本發(fā)明涉及微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴領(lǐng)域，具體涉及一種具備兩種燃燒模式的燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴。

背景技術(shù)：

1、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是目前最成熟、最有商業(yè)競爭力的分布式發(fā)電設(shè)備，具有燃料適應(yīng)性好、可靠性高、環(huán)境友好、使用方便等優(yōu)勢。燃?xì)廨啓C(jī)核心部件之一為燃燒室，而噴嘴控制著整個(gè)燃燒室內(nèi)部的燃燒過程，是調(diào)節(jié)燃料和空氣兩者流動與燃燒性能的重要部件，在整個(gè)機(jī)組運(yùn)行過程中扮演著重要角色。

2、作為分布式發(fā)電設(shè)備，微型燃?xì)廨啓C(jī)除了使用方便外，還要適用于多種負(fù)荷工況，因此微型燃?xì)廨啓C(jī)本身需要具備調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力。目前，微型燃?xì)廨啓C(jī)多使用預(yù)混燃燒來降低燃燒火焰溫度，從而降低nox的排放。但是預(yù)混燃燒存在穩(wěn)燃區(qū)域較小，低負(fù)荷時(shí)燃燒不穩(wěn)定的情況。為解決這一現(xiàn)象，制造商提出在燃燒室中添加擴(kuò)散燃燒模式，擴(kuò)散燃燒具有在低負(fù)荷下能夠燃燒穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。但是在原有燃燒室中添加新的噴嘴空間會對整個(gè)燃燒室的布局和制造工藝造成影響，同時(shí)也會改變?nèi)紵覂?nèi)的流場，影響燃燒結(jié)果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決微型燃?xì)廨啓C(jī)在添加擴(kuò)散燃燒模式下，不改變?nèi)紵覂?nèi)原有布局，降低改造噴嘴對原有燃燒室的影響，簡化燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷變化的控制方式，將擴(kuò)散燃燒與預(yù)混燃燒集成在同一噴嘴上，本發(fā)明提供了一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，包括：擴(kuò)散燃料通道、預(yù)混燃料通道、氣體預(yù)混通道三部分，且相互連為一體；該噴嘴具備擴(kuò)散燃燒與預(yù)混燃燒兩種燃燒模式，燃燒所需的空氣來自于氣體預(yù)混通道的兩種側(cè)邊開孔，分別為預(yù)混空氣孔和預(yù)混旋流槽，當(dāng)氣體燃料通過擴(kuò)散燃料通道與空氣接觸后，經(jīng)過點(diǎn)火可形成擴(kuò)散燃燒火焰；當(dāng)氣體燃料通過預(yù)混燃通道，燃料在氣體預(yù)混通道與空氣充分混合，形成旋流預(yù)混燃?xì)?，?jīng)過點(diǎn)火可形成預(yù)混燃燒火焰。

4、進(jìn)一步地，所述預(yù)混燃料通道包括：預(yù)混燃料進(jìn)口、預(yù)混燃料通道、噴嘴固定通道、預(yù)混燃料出口裝置；所述氣體預(yù)混通道包括：預(yù)混空氣孔、預(yù)混旋流槽、氣體預(yù)混通道。

5、進(jìn)一步地，所述擴(kuò)散燃料通道由預(yù)混燃料通道和預(yù)混燃料出口裝置兩者進(jìn)行固定，且擴(kuò)散燃料通道與氣體預(yù)混通道同軸心；所述預(yù)混燃料進(jìn)口、預(yù)混燃料通道、噴嘴固定通道、預(yù)混燃料出口裝置依次連接，各部件中空部分構(gòu)成燃料通道；所述預(yù)混燃料出口裝置外徑與氣體預(yù)混通道內(nèi)徑重合。

6、進(jìn)一步地，所述擴(kuò)散燃料通道總長是噴嘴整體總長的0.93-0.94倍，其目的在于氣體預(yù)混通道將擴(kuò)散燃料通道包含在內(nèi)，且兩者出口具有一定距離，確保氣體預(yù)混通道內(nèi)空氣與擴(kuò)散燃料通道出口的氣體燃料充分接觸，避免不完全燃燒現(xiàn)象發(fā)生。

