CN107702147A - 燃气轮机的燃料喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气轮机的燃料喷嘴，所述燃料喷嘴包括中心体、套罩、端板、导流筒和隔板；所述套罩具有第一端和第二端，所述套罩套在所述中心体上，所述套罩与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器；所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的进气孔；所述导流筒位于所述环形通道内且设于所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分成多个环形空间；所述隔板设在至少一个环形空间内以将所述至少一个环形空间分隔成沿所述环形通道的周向排布的多个区。本发明方便全局调整空气流动的均匀性，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

Description

燃气轮机的燃料喷嘴

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种燃气轮机的燃料喷嘴。

背景技术

燃气轮机中，空气经压气机压缩成高压空气从扩压器进入燃烧室内，在燃烧室头部折转后进入燃烧室头部的喷嘴，在喷嘴中与燃料进行混合，然后进入火焰筒内燃烧。然而，高压空气在燃烧室头部折转，会损失较大的流动压力，流动不均匀，喷嘴中空气与燃料混合不均匀，增大NOx的排放，影响火焰稳定性并容易导致回火或火焰附着，影响燃气轮机整机性能。

相关技术中，依靠调整不同叶片通道的流量或局部改善靠近叶片壁面处的流动，以提高空气流动的均匀性。然而，上述调整或改善叶片处情况的方式，只能调整局部区域，不能大范围甚至全局调整空气流动的均匀性。

发明内容

为此，本发明旨在提出一种燃气轮机的燃料喷嘴，该燃气轮机的燃料喷嘴方便控制空气流量，全局调整空气流动的均匀性，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

根据本发明实施例的燃气轮机的燃料喷嘴包括：中心体；套罩，所述套罩具有第一端和第二端，所述套罩套在所述中心体上，所述套罩与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器；端板，所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的进气孔；导流筒，所述导流筒位于所述环形通道内且设于所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分成多个环形空间；隔板，所述隔板设在至少一个环形空间内以将所述至少一个环形空间分隔成沿所述环形通道的周向排布的多个区。

根据本发明的燃气轮机的燃料喷嘴，通过导流筒将中心体与套罩之间形成的环形通道沿该环形通道的径向分成多个环形空间，通过隔板将至少一个环形空间分隔成沿该环形通道的周向排布的多个区，通过控制从端板处向各个区的进气流量，可以全局调节空气流动的均匀性，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

在一些实施例中，所述隔板为多个，多个所述隔板沿所述环形通道的周向均匀间隔布置。

在一些实施例中，每个所述环形空间内均设有所述隔板。

在一些实施例中，相邻所述环形空间内的所述隔板在所述环形通道的径向上一一对应。

在一些实施例中，彼此对应的所述隔板在所述环形通道的径向上对齐。

在一些实施例中，彼此对齐的所述隔板一体形成。

在一些实施例中，所述隔板在所述端板的周向上与所述旋流器的叶片对齐。

在一些实施例中，所述导流筒为多个，多个所述导流筒依次套设，多个所述环形空间包括最外层导流筒与所述套罩之间的外层环形空间、最内层导流筒与所述中心体之间的内层环形空间和相邻导流筒之间的中层环形空间。

在一些实施例中，多个所述导流筒与所述中心体和所述套罩同轴布置。

在一些实施例中，所述进气孔沿所述端板的周向均匀间隔布置成多圈，每一圈内的所述进气孔沿所述端板的径向排列且彼此间隔开。

在一些实施例中，所述端板安装在所述环形通道内且距离所述套罩的第一端的端面预定距离。

在一些实施例中，所述套罩的第一端的开口为喇叭状。

在一些实施例中，所述导流筒安装在所述端板上。

在一些实施例中，所述环形通道包括邻近所述旋流器且径向尺寸变小的收缩部。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的燃气轮机的燃料喷嘴的整体示意图；

