CN109611889B - 一种气体燃料喷嘴组件 - Google Patents

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Abstract

本申请属于燃气涡轮发动机技术领域，特别涉及一种气体燃料喷嘴组件。该气体燃料喷嘴组件(10)包括：外导流罩(11)、旋流器(14)、内导流罩(15)、端板(18)、内衬(19)以及冲击板(21)。燃料能够依次穿过冲击孔(22)、通孔(20)以及掺混孔(17)，经过一级燃料通道、二级燃料通道，抵达空气通道(16)与空气充分预先混合。本申请通过使燃料在空气通道内与空气提前掺混，增加燃料与空气的预混行程，强化燃料与空气的掺混均匀度；同时通过一级燃料通道和二级燃料通道增加燃料流动的湍流度，强化燃料与空气的掺混效果；燃料能够在与空气预混合之前对喷嘴端板进行冲击冷却，在强化喷嘴冷却效果的同时提高燃料温度，减少能源浪费。

Description

一种气体燃料喷嘴组件
技术领域
本申请属于燃气涡轮发动机技术领域，特别涉及一种气体燃料喷嘴组件。
背景技术
燃气涡轮发动机广泛应用于为许多应用发电。常规燃气涡轮发动机包括压缩机、燃烧室，以及涡轮机。压缩机向燃烧室提供压缩的空气，进入燃烧室的空气与燃料进行混合并燃烧，产生的热气从燃烧室中排出并流入涡轮机的叶片中，从而使涡轮机中连接到所述叶片的轴杆发生旋转，旋转轴杆产生的机械能驱动压缩机和/或其他机械系统。
燃气涡轮发动机中会产生NOx造成大气污染，减少NOx排放的一个途径是采用干式低NOx燃烧系统。
干式低NOx燃烧系统采用贫燃料预混合燃烧，其中，核心指标之一是燃料与空气的掺混均匀度，由于燃料与空气掺混不均匀而引起的局部燃烧区火焰温度过高，使得NOx大量产生，直接影响干式低NOx燃烧系统的工业应用。同时，在燃料空气预混合段的下游出口端面处，存在低速区，容易产生挂火、烧蚀，通常采用空气冷却，但会影响局部燃料空气混合，进而影响排放。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种气体燃料喷嘴组件，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种气体燃料喷嘴组件，包括：
外导流罩，所述外导流罩包括外导流罩平直段以及外导流罩收敛段；
旋流器，所述旋流器同轴套设在所述外导流罩收敛段的内侧；
内导流罩，所述内导流罩同轴套设在所述旋流器的内侧，并与所述外导流罩之间形成空气通道，所述内导流罩上开设有掺混孔；
端板，所述端板安装在所述内导流罩的下游端；
内衬，所述内衬同轴套设在所述内导流罩中，其一端连接所述端板，所述内衬与所述内导流罩之间形成二级燃料通道，且所述内衬上开设有通孔；
冲击板，所述冲击板设置在所述内衬的内侧，所述冲击板与所述端板之间形成一级燃料通道，所述冲击板上开设有冲击孔；
燃料能够依次穿过所述冲击孔、所述通孔以及所述掺混孔，经过所述一级燃料通道、所述二级燃料通道，抵达所述空气通道。
可选地，所述冲击板与所述端板之间的距离是所述冲击孔孔径的1～3倍。
可选地，所述端板与所述冲击板相对的一侧设置有扰流肋。
可选地，所述扰流肋的长宽比为1～2。
可选地，所述内导流罩下游端的外侧呈扩张状。
可选地，所述内导流罩下游端的内侧呈弧形。
可选地，所述内衬的另一端设置有突出的连接部，所述连接部与所述内导流罩的内侧连接。
可选地，所述连接部的所述二级燃料通道的一侧呈弧形。
可选地，所述掺混孔沿所述内导流罩的周向均匀开设三排。
可选地，所述通孔沿所述内衬的周向均匀开设一排。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的气体燃料喷嘴组件，通过使燃料在空气通道内与空气提前掺混，增加燃料与空气的预混行程，强化燃料与空气的掺混均匀度；同时通过一级燃料通道和二级燃料通道增加燃料流动的湍流度，强化燃料与空气的掺混效果；燃料能够在与空气预混合之前对喷嘴端板进行冲击冷却，在强化喷嘴冷却效果的同时提高燃料温度，减少能源浪费。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的气体燃料喷嘴组件示意图；
图2是本申请另一个实施方式的气体燃料喷嘴组件示意图；
图3是本申请又一个实施方式的气体燃料喷嘴组件示意图；
其中：
10-气体燃料喷嘴组件；11-外导流罩；12-外导流罩平直段；13-外导流罩收敛段；14-旋流器；15-内导流罩；16-空气通道；17-掺混孔；18-端板；19-内衬；20-通孔；21-冲击板；22-冲击孔；23-扰流肋；24-内导流罩下游端。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图3对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种气体燃料喷嘴组件，该气体燃料喷嘴组件10包括：外导流罩11、旋流器14、内导流罩15、端板18、内衬19以及冲击板21。