7、進(jìn)一步地，所述擴(kuò)散燃料通道與預(yù)混燃料進(jìn)口直徑相同；所述氣體預(yù)混通道的直徑為擴(kuò)散燃料通道的5倍。

8、進(jìn)一步地，所述預(yù)混燃料出口裝置前端為具有0.1至0.25曲率的中空錐形體，后段為中空圓柱體，當(dāng)燃料與空氣形成的預(yù)混氣體撞擊到預(yù)混燃料出口裝置后，會被具有曲面的錐形體改變流動方向，預(yù)混氣最終沿曲面向氣體預(yù)混通道出口流動。

9、進(jìn)一步地，所述的預(yù)混燃料出口裝置，在中空錐形體曲率為0.1處設(shè)立12個(gè)細(xì)小通孔，細(xì)小通孔總面積為預(yù)混燃料進(jìn)口面積的0.2倍，自噴嘴固定通道的氣體燃料進(jìn)行細(xì)小通孔后流速會顯著增大，方便后續(xù)與空氣進(jìn)行充分混合；

10、進(jìn)一步地，所述預(yù)混燃?xì)獾目諝庵饕獊碓从陬A(yù)混空氣孔和預(yù)混旋流槽，其中預(yù)混空氣孔為4個(gè)垂直圓形孔，預(yù)混旋流槽為15個(gè)傾斜度為45°的圓角矩形孔；

11、進(jìn)一步地，預(yù)混空氣孔總面積為預(yù)混旋流槽1.28-1.33倍，預(yù)混空氣孔出口空氣為預(yù)混主體，與燃料充分接觸進(jìn)行初步混合，預(yù)混旋流槽出口空氣具備一定旋流度，帶動預(yù)混燃?xì)膺M(jìn)行旋流，經(jīng)過旋流的預(yù)混燃?xì)饩哂懈玫幕旌闲Ч?，并縮短火焰長度；

12、進(jìn)一步地，用標(biāo)準(zhǔn)均方根s作為判斷預(yù)混均勻度的標(biāo)準(zhǔn)，所述噴嘴出口的預(yù)混標(biāo)準(zhǔn)均方根s應(yīng)小于0.05，才能視為燃料與空氣已混合均勻，具體計(jì)算方式如下：

13、

14、c為濃度，n為計(jì)算所選取的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。

15、本發(fā)明的有益效果在于：

16、1、本發(fā)明的具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，當(dāng)氣體燃料通過擴(kuò)散燃料通道時(shí)，在通道出口與空氣接觸后，經(jīng)過點(diǎn)火可形成擴(kuò)散燃燒火焰，適用于低負(fù)荷燃燒；當(dāng)氣體燃料通過預(yù)混燃通道時(shí)，燃料在氣體預(yù)混通道會與空氣充分混合，形成旋流預(yù)混燃?xì)?，?jīng)過點(diǎn)火可形成預(yù)混燃燒火焰，適用于中高負(fù)荷燃燒。

17、2、本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴將擴(kuò)散燃燒通道與預(yù)混燃燒通道集成為一個(gè)噴嘴，節(jié)省了燃燒室的使用空間也簡化了燃燒室布局，同時(shí)擴(kuò)散燃燒通道的設(shè)計(jì)對預(yù)混燃?xì)獾念A(yù)混效果基本不造成有效的影響。

18、3、本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，噴嘴出口預(yù)混燃?xì)獾念A(yù)混標(biāo)準(zhǔn)均方根s小于0.05，滿足預(yù)混均勻度的要求，同時(shí)預(yù)混燃?xì)饩哂行魈卣?，能有效降低火焰長度。

