多4。
[0012]优选地，所述射流喷嘴组件包括:K个射流喷嘴130以及配套的K个主燃料喷嘴140，其中，所述K个射流喷嘴130均匀设置于在燃烧室头部挡板的以燃烧室头部挡板中心为圆心的圆周上，其中K多8，其出口端平行朝向燃烧室火焰筒110，并伸入燃烧室火焰筒110内，其出口端伸入燃烧室火焰筒的距离与锥罩出口端伸入燃烧室火焰筒的距离相同;射流喷嘴中心轴线与燃烧室火焰筒中心轴线的距离L2满足且其与燃烧室火焰筒内壁的距离不小于R2,其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R2为射流喷嘴的半径;所述K个主燃料喷嘴140均匀设置于在燃烧室机匣前壁的以燃烧室机匣前壁中心为圆心的圆周上，主燃料喷嘴出口段位于射流喷嘴内，所述主燃料喷嘴140与射流喷嘴130同轴设置，其出口端朝向燃烧室火焰筒110，且其出口平面与射流喷嘴出口平面之间的距离L1可进行调节。
[0013]优选地，所述燃烧室火焰筒的外壁设置有多个肋，用于增强燃烧室火焰筒110和空气之间的换热，避免产生过热点。
[0014]优选地，所述燃烧室火焰筒110为圆筒型结构，所述燃烧室头部挡板170为圆形平板，二者采用高温合金材料制成，燃烧室机匣的前壁采用不锈钢材料制成，其余部分采用碳钢材料制成。
[0015]本发明还提供了一种柔和燃烧室的控制方法，用于控制上述柔和燃烧室燃烧，其包括:步骤A:低负荷下，空气进入值班喷嘴组件和射流喷嘴组件，向值班喷嘴组件供入燃料，空气和燃料点火燃烧，燃烧室进入点火状态;步骤B:随着负荷提升，空气流量增加，将供入值班喷嘴组件的燃料量逐步提高至最大值，然后逐步向射流喷嘴组件供入燃料，当值班喷嘴组件和射流喷嘴组件的燃料量之和达到预定负荷时，逐渐减小值班喷嘴组件的燃料供应，并保持预定负荷不变，直至值班喷嘴组件的燃料供应降为零;步骤C:提高射流喷嘴组件供入的燃料量，直至其燃料量达到最大负荷。
[0016](三)有益效果
[0017]从上述技术方案可以看出，本发明的燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法具有以下有益效果:
[0018](I)值班喷嘴组件在锥罩下游形成第一回流区，射流喷嘴组件在远离喷嘴的地方形成第二回流区，两者共同作用在较大范围内形成回流，射流喷嘴组件产生的高速混合气卷吸周围的高温烟气形成高温低氧的混合物，在喷嘴出口的下游区实现柔和燃烧，有效降低了燃烧过程中的峰值火焰温度，在保证燃烧室燃烧效率和燃烧室性能的前提下，可在较宽负荷范围内实现超低氮氧化物排放；
[0019](2)通过第一回流区和第二回流区形成的回流不仅形成了高温低氧环境，还使得高温烟气与空气/燃料混合气掺混，高速混合气不会直接快速燃烧，增加了烟气停留时间，保证了燃烧充分，从而实现提高了燃烧效率；
[0020](3)燃烧室结构紧凑，为筒形燃烧室，可直接替换结构相似的燃气轮机燃烧室；
[0021](4)针对天然气、煤制合成气等多种工业燃料气，可根据燃料气的点火延迟时间、火焰传播速度、燃料热值等燃料特性调整主燃料喷嘴和射流喷嘴尺寸及相对位置，能够适应多种工业燃料气；
[0022](5)通过在燃烧室前挡板上增加冷却孔，有助于降低值班喷嘴锥罩温度；
[0023](6)燃烧室火焰筒外壁设置有多个肋，用于增强燃烧室火焰筒和空气之间的换热，避免产生过热点；
