CN104390235A - 预混旋流式值班喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明提出预混旋流式值班喷嘴。气态燃料喷嘴与空气旋流管通过螺纹进行连接，值班预混腔、花瓣式旋流器和缩放式喷嘴通过焊接与空气旋流管进行连接，气态燃料喷嘴伸入值班预混腔部分圆周方向开有若干均匀布置的燃料喷射孔，空气旋流管沿管壁切线方向开有两条对称的空气旋流入口，在花瓣式旋流器内部开有若干斜气孔，缩放式喷嘴的管壁中部向内隆起一个环状的喷嘴喉部。该型值班喷嘴可通过结构调整安装于燃用气态燃料燃气轮机的主喷嘴中，可直接通过燃料调整实现值班喷嘴的稳定工作及燃气轮机的低排放特性，该型喷嘴在自身可以稳定燃烧的前提下，还能有效引燃主喷嘴，同时拓宽燃烧室的贫燃熄火范围，极大地提高燃烧室的工作稳定性。
Description
技术领域：
本发明涉及热能与动力工程领域，具体地说是低排放燃气轮机燃烧室气态燃料喷嘴核心部件的一种预混旋流式值班喷嘴。
背景技术：
随着能源种类的多样化、燃气轮机的广泛应用以及环境污染的日益恶化，人们的环保观念日益增强，世界各国不断推出越来越严格的污染物排放标准，工业燃气轮机对污染物，尤其是对NOx及CO的排放要求更加严格，低排放已经成为先进燃气轮机的重要性能指标之一；
从污染物排放控制的角度出发，燃烧室最好采用贫燃预混燃烧技术，这需要足够多的空气通过燃料喷嘴进入主燃区，于是火焰筒上不再保留主燃孔和掺混孔，通过燃烧的组织降低燃烧区温度，有利于降低NOx排放。但是当燃烧区内温度较低时，燃烧稳定性就变差，容易发生熄火的危险，贫燃预混燃烧技术面临的最大问题就是燃烧稳定性下降以及预混腔的回火，机组在运行过程中由于负荷的变化或燃料热值及成分的变化经常会出现熄火的危险，它显著威胁着燃气轮机的运行安全。由于燃烧室内的燃烧过程很难组织，为此必须采取特殊措施，在保证低污染物排放的同时，保证火焰的稳定性，为了解决贫燃预混燃烧喷嘴的贫燃熄火问题及回火问题，需要采取特殊的方式对喷嘴结构进行复杂设计，在主喷嘴中心引入值班喷嘴的方式，可以有效提高火焰的稳定性，但是值班喷嘴的结构型式及工作方式对燃烧室的工作性能及污染物排放有重大影响，因此预混旋流式值班喷嘴的研究具有重要的应用价值。
发明内容：
本发明是为解决低排放燃烧室的贫燃熄火问题，为提高火焰稳定性，综合气态燃料主喷嘴的技术特点而开发的。
本发明的技术方案是：预混旋流式值班喷嘴，包括气态燃料喷嘴，气态燃料喷嘴与空气旋流管通过螺纹进行连接，值班预混腔、花瓣式旋流器和缩放式喷嘴通过焊接与空气旋流管进行连接。
所述的气态燃料喷嘴，中心开有一个沉孔状的燃料入口，气态燃料喷嘴伸入值班预混腔部分圆周方向开有若干均匀布置的燃料喷射孔。
所述的空气旋流管，沿管壁切线方向开有两条对称的长孔形空气旋流入口。
所述的花瓣式旋流器，在花瓣式旋流器内部开有若干沿中心辐射状的斜气孔，在中心开设直孔。
所述的缩放式喷嘴，在喷嘴出口里侧，其管壁中部向内隆起一个环状的喷嘴喉部。
本发明具有如下有益效果：本发明提出的预混旋流式值班喷嘴，该型值班喷嘴可通过结构调整安装于燃用气态燃料燃气轮机的主喷嘴中，可直接通过燃料调整实现值班喷嘴的稳定工作及燃气轮机的低排放特性，采用花瓣式旋流器，解决了旋流器设计在小轮毂比时流量不足及大轮毂比时不满足旋流器设计准则的技术缺陷；采用燃料与空气预混形式降低污染物排放；采用双级旋流方式加强混合气旋流；采用缩放式喷嘴在喉部使气流加速防止回火，在渐扩段形成低速回流区，稳定值班火焰，该型喷嘴在自身可以稳定燃烧的前提下，还能有效引燃主喷嘴，同时拓宽燃烧室的贫燃熄火范围，极大地提高燃烧室的工作稳定性。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
