氢气微混分级燃烧火焰筒及氢燃料分级燃烧室

本发明涉及氢燃烧，尤其涉及一种氢气微混分级燃烧火焰筒及氢燃料分级燃烧室。

背景技术：

1、“双碳”目标下，氢气因零碳排放和高燃料热值的特点，成为航空发动机和地面燃机领域具应用潜力的燃料，而氢燃烧技术是氢燃料燃气涡轮发动机发展的重要部分。

2、现有氢燃烧技术大多是基于预混燃烧技术，采用氢气和空气在微通道内预先掺混，混合气通过同一喷孔共同射流喷出，但因氢燃烧速度快、火焰温度高，燃料无法充分燃烧，使得燃料利用率较低，同时也会带来nox等废气排放高的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种氢气微混分级燃烧火焰筒及氢燃料分级燃烧室，用以解决现有技术中燃料利用率较低、废气排放高的缺陷。

2、本发明提供一种氢气微混分级燃烧火焰筒，包括：

3、微混壳体；

4、头部混合板，连接于所述微混壳体，所述头部混合板和所述微混壳体构造有掺混腔；所述头部混合板开设有同心布置的多圈燃烧孔组，每圈燃烧孔组包括多个燃烧孔；

5、所述头部混合板内部布置有多路供气单元，每路所述供气单元与至少一圈燃烧孔组的燃烧孔连通；每个所述供气单元连通有供气管路，所述供气管路设置有控制阀。

6、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述头部混合板开设有三圈燃烧孔组，所述头部混合板内部布置有两路供气单元，分别为值班级供气单元和主燃级供气单元，所述值班级供气单元与最外圈燃烧孔组连通，所述主燃级单元与其余两圈燃烧孔组连通。

7、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述值班级供气单元包括值班级供气总管和多个值班级连接管，所述值班级供气总管包括值班级主管和与所述值班级主管连通的至少一个值班级分管，每个所述值班级分管连接有所述供气管路；最外圈燃烧孔组的每个所述燃烧孔通过对应的值班级连接管与所述值班级主管连通。

8、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述主燃级供气单元包括主燃级总管和多个主燃级连接管，所述主燃级总管包括主燃级主管和与主燃级主管连通的至少一个主燃级分管，每个所述主燃级分管连接有供气管路；每个所述主燃级连接管的一端连通于所述主燃级主管，所述主燃级连接管的另一端与内圈燃烧孔组对应的燃烧孔、以及中间圈燃烧孔组对应的燃烧孔连通。

9、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述主燃级分管和所述值班级分管均呈圆弧状，并位于同一圆上；

10、所述主燃级主管和所述值班级主管呈圆环状，所述值班级主管和所述主燃级主管由外向内同心设置于所述主燃级分管的内侧，所述主燃级主管位于多圈燃烧孔组的外侧，所述主燃级主管的外侧壁具有容置所述值班级连接管的凹陷部。

11、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述燃烧孔靠近所述头部混合板中心的内壁设置有涡流发生器，所述燃烧孔的内壁开设有与对应供气单元连通的喷孔，和/或，所述头部混合板背离燃烧室壳体的一侧设置有导流板，所述导流板对应所述掺混腔的位置布置有多个进气孔。

12、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，所述涡流发生器具有两个侧面，所述燃烧孔的内壁开设有两个喷孔，两个所述喷孔分别朝向两个所述侧面。

13、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，最外圈燃烧孔组的燃烧孔的每个喷孔通过所述值班级连接管与所述值班级主管连通。

14、根据本发明实施例提供的一种氢气微混分级燃烧火焰筒，每个所述主燃级连接管的中部连接有两个第一连接支管，两个第一连接支管分别连接于中间圈燃烧孔组的相邻两个所述燃烧孔相靠近的喷孔；

15、所述主燃级连接管的另一端具有两个第二连接支管或一个第三连接支管，所述两个第二连接支管分别连接于内圈燃烧孔组对应的所述燃烧孔的两个喷孔，相邻两个主燃级连接管的第三连接支管分别连接于内圈燃烧孔组对应的所述燃烧孔的两个喷孔。