[0024](7)射流喷嘴出口端面与值班旋流喷嘴锥罩出口端面在同一平面，且均伸出燃烧室头部挡板，有助于避免燃烧室头部挡板温度过高；
[0025](8)主燃料喷嘴还可以具有沿周向均匀分布的多个喷孔，以增强射流喷嘴内空气和燃料的混合。
【附图说明】
[0026]图1为根据本发明实施例的柔和燃烧室的结构示意图；
[0027]图2为图1所示柔和燃烧室的左视图；
[0028]图3为图1所示柔和燃烧室工作状态示意图；
[0029]图4为图1所示柔和燃烧室值班旋流喷嘴的径向旋流器结构示意图；
[0030]图5为图1所示柔和燃烧室值班燃料喷嘴结构示意图；
[0031 ]图6为图1所示柔和燃烧室值班燃料喷嘴左视图；
[0032]图7为本发明实施例的柔和燃烧室控制方法的流程图。
[0033]符号说明
[0034]100-柔和燃烧室；
[0035]110-燃烧室火焰筒； 120-值班旋流喷嘴；
[0036]130-射流喷嘴；140-主燃料喷嘴；
[0037]150-值班燃料喷嘴； 160-燃烧室机匣；
[0038]170-燃烧室头部挡板；180-燃烧室过渡段；
[0039]Q1-半张角；θ2-切向旋流角；θ3-夹角；
[0040]H1-锥罩的高度;L1-主燃料喷嘴出口平面与射流喷嘴出口平面之间的距离;L2-射流喷嘴中心轴线与燃烧室中心轴线的距离；
[0041]R1-燃烧室头部挡板的半径;R2-射流喷嘴的半径;R3-值班旋流喷嘴环形通道的半径;R4-锥罩的出口半径。
【具体实施方式】
[0042]本发明通过在燃烧室内布置射流喷嘴、值班旋流喷嘴，利用射流喷嘴和值班旋流喷嘴的共同作用，在燃烧室内部形成高效低压损回流，混合气体射流卷吸高温烟气迅速形成高温低氧的混合物，减少了掺混时间，提升了掺混效率，可直接实现柔和燃烧，有效地降低燃烧过程中的峰值火焰温度，从而实现超低氮氧化物排放。本发明在保证燃烧室燃烧效率和燃烧室性能的前提下，可在较宽负荷范围内实现超低氮氧化物排放，该燃烧室结构紧凑，适用于天然气、煤制合成气以及其他中低热值合成气的燃烧。
[0043]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，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。
[0044]参见图1至图6，本发明第一实施例提供了一种柔和燃烧室100，包括:结构组件和喷嘴组件；
[0045]结构组件包括:燃烧室火焰筒110、燃烧室机匣160、燃烧室头部挡板170和燃烧室过渡段180。燃烧室火焰筒110固定于燃烧室机匣内壁，燃烧室头部挡板170固定于燃烧室火焰筒进口端，燃烧室火焰筒110、燃烧室头部挡板170和燃烧室机匣160同轴设置，燃烧室火焰筒110与燃烧室机匣160之间形成环形空气进气道，燃烧室头部挡板170和燃烧室机匣前壁构成燃烧室头部，二者之间形成集气腔，燃烧室机匣160连接压气机排气缸，燃烧室过渡段180—端连接燃烧室火焰筒出口端，另一端连接透平进口。
[0046]其中，燃烧室火焰筒110为圆筒型结构，燃烧室头部挡板170为圆形平板，二者采用高温合金材料制成，燃烧室机匣前壁采用不锈钢材料制成，其余部分采用碳钢材料制成;燃烧室火焰筒外壁设置有多个肋，用于增强燃烧室火焰筒110和空气之间的换热，避免产生过热点，肋的高度不超过5mm，宽度不超过10mm。
[0047]如图2所示，喷嘴组件包括:一值班喷嘴组件和一组射流喷嘴组件;其中，
[0048]值班喷嘴组件包括:一值班旋流喷嘴120和一值班燃料喷嘴150，其中，