附图2是附图1的M向视图；
附图3是附图1的A-A剖面图；
附图4是附图1的B-B剖面图。
图中1-气态燃料喷嘴；2-空气旋流管；3-值班预混腔；4-花瓣式旋流器；5-缩放式喷嘴；6-燃料入口；7-空气旋流入口；8-燃料喷射孔；9-斜气孔；10-喷嘴喉部；11-喷嘴出口；12-螺纹。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1结合图2～图4所示，预混旋流式值班喷嘴，包括气态燃料喷嘴1，气态燃料喷嘴1与空气旋流管2通过螺纹12进行连接，值班预混腔3、花瓣式旋流器4和缩放式喷嘴5通过焊接与空气旋流管2进行连接。
所述的气态燃料喷嘴1，中心开有一个沉孔状的燃料入口6，气态燃料喷嘴1伸入值班预混腔3部分圆周方向开有若干均匀布置的燃料喷射孔8。
所述的空气旋流管2，沿管壁切线方向开有两条对称的长孔形空气旋流入口7。
所述的花瓣式旋流器4，在花瓣式旋流器4内部开设若干斜气孔9，在中心开设直孔，一方面可以提高值班喷嘴流量，另一方面可以辅助防止值班火焰回火，以防花瓣式旋流器烧蚀。
所述的缩放式喷嘴5，在喷嘴出口11里侧，其管壁中部向内隆起一个环状的喷嘴喉部10。
气态燃料由燃料入口6进入气态燃料喷嘴1，从燃料喷射孔8喷射到值班预混腔3中；同时，空气经过旋流入口7以旋流形式进入值班预混腔3，与燃料气进行掺混，而后流经花瓣式旋流器4，进一步加强旋流，通过缩放式喷嘴5，在喷嘴喉部10进行加速，以高速流出后，经渐扩段突扩减速形成回流区，预混气在渐扩段回流区内形成稳定燃烧的火焰，该火焰从喷嘴出口11喷出，与主喷嘴回流区相连，进而可以引燃主喷嘴，同时可拓宽主喷嘴的贫燃熄火边界。
该型值班喷嘴燃料流量可根据工况进行调节，在高工况较为稳定状态下燃料量可以减少，流入的空气直接进入燃烧区补充氧气，降低污染物排放；在低工况时，燃料量适当增加，形成稳定的值班火焰，提高主火焰的燃烧稳定性。
Claims (5)
1.一种预混旋流式值班喷嘴，包括气态燃料喷嘴(1)，其特征在于：气态燃料喷嘴(1)与空气旋流管(2)通过螺纹(12)进行连接，值班预混腔(3)、花瓣式旋流器(4)和缩放式喷嘴(5)通过焊接与空气旋流管(2)进行连接。
2.根据权利要求1所述的预混旋流式值班喷嘴，其特征在于：所述的气态燃料喷嘴(1)，中心开有一个沉孔状的燃料入口(6)，气态燃料喷嘴(1)伸入值班预混腔(3)部分圆周方向开有若干均匀布置的燃料喷射孔(8)。
3. 根据权利要求1所述的预混旋流式值班喷嘴，其特征在于：所述的空气旋流管（2），沿管壁切线方向开有两条对称的长孔形空气旋流入口(7)。
4. 根据权利要求1所述的预混旋流式值班喷嘴，其特征在于：所述的花瓣式旋流器(4)，在花瓣式旋流器(4)内部开有若干沿中心辐射状的斜气孔(9)，在中心开设直孔。
5. 根据权利要求1所述的预混旋流式值班喷嘴，其特征在于：所述的缩放式喷嘴(5)，在喷嘴出口(11)里侧，其管壁中部向内隆起一个环状的喷嘴喉部(10)。
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