16、本发明还提供一种氢气微混分级燃烧室，包括燃烧室壳体和任一项上述的氢气微混分级燃烧火焰筒，所述氢气微混分级燃烧火焰筒设置于所述燃烧室壳体。

17、本发明实施例提供的氢气微混分级燃烧火焰筒，通过头部混合板开设有同心布置的多圈燃烧孔组，并通过多个供气单元向多圈燃烧孔组供应燃料，空气进入燃烧孔与供气单元射流至燃烧孔的燃料进行有效混合，可实现燃料扩散燃烧，并根据不同燃料的特性，控制对应数量个供气单元的开闭，有效地提高燃料的利用率，同时降低nox等废气的排放。

技术特征：

1.一种氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述头部混合板开设有三圈燃烧孔组，所述头部混合板内部布置有两路供气单元，分别为值班级供气单元和主燃级供气单元，所述值班级供气单元与最外圈燃烧孔组连通，所述主燃级单元与其余两圈燃烧孔组连通。

3.根据权利要求2所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述值班级供气单元包括值班级供气总管和多个值班级连接管，所述值班级供气总管包括值班级主管和与所述值班级主管连通的至少一个值班级分管，每个所述值班级分管连接有所述供气管路；最外圈燃烧孔组的每个所述燃烧孔通过对应的值班级连接管与所述值班级主管连通。

4.根据权利要求3所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述主燃级供气单元包括主燃级总管和多个主燃级连接管，所述主燃级总管包括主燃级主管和与主燃级主管连通的至少一个主燃级分管，每个所述主燃级分管连接有供气管路；每个所述主燃级连接管的一端连通于所述主燃级主管，所述主燃级连接管的另一端与内圈燃烧孔组对应的燃烧孔、以及中间圈燃烧孔组对应的燃烧孔连通。

5.根据权利要求4所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述主燃级分管和所述值班级分管均呈圆弧状，并位于同一圆上；

6.根据权利要求5所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述燃烧孔靠近所述头部混合板中心的内壁设置有涡流发生器，所述燃烧孔的内壁开设有与对应供气单元连通的喷孔，和/或，所述头部混合板背离燃烧室壳体的一侧设置有导流板，所述导流板对应所述掺混腔的位置布置有多个进气孔。

7.根据权利要求6所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，所述涡流发生器具有两个侧面，所述燃烧孔的内壁开设有两个喷孔，两个所述喷孔分别朝向两个所述侧面。

8.根据权利要求7所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，最外圈燃烧孔组的燃烧孔的每个喷孔通过所述值班级连接管与所述值班级主管连通。

9.根据权利要求5所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，其特征在于，每个所述主燃级连接管的中部连接有两个第一连接支管，两个第一连接支管分别连接于中间圈燃烧孔组的相邻两个所述燃烧孔相靠近的喷孔；

10.一种氢气微混分级燃烧室，其特征在于，包括燃烧室壳体和权利要求1至9任一项所述的氢气微混分级燃烧火焰筒，所述氢气微混分级燃烧火焰筒设置于所述燃烧室壳体。

技术总结本发明涉及氢燃烧技术领域，提供一种氢气微混分级燃烧火焰筒及氢燃料分级燃烧室，氢气微混分级燃烧火焰筒包括微混壳体和连接于微混壳体的头部混合板，头部混合板开设有同心布置的多圈燃烧孔组，每圈燃烧孔组包括多个燃烧孔；头部混合板内部布置有多路供气单元，每路供气单元与至少一圈燃烧孔组的燃烧孔连通；每个供气单元连通有供气管路，供气管路设置有控制阀。本发明通过头部混合板开设有同心布置的多圈燃烧孔组，并通过多个供气单元向多圈燃烧孔组供应燃料，空气进入燃烧孔与供气单元射流至燃烧孔的燃料进行有效混合，可实现燃料扩散燃烧，并根据不同燃料的特性，控制对应数量个供气单元的开闭，有效地提高燃料的利用率，同时降低废气排放。技术研发人员：莫妲,林宇震,韩啸,张弛受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13