[0049]值班旋流喷嘴120设置在燃烧室头部挡板的中心，包括本体、锥罩和径向旋流器，本体为中空管状结构，其内部形成环形通道，本体出口端朝向燃烧室火焰筒110并连接锥罩，其进口端设置径向旋流器。值班旋流喷嘴120经径向旋流器与集气腔相连通，集气腔的空气可通过径向旋流器进入值班旋流喷嘴的环形通道，并经值班旋流喷嘴的锥罩进入燃烧室火焰筒110。
[0050]如图4所示，径向旋流器具有沿周向均匀分布的N个旋流槽通道，旋流槽通道具有切向旋流角θ2，径向旋流器通过旋流槽通道与集气腔相连通，其中，切向旋流角θ2满足:30°<θ2<60°，所述N多4，且N个旋流槽通道的横截面积之和小于环形通道的横截面积。
[0051 ] 锥罩出口端伸入燃烧室火焰筒110—定距离，该距离优选20mm-80mm;锥罩的半张角9!满足30°彡0^45°，锥罩的高度H1满足:SR3SH1SR1，锥罩的出口半径R4满足:2R3彡R4彡Ri/2，其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R3为值班旋流喷嘴环形通道的半径;优选地，值班旋流喷嘴环形通道的半径R3为15mm，锥罩的半张角，锥罩的高度出为40臟，锥罩出口半径R4为40mm。
[0052]在燃烧室头部挡板的以其中心为圆心的圆周上均匀布置M个孔，M个孔的位置与锥罩伸入燃烧室火焰的部分相对应，集气腔的气体经孔后产生气流，气流冲击冷却锥罩外侧，可以避免锥罩过热，孔径小于3mm，所述M多16 ;优选地，所述M取16，16个孔布置在半径为24mm的圆周上，孔径为2mm。在燃烧室头部挡板上增加孔的起到冷却作用，有助于降低值班旋流喷嘴锥罩的温度。
[0053]值班燃料喷嘴150设置于燃烧室机匣前壁中心，其出口段位于值班旋流喷嘴的环形通道内，值班燃料喷嘴150与值班旋流喷嘴120同轴设置，其出口端朝向燃烧室火焰筒110，且出口端与值班旋流喷嘴锥罩的底部在同一个平面内，进口端连接值班燃料供应管路。
[0054]如图5和图6所示，值班燃料喷嘴出口端整体封闭，且在出口端面上沿与燃烧室中心轴线呈夹角θ3开设X个值班燃料进孔，夹角θ3满足:30°彡0660°，所述X彡4，；优选地，所述X取4，值班燃料进孔的孔径为2mm，值班燃料喷嘴半径为10mm。
[0055]射流喷嘴组件包括:K个射流喷嘴130以及配套的K个主燃料喷嘴140，其中，
[0056]K个射流喷嘴130均匀设置于在燃烧室头部挡板的以燃烧室头部挡板中心为圆心的圆周上，所述K多8，其出口端平行朝向燃烧室火焰筒110，进口端与集气腔相连通，射流喷嘴出口端伸入燃烧室火焰筒110—定距离，该距离与锥罩出口端伸入燃烧室火焰筒的距离相同，优选为20mm-80mm。射流喷嘴出口端面与值班旋流喷嘴锥罩出口端面在同一平面，且均伸出燃烧室头部挡板170，有助于避免燃烧室头部挡板温度过高。
[0057]射流喷嘴中心轴线与燃烧室中心轴线的距离1^2满足:1^/2彡L2SSR1/^,且其与燃烧室火焰筒内壁的距离不小于R2,其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R2为射流喷嘴的半径，K个射流喷嘴的出口面积之和为值班旋流喷嘴环形通道出口面积的3?10倍;优选地，射流喷嘴的半径R2为16mm，射流喷嘴中心轴线与燃烧室中心轴线的距离L2S70mm，射流喷嘴中心轴线与燃烧室火焰筒内壁的距离为24mm。