图2是根据本发明的实施例的燃气轮机的燃料喷嘴的剖面图；

图3是根据本发明的实施例的燃气轮机的燃料喷嘴的截面图。

附图标记：

中心体1，套罩2，第一端21，第二端22，端板3，导流筒4，外层导流筒41，内层导流筒42，环形通道5，第一环形空间51，第二环形空间52，第三环形空间53，旋流器6，进气孔7，隔板8，外围导流件9，燃料通道10，安装法兰11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，根据本发明实施例的燃气轮机的燃料喷嘴100包括：中心体1、套罩2、端板3、导流筒4、旋流器6和隔板8。

套罩2具有第一端21(例如图2中的左端)和第二端22(例如图2中的右端)。套罩2套在中心体1上且彼此在径向上间隔开，从而在套罩2与中心体1之间形成环形通道5，环形通道5内设有旋流器6。

端板3设在套罩2的第一端21且套在中心体1上，以盖住环形通道5的第一端(例如图2中的左端)，换言之，端板3设置在套罩2与中心体3之间并盖住套罩2和中心体3形成的环形通道5的左端；此外，端板3上设有与环形通道5相连通的进气孔7。

导流筒4位于环形通道5内且设在端板3和旋流器6之间，导流筒4套在中心体1上且分别与中心体1和套罩2沿径向(例如图2中的上下方向)间隔开，以将环形通道5沿该环形通道5的径向分成多个环形空间。换言之，导流筒4与套罩2之间形成长度等于导流筒4的长度的一个环形空间，导流筒4与中心体1之间形成长度等于导流筒4的长度的另一个环形空间，以便从进气槽孔7进入的空气分别进入不同的环形空间内，从而提高空气流动的均匀性。

隔板8设在至少一个环形空间内以将至少一个环形空间分隔成沿环形通道5的周向排布的多个区。换言之，隔板8可以设在一个环形空间内也可以设在多个环形空间内(在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定)，隔板8可以将一个或多个环形空间在周向上分隔成多个区，从而使得空气可以分别进入不同的区，通过控制进入不同区的空气流量，方便较全面地调整空气流动的均匀性。

可以理解的是，端板3上对应于不同区上的进气孔7的数量、位置和/或大小可以不同，以分别调节不同区的进气流量，从而提高空气流动的均匀性，而且，端板3上对应于不同区上的进气孔7的数量、位置和/或孔径大小也可以相同，这需要根据实际需要而具体选择。

根据本发明的燃气轮机的燃料喷嘴，通过导流筒将中心体与套罩之间形成的环形通道沿该环形通道的径向分成多个环形空间，通过隔板将至少一个环形空间分隔成沿该环形通道的周向排布的多个区，通过控制从端板处向各个区的进气流量，可以全局调节空气流动的均匀性，从而降低空气的流动损失，提高燃气轮机整机性能。

在一些实施例中，隔板8为多个，多个隔板8沿环形通道5的周向均匀间隔布置。换言之，一个或多个环形空间内均可以设置多个隔板8，多个隔板8沿其周向均匀间隔布置，以使一个或多个环形空间分隔成多个均匀的区，方便控制空气流量。在一些可选的实施例中，环形通道5内的每个环形空间内均设有隔板8。

在一些实施例中，相邻环形空间内的隔板8在环形通道5的径向上一一对应。换言之，一个环形空间内的一个隔板8与另一环形空间内的一个隔板8在径向上相对应，即相邻的两个环形空间内的隔板的数量保持一致且分布形式相同。更进一步地，相邻环形空间内彼此对应的隔板8在环形通道5的径向上对齐。优选地。上述彼此对齐的隔板8一体形成。换言之，环形通道5内不同环形空间内在同一周向位置处的隔板8是一个，隔板8的一端与套罩2的内壁相连，隔板8的另一端穿过导流筒4与中心体1的外壁相连。

