一種燃氣輪機貧燃料多孔噴射噴嘴及燃氣輪的製造方法

2023-04-26 15:01:21

一種燃氣輪機貧燃料多孔噴射噴嘴及燃氣輪的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及燃氣輪機【技術領域】，具體涉及一種貧燃料多孔噴射噴嘴及燃氣輪機。該貧燃料多孔噴射噴嘴包括中心體及設置在中心體上的旋流器，所述中心體內設有用於輸送燃料的第一中空通道，所述旋流器包括旋流器外罩，在旋流器外罩的一端設有預混空氣入口，另一端設有多個導流葉片，所述導流葉片上設有徑向噴口，所述徑向噴口通過第二中空通道與第一中空通道連通；所述旋流器外罩內設有第三中空通道，所述第三中空通道與第二中空通道連通，在第三中空通道側壁上且位於相鄰所述導流葉片之間設有至少一個周向噴口，使噴嘴流道內的燃料與空氣的混合比例更加均勻，降低汙染物排放。
【專利說明】一種燃氣輪機貧燃料多孔噴射噴嘴及燃氣輪機

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃氣輪機【技術領域】，尤其涉及一種貧燃料多孔噴射噴嘴及燃氣輪機。

【背景技術】
[0002]目前，燃氣輪機是清潔化石能源的重要設備。隨著世界各國對燃氣輪機汙染物排放標準要求的日益嚴格，降低氮氧化物(顯3排放的技術成為增強燃氣輪機市場競爭力的關鍵。
[0003]勵X的生成機理主要有以下三種:熱力型、燃料型和快速型。對於目前世界主流的燃氣輪機而言，顯X的生成以熱力型機理為主。降低燃燒室內火焰的峰值溫度是減少熱力型顯X的主要方法。一種廣泛應用的措施為貧預混燃燒技術，對於預混燃燒而言，空氣和燃料在組織燃燒前的摻混至關重要，空氣和燃料摻混的均勻程度、混合的快慢直接影響著噴嘴下遊當量比分布和燃燒產物的停留時間，進而影響汙染物，尤其是勵X的生成。
[0004]現有技術中，一種典型的貧燃料多孔噴射噴嘴採用如圖1-2所示的結構，噴嘴由支撐法蘭、旋流器、噴嘴尖端和不同管道組成。其中燃料進入燃料入口，通過中空通道，進入氣體燃料導流葉片的中空通道，最後從氣體燃料徑向噴口噴出，與來流空氣摻混，進而參與組織燃燒。這種結構的不足之處在於，氣體燃料噴口均沿葉片徑向布置，在葉片大半徑(即邊緣部位)處，不同葉片間相應的燃料噴口距離較遠，易導致燃料射流貫穿不足，而在葉片小半徑(即中心部位)處，不同葉片相應的燃料噴口距離較近，易導致燃料射流交叉，這會造成相鄰葉片間的空氣和燃料摻混不均勻，進而會影響到燃燒過程中汙染物，尤其是顯X的生成。
[0005]因此，針對以上不足，需要一種能夠使噴嘴流道內的燃料與空氣的混合比例更加均勻，降低汙染物排放的貧燃料多孔噴射噴嘴。
實用新型內容
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]本實用新型要解決的技術問題是解決由於現有貧燃料多孔噴嘴因從徑向噴口噴出的燃料貫穿深度不夠而導致燃料不足，燃料與空氣的混合比例不均勻的問題。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種貧燃料多孔噴射噴嘴，包括中心體及設置在中心體上的旋流器，所述中心體內設有用於輸送燃料的第一中空通道，所述旋流器包括旋流器外罩，在旋流器外罩的一端設有預混空氣入口，另一端設有多個導流葉片，所述導流葉片上設有徑向噴口，所述徑向噴口通過第二中空通道與第一中空通道連通；所述旋流器外罩內設有第三中空通道，所述第三中空通道與第二中空通道連通，在第三中空通道側壁上且位於相鄰所述導流葉片之間設有至少一個周向噴口。
[0010]其中，所述第三中空通道環設於旋流器外罩的內部。
[0011]其中，所述周向噴口位於相鄰所述導流葉片1/4夾角與3/4夾角之間所對應的第三中空通道側壁上。
[0012]其中，所述周向噴口的數量不大於5個。
[0013]其中，所述周向噴口的直徑為1-2111111。
[0014]其中，所述預混空氣入口內設有旋流器葉片，所述旋流器葉片用於使預混空氣在旋流器外罩內形成回流。
[0015]其中，所述旋流器葉片與導流葉片為一體結構。
[0016]其中，所述導流葉片沿其徑向設有多個徑向噴口，所述徑向噴口與周向噴口在同一平面內進行燃料混合。
[0017]其中，所述中心體的一端安裝有支撐法蘭，所述支撐法蘭上設有與第一中空通道連通的燃料入口。
[0018]本實用新型還提供一種燃氣輪機，其包括所述的貧燃料多孔噴射噴嘴。
[0019](三)有益效果