技術(shù)特征：

1.一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于，包括：擴(kuò)散燃料通道、預(yù)混燃料通道、氣體預(yù)混通道三部分，且相互連為一體；該噴嘴具備擴(kuò)散燃燒與預(yù)混燃燒兩種燃燒模式，燃燒所需的空氣來自于所述氣體預(yù)混通道的兩種側(cè)邊開孔，分別為預(yù)混空氣孔和預(yù)混旋流槽，當(dāng)氣體燃料通過所述擴(kuò)散燃料通道與空氣接觸后，經(jīng)過點(diǎn)火可形成擴(kuò)散燃燒火焰；當(dāng)氣體燃料通過所述預(yù)混燃通道，燃料在所述氣體預(yù)混通道與空氣充分混合，形成旋流預(yù)混燃?xì)?，?jīng)過點(diǎn)火可形成預(yù)混燃燒火焰。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于，所述預(yù)混燃料通道包括：預(yù)混燃料進(jìn)口、預(yù)混燃料通道、噴嘴固定通道、預(yù)混燃料出口裝置；所述氣體預(yù)混通道包括：所述預(yù)混空氣孔、所述預(yù)混旋流槽和氣體預(yù)混通道。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：所述擴(kuò)散燃料通道由所述預(yù)混燃料通道和所述預(yù)混燃料出口裝置兩者進(jìn)行固定，且擴(kuò)散燃料通道與所述氣體預(yù)混通道同軸心；所述預(yù)混燃料進(jìn)口、預(yù)混燃料通道、噴嘴固定通道、預(yù)混燃料出口裝置依次連接，各部件中空部分構(gòu)成燃料通道；所述預(yù)混燃料出口裝置外徑與所述氣體預(yù)混通道內(nèi)徑重合。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：所述擴(kuò)散燃料通道總長是噴嘴整體總長的0.93-0.94倍，所述氣體預(yù)混通道將擴(kuò)散燃料通道包含在內(nèi)，且兩者出口具有一定距離，確保氣體預(yù)混通道內(nèi)空氣與擴(kuò)散燃料通道出口的氣體燃料充分接觸，避免不完全燃燒現(xiàn)象發(fā)生。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：所述擴(kuò)散燃料通道與預(yù)混燃料進(jìn)口直徑相同；所述氣體預(yù)混通道的直徑為擴(kuò)散燃料通道的5倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：所述預(yù)混燃料出口裝置前端為具有0.1至0.25曲率的中空錐形體，后段為中空圓柱體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：其特征在于：在所述中空錐形體曲率為0.1處設(shè)立12個(gè)細(xì)小通孔，細(xì)小通孔總面積為預(yù)混燃料進(jìn)口面積的0.2倍。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：所述預(yù)混空氣孔為4個(gè)垂直圓形孔，所述預(yù)混旋流槽為15個(gè)傾斜度為45°的圓角矩形孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：預(yù)混空氣孔總面積為預(yù)混旋流槽1.28-1.33倍，預(yù)混空氣孔出口空氣為預(yù)混主體，與燃料充分接觸進(jìn)行初步混合，預(yù)混旋流槽出口空氣具備一定旋流度，帶動預(yù)混燃?xì)膺M(jìn)行旋流，經(jīng)過旋流的預(yù)混燃?xì)饩哂懈玫幕旌闲Ч?，并縮短火焰長度。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，其特征在于：用標(biāo)準(zhǔn)均方根s作為判斷預(yù)混均勻度的標(biāo)準(zhǔn)，所述噴嘴出口的預(yù)混標(biāo)準(zhǔn)均方根s應(yīng)小于0.05，才能視為燃料與空氣已混合均勻，具體計(jì)算方式如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種具備兩種燃燒模式的微型燃?xì)廨啓C(jī)噴嘴，總體包括：擴(kuò)散燃料通道、預(yù)混燃料通道、氣體預(yù)混通道三部分，且相互連為一體。該噴嘴具備擴(kuò)散燃燒與預(yù)混燃燒兩種燃燒模式，燃燒所需的空氣來自于氣體預(yù)混通道的兩種側(cè)邊開孔，分別為預(yù)混空氣孔和預(yù)混旋流槽，當(dāng)氣體燃料通過擴(kuò)散燃料通道與空氣接觸后，經(jīng)過點(diǎn)火可形成擴(kuò)散燃燒火焰；當(dāng)氣體燃料通過預(yù)混燃通道，燃料在氣體預(yù)混通道與空氣充分混合，形成旋流預(yù)混燃?xì)猓?jīng)過點(diǎn)火可形成預(yù)混燃燒火焰。

技術(shù)研發(fā)人員：阮波,龐穎鋼,蘇文強(qiáng),范梓康
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)湖州研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17