在一些实施例中，隔板8在端板3的周向上与旋流器6的叶片对齐。通过在端板3的周向上隔板8与气流下游侧的旋流器6的叶片相对齐，可以提高空气与燃料的混合均匀性。

在一些实施例中，如图1和2所示，导流筒4为多个，多个导流筒4依次套设，多个环形空间包括最外层导流筒与套罩2之间的外层环形空间、最内层导流筒与中心体1之间的内层环形空间和相邻的导流筒之间的中层环形空间。换言之，多个导流筒4沿径向依次套在一起，从而环形通道5的一部分(与导流筒4对应的部分)被分为多个环形空间，即最外层的导流筒4与套罩2之间的最外环形空间，最内层导流筒4与中心体1之间的最内环形空间，以及相邻导流筒4之间的一个或多个中间环形空间。由此，进一步提高整流效果。

在图1和图2所示的示例中，导流筒4为两个：内层导流筒42和套设在内层导流筒42上的外层导流筒41。由此，内层导流筒42与中心体1之间形成第一环形空间51、内层导流筒42与外层导流筒41之间形成第二环形空间52，外层导流筒41与套罩2之间形成第三环形空间53。当然，导流筒4的数量可以根据具体应用选择。

在一些实施例中，优选地，多个导流筒4同轴，进一步优选地，多个导流筒4，套罩2和中心体1彼此同轴布置。在一可选的些实施例中，每个导流筒4均可以安装在端板3上。

在一些实施例中，进气孔7沿端板3的周向均匀间隔布置成多圈，每一圈内的进气孔7沿端板3的轴向排列且彼此间隔开，由此可以有效的控制进入不同的环形空间或是不同区内的空气流量。

在一些实施例中，端板3安装在套罩2的第一端21的端面上或安装在环形通道5内且距离套罩2的第一端21的端面预定距离。换言之，端板3在套罩2的左端的具体位置并不受限制，既可以在套罩2的左端面上也可以在左端的距离左端面具有预定距离的位置处。

在一些实施例中，套罩2的第一端的开口为喇叭状。例如图2所示的套罩2的左端开口为喇叭状，换言之，套罩2的左端从右向右越往外套罩2的内径越大，以利于引导空气流动。

在一些实施例中，环形通道5包括邻近旋流器6且径向尺寸变小的收缩部。换言之，环形通道5在邻近旋流器6的位置其径向尺寸变小形成收缩部，通过该收缩部，可以在邻近旋流器6的位置使环形通道5内的气流加速，保证环形通道5在邻近旋流器3的位置的气体流量，降低回火风险。

在一些可选的实施例中，套罩2的内径在邻近旋流器6的位置向内收缩5～10mm以形成收缩部。在另一些可选的实施例中，中心体1的外径在邻近旋流器6的位置向外扩张2～6mm以形成收缩部。

在一些实施例中，中心体1的第一端(例如图2中的左端)穿过端板3从套罩2的第一端伸出，中心体1的第二端(例如图2中的右端)位于套罩2内。在另一些实施例中，中心体1内设有燃料通道10，燃料通道10内的燃料适于通过旋流器6喷入环形通道5内以与环形通道5内的空气混合，燃料通道10可以如图2中所示的沿中心体1的轴向延伸。在一些实施例中，中心体1的第一端设有安装法兰11，例如，图2中所示的中心体1的左端设有安装法兰11，以便于将燃气轮机的燃料喷嘴100安装于在燃气轮机的燃烧室内。

下面参考图1、图2和图3描述根据本发明一个具体实施例的燃气轮机的燃料喷嘴。

如图1-3所示，燃气轮机的燃料喷嘴100包括中心体1、套罩2、端板3、导流筒4、旋流器6、隔板8、外围导流件9和安装法兰11。中心体1、套罩2和导流筒4彼此同轴设置且三者的横截面均为圆环形。

套罩2具有第一端(左端)21和第二端(右端)22。套罩2套在中心体1上且彼此在径向上间隔开，从而在套罩2与中心体1之间形成环形通道5，环形通道5内设有旋流器6，套罩2的左端开口呈喇叭状。

端板3设在套罩2的左端且距离套罩2的左端面预定距离，用于盖住端板3的左端，端板3例如可以焊接到套罩2的左端，端板3具有中心孔，中心体1穿过端板3的中心孔，端板3与中心体1也可以焊接；端板3上设有与环形通道5相连通的进气孔7，进气孔7沿沿端板3的周向均匀间隔布置成多圈，每一圈内的进气孔7沿端板3的轴向排列且彼此间隔开，由此可以有效的控制进入不同的环形空间或是不同区内的空气流量。