[0058]配套的K个主燃料喷嘴140均匀设置于在燃烧室机匣前壁的以燃烧室机匣前壁中心为圆心的圆周上，主燃料喷嘴出口段位于射流喷嘴内，主燃料喷嘴140与射流喷嘴130同轴设置，其出口端朝向燃烧室火焰筒110，且其出口平面与射流喷嘴出口平面之间的距离L1可根据燃料进行调节，其进口端与主燃料供应管路相连通;优选地，所述K取8，八个主燃料喷嘴各自与射流喷嘴130同轴布置，主燃料喷嘴孔径为射流喷嘴孔径的1/6，主燃料喷嘴出口平面与射流喷嘴出口平面之间的距离LiSAOmm。主燃料喷嘴140还可以具有沿周向均匀分布的多个喷孔，以增强射流喷嘴内空气和燃料的混合。
[0059]如图3所示，本发明第一实施例的柔和燃烧室，燃烧室工作时，空气进入值班旋流喷嘴和射流喷嘴，向值班燃料喷嘴和主燃料喷嘴分别供入值班燃料和主燃料，值班喷嘴组件在锥罩下游形成第一回流区，射流喷嘴组件在远离喷嘴的地方形成第二回流区，两者共同作用在较大范围内形成回流，射流喷嘴组件产生的高速混合气卷吸周围的高温烟气形成高温低氧的混合物，在喷嘴出口的下游区实现柔和燃烧，有效降低了燃烧过程中的峰值火焰温度，实现了超低氮氧化物排放;通过第一回流区和第二回流区形成的回流不仅形成了高温低氧环境，还使得高温烟气与空气/燃料混合气掺混，高速混合气不会直接快速燃烧，增加了烟气停留时间，保证了燃烧充分，从而实现提高了燃烧效率。针对天然气、煤制合成气等多种工业燃料气，可根据燃料气的点火延迟时间、火焰传播速度、燃料热值等燃料特性调整主燃料喷嘴和射流喷嘴尺寸及相对位置，能够适应多种工业燃料气。
[0060]本发明第二实施例还提供了一种柔和燃烧室的控制方法，用于控制上述柔和燃烧室的燃烧，如图7所示，其包括:
[0061]步骤A:低负荷下，空气进入值班喷嘴组件和射流喷嘴组件，向值班喷嘴组件供入燃料，空气和燃料点火燃烧，燃烧室进入点火状态；
[0062]具体地，在步骤A中，空气进入值班旋流喷嘴120和射流喷嘴130，向值班燃料喷嘴150供入燃料;供应的燃料量的范围为总燃料量的5%?30%。
[0063]步骤B:随着负荷提升，空气流量增加，将供入值班喷嘴组件的燃料量逐步提高至最大值，然后逐步向射流喷嘴组件供入燃料，当值班喷嘴组件和射流喷嘴组件的燃料量之和达到预定负荷时，逐渐减小值班喷嘴组件的燃料供应，并保持预定负荷不变，直至值班喷嘴组件的燃料供应降为零。
[0064]具体地，在步骤B中，将供入值班燃料喷嘴的燃料量逐步提高至最大值，然后逐步向主燃料喷嘴140供入燃料，当值班燃料喷嘴和主燃料喷嘴的燃料量之和达到预定负荷时，逐渐减小值班燃料喷嘴的燃料供应，并保持预定负荷不变，直至值班燃料喷嘴燃料供应降为零;预定负荷的燃料量为总燃料量的30%?50 %。
[0065]步骤C:提高射流喷嘴组件供入的燃料量，直至其燃料量达到最大负荷。
[0066]具体地，在步骤C中，提高主燃料喷嘴供入的燃料量，直至其燃料量达到最大负荷；最大负荷的燃料量的范围为总燃料量的50%?100%。
[0067]其中，主燃料供应管路、值班燃料供应管路分别由调节阀控制，向主燃料喷嘴和值班燃料喷嘴供应燃料，空气流量可随着燃烧室负荷自动调节。
[0068]在该实施例中，设置射流喷嘴速度为80m/s?160m/s，主燃料喷嘴速度为120m/s?200m/s，值班旋流喷嘴环形通道出口速度60m/s?120m/s，高速引射高温烟气并与之高效掺混后再与燃料混合，形成温度1200 0C?1800 0C、氧浓度5 %?1 %的未燃混合物，实现了以高温、低氧为特征的柔和燃烧。