[0020]本實用新型的上述技術方案具有以下有益效果:本實用新型貧燃料多孔噴射噴嘴在相鄰的導流葉片之間增加周向噴口，並且通過設置於旋流器外罩內的第三中空通道將第二中空通道內的燃料引入；通過徑向噴口與周向噴口有效增加了噴嘴流道外側中心區域燃料，使噴嘴流道內的燃料與空氣的比例更加均勻，解決了由於燃料貫穿深度不夠導致的燃料不足的問題，有效降低汙染物的排放。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術貧燃料多孔噴射噴嘴的縱向剖視圖；
[0022]圖2為圖1的8-8剖視圖；
[0023]圖3為本實用新型實施例貧燃料多孔噴射噴嘴的縱向剖視圖；
[0024]圖4為圖3的0(:剖視圖。
[0025]其中，1:中心體；2:旋流器；3:導流葉片；4:支撐法蘭；5:來流空氣；6:徑向燃料射流；7:周向燃料射流；11:第一中空通道；12:噴嘴尖端；21:旋流器外罩；22:預混空氣入口 ；23:第三中空通道；24:周向噴口 ；25:旋流器葉片；31:徑向噴口 ；32:第二中空通道；41:燃料入口。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本實用新型的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的範圍。
[0027]在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上；除非另有說明，「缺口狀」的含義為除截面平齊外的形狀。術語「上」、「下」、「左」、「右」、「內」、「外」、「前端」、「後端」、「頭部」、「尾部」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0029]如圖3-4所示，本實施例提供一種貧燃料多孔噴射噴嘴，包括中心體1及設置在中心體1上的旋流器2，中心體1內設有用於輸送燃料的第一中空通道11，旋流器2包括旋流器外罩21，在旋流器外罩21的一端設有預混空氣入口 22，另一端設有多個導流葉片3，導流葉片3上設有多個徑向噴口 31，多個徑向噴口 31均通過第二中空通道32與第一中空通道11連通；在旋流器外罩21內設有第三中空通道23，第三中空通道23與第二中空通道32連通，在第三中空通道23側壁上且位於相鄰導流葉片3之間設有至少一個周向噴口 24，有效增加了噴嘴流道外側中心區域的燃料，解決了該處由於徑向噴口 31噴出燃料貫穿深度不夠而導致的燃料不足的問題，使噴嘴流道內的燃料空氣比例混合更加均勻，降低汙染物的排放。
[0030]本實施例中第三中空通道23環設於旋流器外罩21的內部，第三中空通道23的形狀可視旋流器外罩21的形狀而改變，其可以為圓形、圓環形、橢圓形或矩形，以方便旋流器外罩21內的管道布置及燃料流動的均勻性。
[0031]進一步地，周向噴口 24位於相鄰導流葉片3之間，且均勻分布在兩者1/4夾角與3/4夾角之間(即相鄰兩個導流葉片3間距的25%?75%處)所對應的第三中空通道23側壁上。現有技術中貧燃料噴嘴，如圖1-2所示，徑向噴口 31靠近噴嘴外側的貫穿深度一般為相鄰兩個導流葉片3間距的0%?25%以及75%?100%處。而在相鄰兩個導流葉片3間距的25%?75%處增加周向噴口 24就可以改善由於燃料貫穿深度低導致的噴嘴流道外側中心區域不足的問題。
[0032]對應地，周向噴口 24的數量不大於5個，例如，周向噴口 24的數量可以為3個，均勻布置於相鄰兩個導流葉片3間距的30%?70%處，經由周向噴口 24噴出後會沿徑向擴張，在相鄰兩個導流葉片3間距的30%?70%處增加氣體燃料；周向噴口 24可在較短距離內擴張到25%?75%處，避免由於擴張因素導致的燃料濃度增加的問題。
[0033]優選地，周向噴口 24的直徑為1-2臟，且其中心線垂直於當地壁面，可有效增加貫穿深度且與徑向噴口 31內燃料及空氣混合。
[0034]預混空氣入口 22內設有旋流器葉片25，旋流器葉片25用於使預混空氣(即，來流空氣5)在旋流器外罩21內形成回流。
[0035]其中，旋流器葉片25與導流葉片3為一體結構，節省材料，提高流動性能。導流葉片3沿其徑向設有多個徑向噴口 31，徑向噴口 31與周向噴口 24在同一平面內進行燃料混合，徑向噴口 31與周向噴口 24位於同一軸向位置處，以便混合均勻。
[0036]此外，中心體1的一端安裝有支撐法蘭4，支撐法蘭4上設有與第一中空通道11連通的燃料入口 41，在中心體1的另一端設有噴嘴尖端12。
[0037]本實用新型還提供一種燃氣輪機，其包括該貧燃料多孔噴射噴嘴，該燃氣輪機能夠使噴嘴流道內的燃料與空氣的混合比例更加均勻，降低汙染物的排放。