导流筒4为两个：内层导流筒42和同轴套在内层导流筒42外面的外层导流筒41，内层导流筒42和外层导流筒41设在环形通道5内且位于端板3和旋流器6之间。内层导流筒42和外层导流筒41可以安装到端板3上，例如焊接到端板3上。内层导流筒42套在中心体1上且与中心体1间隔开，内层导流筒42和外层导流筒41间隔开，外层导流筒41和套罩2间隔开以在径向方向上从内向外依次形成第一环形空间51、第二环形空间52和第三环形空间63，从进气孔7进入的空气可以分别进入不同的环形空间，以提高空气流动均匀性。

隔板8设在环形通道5内的每个环形空间内以将每个环形空间分隔成沿环形通道5的周向排布的多个区，隔板8为四个，四个隔板8沿环形通道5的周向均匀间隔分布，每个隔板8的沿环形通道5的径向的外端均与套罩2的内壁相连，每个隔板8的内端均穿过导流筒4与中心体1的外壁相连，即每个隔板同时对三个环形空间在周向上进行分区。

外围导流件9包括弧形部91和平直部92，弧形部91的第一端位于在环形通道5的轴向方向上与端板3对着的区域的内，弧形部91的第二端沿套罩2的径向延伸且超出套罩2的外壁，平直部92的第一端与弧形部92的第二端相连，平直部92的第二端向右延伸。可以理解的是，外围导流件9的轴向截面大体为L形。

中心体1的左端穿过端板3从套罩2的左端伸出，中心体1的右端位于套罩2内。中心体1内设有沿中心体1的轴向方向延伸的燃料通道10，燃料通道10内的燃料通过旋流器6喷入环形通道5内以与环形通道5内的空气混合。中心体1的左端设有安装法兰11，以便于燃气轮机的燃料喷嘴安装于在燃气轮机的燃烧室内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，包括：

中心体；

套罩，所述套罩具有第一端和第二端，所述套罩套在所述中心体上，所述套罩与所述中心体之间形成环形通道，所述环形通道内设有旋流器；

端板，所述端板设在所述套罩的第一端且套在所述中心体上，所述端板上设有与所述环形通道相连通的进气孔；

导流筒，所述导流筒位于所述环形通道内且设于所述端板和所述旋流器之间，以将所述环形通道沿该环形通道的径向分成多个环形空间；

隔板，所述隔板设在至少一个环形空间内以将所述至少一个环形空间分隔成沿所述环形通道的周向排布的多个区。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述隔板为多个，多个所述隔板沿所述环形通道的周向均匀间隔布置。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，每个所述环形空间内均设有所述隔板。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，相邻所述环形空间内的所述隔板在所述环形通道的径向上一一对应。

5.根据权利要求4所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，彼此对应的所述隔板在所述环形通道的径向上对齐。

6.根据权利要求5所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，彼此对齐的所述隔板一体形成。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述隔板在所述端板的周向上与所述旋流器的叶片对齐。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述导流筒为多个，多个所述导流筒依次套设，多个所述环形空间包括最外层导流筒与所述套罩之间的外层环形空间、最内层导流筒与所述中心体之间的内层环形空间和相邻导流筒之间的中层环形空间。

9.根据权利要求8所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，多个所述导流筒与所述中心体和所述套罩同轴布置。

10.根据权利要求1所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述进气孔沿所述端板的周向均匀间隔布置成多圈，每一圈内的所述进气孔沿所述端板的径向排列且彼此间隔开。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述端板安装在所述环形通道内且距离所述套罩的第一端的端面预定距离。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述套罩的第一端的开口为喇叭状。

13.根据权利要求1-10中任一项所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述导流筒安装在所述端板上。

14.根据权利要求1-10中任一项所述的燃气轮机的燃料喷嘴，其特征在于，所述环形通道包括邻近所述旋流器且径向尺寸变小的收缩部。