[0069]需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如:
[0070](I)喷嘴组件还可以采用其他构造，只要能够完成相同的功能即可；
[0071](2)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；
[0072](3)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；
[0073](4)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
[0074]综上所述，本发明提供的燃气轮机柔和燃烧室及其控制方法，值班喷嘴组件在锥罩下游形成第一回流区，射流喷嘴组件在远离喷嘴的地方形成第二回流区，两者共同作用在较大范围内形成回流，射流喷嘴组件产生的高速混合气卷吸周围的高温烟气形成高温低氧的混合物，在喷嘴出口的下游区实现柔和燃烧，有效降低了燃烧过程中的峰值火焰温度，在保证燃烧室燃烧效率和燃烧室性能的前提下，可在较宽负荷范围内实现超低氮氧化物排放;通过第一回流区和第二回流区形成的回流不仅形成了高温低氧环境，还使得高温烟气与空气/燃料混合气掺混，高速混合气不会直接快速燃烧，增加了烟气停留时间，保证了燃烧充分，从而实现提高了燃烧效率;该燃烧室结构紧凑，为筒形燃烧室，可直接替换结构相似的燃气轮机燃烧室;针对天然气、煤制合成气等多种工业燃料气，可根据燃料气的点火延迟时间、火焰传播速度、燃料热值等燃料特性调整主燃料喷嘴和射流喷嘴尺寸及相对位置，能够适应多种工业燃料气;通过在燃烧室前挡板上增加冷却孔，有助于降低值班喷嘴锥罩温度;燃烧室火焰筒外壁设置有多个肋，用于增强燃烧室火焰筒和空气之间的换热，避免产生过热点；射流喷嘴出口端面与值班旋流喷嘴锥罩出口端面在同一平面，且均伸出燃烧室头部挡板，有助于避免燃烧室头部挡板温度过高;主燃料喷嘴还可以具有沿周向均匀分布的多个喷孔，以增强射流喷嘴内空气和燃料的混合。
[0075]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。
【主权项】
1.一种柔和燃烧室，其特征在于，包括:结构组件、一值班喷嘴组件和一组射流喷嘴组件;其中， 所述结构组件包括:燃烧室火焰筒(110)、燃烧室机匣(160)、燃烧室头部挡板(170)，所述燃烧室头部挡板(170)和燃烧室机匣前壁构成燃烧室头部； 所述值班喷嘴组件设置在燃烧室头部的中心，该组射流喷嘴组件也设置在燃烧室头部，并且该组射流喷嘴组件均匀设置于以燃烧室头部中心为圆心的圆周上，在所述燃烧室火焰筒内，所述值班喷嘴组件形成的第一回流区位于值班喷嘴组件出口端的下游位置，该组射流喷嘴组件形成的第二回流区位于第一回流区的下游位置，射流喷嘴组件燃烧产生的高速混合气卷吸周围的高温低氧混合物，在燃烧室火焰筒内实现柔和燃烧。2.如权利要求1所述柔和燃烧室，其特征在于，所述值班喷嘴组件包括:同轴设置的一值班旋流喷嘴(120)和一值班燃料喷嘴(150)，其中， 所述值班旋流喷嘴(120)设置在燃烧室头部挡板的中心，包括:本体、锥罩和径向旋流器，所述本体为中空管状结构，其内部形成环形通道，所述本体的出口端朝向燃烧室火焰筒(110)并与锥罩连接，其进口端设置径向旋流器； 所述值班燃料喷嘴(150)设置于燃烧室机匣前壁中心，其出口段位于值班旋流喷嘴的环形通道内，其出口端朝向燃烧室火焰筒(110)，且与值班旋流喷嘴锥罩的底部在同一个平面内。