具体的，如图1所示，本申请的一个实施方式的气体燃料喷嘴组件中，外导流罩11呈环状，包括外导流罩平直段12以及外导流罩收敛段13；旋流器14呈环状，同轴套设在外导流罩收敛段13的内侧，并通过钎焊方式与外导流罩收敛段13焊接；内导流罩15呈环状，同轴套设在旋流器14的内侧，通过钎焊方式与旋流器14固定，内导流罩15与外导流罩11之间形成空气通道16，内导流罩15上开设有掺混孔17；端板18安装在内导流罩15的内导流罩下游端24；内衬19同轴套设在内导流罩15中，通过焊接方式固定，其一端连接端板18，内衬19与内导流罩15之间形成二级燃料通道，且内衬19上开设有通孔20；冲击板21通过焊接方式固定在内衬19的内侧，冲击板21与端板18之间形成一级燃料通道，冲击板21上开设有冲击孔22。其中，燃料能够依次穿过冲击孔22、通孔20以及掺混孔17，经过一级燃料通道、二级燃料通道，抵达空气通道16，燃料在空气通道16中与空气充分预先混合，改善掺混效果，降低燃烧室排放水平。
在本实施例中，优选冲击板21与端板18之间的距离设置成冲击孔22孔径的1～3倍，可使燃料获得最佳的冲击冷却效果。
在本实施例中，优选将内导流罩下游端24的内侧设置成弧形，另外，内衬19的一端设置突出的连接部，该连接部用于与内导流罩15的内侧连接形成二级燃料通道，且连接部的二级燃料通道的一侧设置成弧形，更有利于燃料的流通。
本实施例中，掺混孔17沿内导流罩15的周向均匀开设三排，通孔20沿内衬19的周向均匀开设一排，冲击孔22沿冲击板21均匀开设。
有利的是，本实施例中，端板18与内导流罩15为一体成型结构。
进一步，如图2所示，在本申请的气体燃料喷嘴组件的另一个实施方式中，在端板18与冲击板21相对的一侧设置有扰流肋23，扰流肋23的长宽比为1～2。扰流肋23能够增加燃料流动的湍流度，强化燃料与端板18之间的对流冷却效果。
进一步，如图3所示，在本申请的气体燃料喷嘴组件的又一个实施方式中，将内导流罩下游端24的外侧设置成扩张状。外导流罩收敛段13与内导流罩下游端24形成收敛形出口，提高旋流器14出口的气流速度，并产生逆向的压力梯度，降低回火的风险。
本申请的气体燃料喷嘴组件，通过使燃料在空气通道内与空气提前掺混，增加燃料与空气的预混行程，强化燃料与空气的掺混均匀度；同时通过一级燃料通道和二级燃料通道增加燃料流动的湍流度，强化燃料与空气的掺混效果；燃料能够在与空气预混合之前对喷嘴端板进行冲击冷却，在强化喷嘴冷却效果的同时提高燃料温度，减少能源浪费。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种气体燃料喷嘴组件，其特征在于，包括：
外导流罩(11)，所述外导流罩(11)包括外导流罩平直段(12)以及外导流罩收敛段(13)；
旋流器(14)，所述旋流器(14)同轴套设在所述外导流罩收敛段(13)的内侧；
内导流罩(15)，所述内导流罩(15)同轴套设在所述旋流器(14)的内侧，并与所述外导流罩(11)之间形成空气通道(16)，所述内导流罩(15)上开设有掺混孔(17)；
端板(18)，所述端板(18)安装在所述内导流罩(15)的内导流罩下游端(24)；
内衬(19)，所述内衬(19)同轴套设在所述内导流罩(15)中，其一端连接所述端板(18)，所述内衬(19)与所述内导流罩(15)之间形成二级燃料通道，且所述内衬(19)上开设有通孔(20)；
冲击板(21)，所述冲击板(21)设置在所述内衬(19)的内侧，所述冲击板(21)与所述端板(18)之间形成一级燃料通道，所述冲击板(21)上开设有冲击孔(22)；
燃料能够依次穿过所述冲击孔(22)、所述通孔(20)以及所述掺混孔(17)，经过所述一级燃料通道、所述二级燃料通道，抵达所述空气通道(16)。
2.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述冲击板(21)与所述端板(18)之间的距离是所述冲击孔(22)孔径的1～3倍。
3.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述端板(18)与所述冲击板(21)相对的一侧设置有扰流肋(23)。
4.根据权利要求3所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述扰流肋(23)的长宽比为1～2。
5.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述内导流罩下游端(24)的外侧呈扩张状。
6.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述内导流罩下游端(24)的内侧呈弧形。
7.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述内衬(19)的另一端设置有突出的连接部，所述连接部与所述内导流罩(15)的内侧连接。
8.根据权利要求7所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述连接部的所述二级燃料通道的一侧呈弧形。
9.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述掺混孔(17)沿所述内导流罩(15)的周向均匀开设三排。
10.根据权利要求1所述的气体燃料喷嘴组件，其特征在于，所述通孔(20)沿所述内衬(19)的周向均匀开设一排。
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