[0038]本實用新型貧燃料多孔噴射噴嘴的工作過程為:燃料首先從位於支撐法蘭4上的燃料入口 41進入該噴嘴，而後通過第一中空通道11進入設置於導流葉片3內部的第二中空通道32，其中一部分燃料從設置於導流葉片3上的徑向噴口 31噴出形成周向燃料射流7，與來流空氣5摻混；另外一部分燃料穿過第二中空通道32進入第三中空通道23，而後沿周向流動，最後在周向噴口 24處噴出形成徑向燃料射流6，並與來流空氣5摻混。由於周向噴口 24布置於導流葉片3大半徑一側，靠近相鄰導流葉片3周向間距最大且周向燃料射流7難以抵達的區域，故穿過周向噴口 24的徑向燃料射流6可彌補此處燃料不足，從而解決傳統貧燃料多孔噴射噴嘴空氣與燃料摻混不均勻的問題。
[0039]綜上，本實用新型貧燃料多孔噴射噴嘴在相鄰的導流葉片之間增加周向噴口，並且通過設置於旋流器外罩內的第三中空通道將第二中空通道內的燃料引入；通過徑向噴口與周向噴口有效增加了噴嘴流道外側中心區域燃料，使噴嘴流道內的燃料與空氣的混合比例更加均勻，解決了由於燃料貫穿深度不夠導致的燃料不足的問題，有效降低汙染物的排放。
[0040]本實用新型的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而並不是無遺漏的或者將本實用新型限於所公開的形式。很多修改和變化對於本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本實用新型的原理和實際應用，並且使本領域的普通技術人員能夠理解本實用新型從而設計適於特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種貧燃料多孔噴射噴嘴，包括中心體(I)及設置在中心體(I)上的旋流器(2)，所述中心體(I)內設有用於輸送燃料的第一中空通道(11)，所述旋流器(2)包括旋流器外罩(21)，在旋流器外罩(21)的一端設有預混空氣入口(22)，另一端設有多個導流葉片(3)，所述導流葉片(3)上設有徑向噴口(31)，所述徑向噴口(31)通過第二中空通道(32)與第一中空通道(11)連通；其特徵在於，所述旋流器外罩(21)內設有第三中空通道(23)，所述第三中空通道(23)與第二中空通道(32)連通，在第三中空通道(23)側壁上且位於相鄰所述導流葉片(3)之間設有至少一個周向噴口(24)。
2.根據權利要求1所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述第三中空通道(23)環設於旋流器外罩(21)的內部。
3.根據權利要求2所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述周向噴口(24)位於相鄰所述導流葉片(3) 1/4夾角與3/4夾角之間所對應的第三中空通道(23)側壁上。
4.根據權利要求3所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述周向噴口(24)的數量不大於5個。
5.根據權利要求3所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述周向噴口(24)的直徑為l-2mm。
6.根據權利要求1所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述預混空氣入口(22)內設有旋流器葉片(25)，所述旋流器葉片(25)用於使預混空氣在旋流器外罩(21)內形成旋流。
7.根據權利要求6所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述旋流器葉片(25)與導流葉片(3)為一體結構。
8.根據權利要求7所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述導流葉片(3)沿其徑向設有多個徑向噴口(31)，所述徑向噴口(31)與周向噴口(24)在同一平面內進行燃料混入口 ο
9.根據權利要求1所述的貧燃料多孔噴射噴嘴，其特徵在於，所述中心體(I)的一端安裝有支撐法蘭(4)，所述支撐法蘭(4)上設有與第一中空通道(11)連通的燃料入口(41)。
10.一種燃氣輪機，其特徵在於，包括如權利要求1-9中任一項所述的貧燃料多孔噴射噴嘴。
【文檔編號】F23R3/28GK204176683SQ201420562240
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月26日 優先權日:2014年9月26日
【發明者】井文明, 李珊珊 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司