3.如权利要求2所述柔和燃烧室，其特征在于，所述径向旋流器具有沿周向均匀分布的N个旋流槽通道，所述旋流槽通道具有切向旋流角θ2，其中Ν>4。4.如权利要求2所述柔和燃烧室，其特征在于，所述锥罩的出口端伸入燃烧室火焰筒(110)内，所述锥罩的高度H1满足:SR3SH1SR1，锥罩的出口半径R4满足:2R3彡R4彡Ri/2，其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R3为值班旋流喷嘴环形通道的半径。5.如权利要求4所述柔和燃烧室，其特征在于，所述燃烧室头部挡板的以其中心为圆心的圆周上均匀布置M个孔，M个孔的位置与锥罩伸入燃烧室火焰筒的部分相对应，其中M多16。6.如权利要求2所述柔和燃烧室，其特征在于，所述值班燃料喷嘴的出口端整体封闭，且其出口端面上具有与燃烧室火焰筒中心轴呈夹角θ3的X个值班燃料进孔，其中X多4。7.如权利要求1所述柔和燃烧室，其特征在于，所述射流喷嘴组件包括:K个射流喷嘴(130)以及配套的K个主燃料喷嘴(140 )，其中， 所述K个射流喷嘴(130)均匀设置于在燃烧室头部挡板的以燃烧室头部挡板中心为圆心的圆周上，其中K多8，其出口端平行朝向燃烧室火焰筒(110)，并伸入燃烧室火焰筒(110)内，其出口端伸入燃烧室火焰筒的距离与锥罩出口端伸入燃烧室火焰筒的距离相同； 射流喷嘴中心轴线与燃烧室火焰筒中心轴线的距离1^2满足=且其与燃烧室火焰筒内壁的距离不小于R2,其中，R1为燃烧室头部挡板的半径，R2为射流喷嘴的半径； 所述K个主燃料喷嘴(140)均匀设置于在燃烧室机匣前壁的以燃烧室机匣前壁中心为圆心的圆周上，主燃料喷嘴出口段位于射流喷嘴内，所述主燃料喷嘴(140)与射流喷嘴(130)同轴设置，其出口端朝向燃烧室火焰筒(110)，且其出口平面与射流喷嘴出口平面之间的距离L1可进行调节。8.如权利要求1所述柔和燃烧室，其特征在于，所述燃烧室火焰筒的外壁设置有多个肋，用于增强燃烧室火焰筒(110)和空气之间的换热，避免产生过热点。9.如权利要求1所述柔和燃烧室，其特征在于，所述燃烧室火焰筒(110)为圆筒型结构，所述燃烧室头部挡板(170)为圆形平板，二者采用高温合金材料制成，燃烧室机匣的前壁采用不锈钢材料制成，其余部分采用碳钢材料制成。10.—种柔和燃烧室的控制方法，用于控制权利要求1至9中任一项权利要求所述的柔和燃烧室燃烧，其包括: 步骤A:低负荷下，空气进入值班喷嘴组件和射流喷嘴组件，向值班喷嘴组件供入燃料，空气和燃料点火燃烧，燃烧室进入点火状态； 步骤B:随着负荷提升，空气流量增加，将供入值班喷嘴组件的燃料量逐步提高至最大值，然后逐步向射流喷嘴组件供入燃料，当值班喷嘴组件和射流喷嘴组件的燃料量之和达到预定负荷时，逐渐减小值班喷嘴组件的燃料供应，并保持预定负荷不变，直至值班喷嘴组件的燃料供应降为零； 步骤C:提高射流喷嘴组件供入的燃料量，直至其燃料量达到最大负荷。
【文档编号】F23R3/28GK106016362SQ201610322684
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】熊燕, 周子琛, 邵卫卫, 张哲巅, 肖云汉
【申请人】中国科学院工程热物理研究所