CN112066416A - 具有燃料歧管的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有燃料歧管的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机,其包括:旋流器本体,配置在燃料喷嘴的内周面与中心本体的外周面之间;燃料喷射孔,配置在所述旋流器本体;燃料歧管部,与配置在所述中心本体的内部的燃料流路及所述燃料喷射孔连接,形成于所述旋流器本体的内部;及涡流缓和部,形成于所述燃料歧管部的燃料流入部,减缓从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料发生涡流;根据本发明,能使燃料在配置在旋流器内部的燃料歧管发生涡流的情况最小化,而能够稳定地喷射燃料。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有燃料歧管的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机,更具体地说,本发明涉及一种设计出使燃料在配置在旋流器内部的燃料歧管上发生涡流的情况最小化的结构而使得能够稳定地喷射燃料的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机。
背景技术
一般来说,透平(turbine)是一种将气体(gas)、蒸汽(steam)等流体的热能转换成机械能即旋转力的动力发生装置,其包括:转子(rotor),包括凭借流体进行轴旋转的多个旋转翼(bucket);以及机壳(casing),安装成围绕转子的周缘并且包括多个固定翼(diaphram)。
在此,燃气轮机包括压气机区段、燃烧室及透平区段,凭借压气机区段的旋转吸入外部空气并予以压缩后传输给燃烧室,在燃烧室混合压缩空气与燃料后进行燃烧。燃烧室生成的高温高压气体一边通过透平区段一边旋转透平的转子而驱动发电机。
燃气轮机的构成要素中燃烧室向压气机区段所压缩的空气喷射燃料并予以混合使得在燃烧腔进行燃烧。在向燃烧腔供应与空气混合的燃料时,提高空气-燃料混合度是很重要的。若空气-燃料混合度得到改善,则在燃烧腔燃烧时能减少燃烧振动而能够提高燃气轮机的整体发电效率。
在提高空气-燃料混合度的方面,从旋流器的燃料喷射孔所进行的稳定的喷射燃料也占有重要地位。图1示出了现有的旋流器的结构。请参阅图1,管状燃料喷嘴95分别配置在形成于喷嘴管91的多个中空部,燃料喷嘴95的中央部则配置了连接到喷嘴座(未图示)的中心本体93。
而且,在中心本体93的外部面与燃料喷嘴95的内部面之间按照预设间距隔离地配置多个旋流器92,该多个旋流器92以回旋方式往燃烧腔97方向供应压缩空气。在该旋流器92的表面配置有多个燃料喷射孔94,其连接到歧管空间,该歧管空间形成于中心本体93的内部并且与供燃料流动的燃料流路96连接。
通过燃料流路96流入的燃料在歧管空间往各个燃料喷射孔94流动并且向旋流器92的外部喷射并和压缩空气混合。
但现有歧管空间的进入部位B由于机械加工而以具棱角的形态构成,燃料在进入部位B通过时发生碰撞而使得流动不顺畅,从而在歧管空间的内部形成涡流C。其妨碍燃料在燃料喷射孔94的稳定流动而最终对燃料-空气混合度造成恶劣影响。
【现有技术文献】
【专利文献】
美国专利注册号:US 7490471B2
发明内容
本发明旨在解决前述相关技术领域的课题,本发明的目的是提供一种设计出使燃料在配置在旋流器内部的燃料歧管发生涡流的情况最小化的结构而使得能够稳定地喷射燃料的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机。
实现所述目的的本发明涉及一种旋流器,其包括:旋流器本体,配置在燃料喷嘴的内部面与中心本体的外部面之间;燃料喷射孔,配置在所述旋流器本体;燃料歧管部,与配置在所述中心本体的内部的燃料流路及所述燃料喷射孔连接,形成于所述旋流器本体的内部;及涡流缓和部,形成于所述燃料歧管部的燃料流入口,减缓从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料发生涡流。
而且,在本发明的实施例中,可以为:所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部以倾斜部形成,该倾斜部以随着所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式倾斜。
而且,在本发明的实施例中,可以为:所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部以曲线部形成,该曲线部以随着从所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。
而且,在本发明的实施例,可以包括:旋流器本体,配置在供压缩空气往燃烧腔方向流动的燃料喷嘴的内部面与中心本体的外部面之间;燃料喷射孔,配置在所述旋流器本体;燃料歧管部,与配置在所述中心本体的内部的燃料流路及所述燃料喷射孔连接,形成于所述旋流器本体的内部;及涡流缓和部,形成于所述燃料歧管部的内部,减缓从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料发生涡流。
而且,在本发明的实施例中,可以为:以压缩空气的流动方向为基准,所述旋流器本体的上侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向与所述燃烧腔相反的方向延伸,所述涡流缓和部包括倾斜翼部,该倾斜翼部向所述旋流器本体的上侧部所延伸的方向倾斜,使得从从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散流入所述燃料喷射孔。
而且,在本发明的实施例中,可以为:所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部还包括曲线部,该曲线部以随着从所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。
而且,在本发明的实施例中,可以为:所述燃料喷射孔以燃料的流动方向为基准包括配置在所述燃料歧管部的上侧部的第一喷射孔、及配置在所述燃料歧管部的下侧部的第二喷射孔。
而且,在本发明的实施例中,可以为:以燃料的流动方向为基准,所述旋流器本体的上侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向与所述燃烧腔相反的方向延伸,所述涡流缓和部包括第一曲线翼部,该第一曲线翼部向所述旋流器本体的上侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第一喷射孔。
而且,在本发明的实施例中,可以为:以燃料的流动方向为基准,所述旋流器本体的下侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向所述燃烧腔方向延伸,所述涡流缓和部还包括第二曲线翼部,该第二曲线翼部向所述旋流器本体的下侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料歧管部的上侧部往所述燃料歧管部的下侧部流动的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第二喷射孔。
而且,在本发明的实施例中,可以为:所述燃料喷射孔是沿所述压缩空气的流动方向长长地形成的长孔形态。
而且,本发明即燃烧室及燃气轮机可以包括:机壳;压气机区段,配置在所述机壳的内部并且将流入的空气压缩;燃烧室,配置为在所述机壳内部与所述压气机区段连接,燃烧被压缩的空气,并且包含前文所提及的旋流器;透平区段,配置为在所述机壳内部与所述燃烧室连接,利用燃烧的空气生成动力;及扩压器,配置为在所述机壳内部与所述透平区段连接,将空气排放到外部。
依据本发明,通过改善形成于旋流器内部的燃料歧管空间的进入部位,从而使得燃料能以涡流产生最小化的方式进入燃料歧管空间,这使得旋流器的燃料喷射孔稳定地喷射燃料,不仅确保燃料-空气混合度,最终还有助于燃烧效率的提高。
附图说明
图1是示出了现有旋流器内部的燃料歧管空间结构的图。
图2是示出燃气轮机的一般结构的侧剖视图。
图3是示出燃烧室的一般结构的立体剖视图。
图4是示出了本发明旋流器内部的燃料歧管部结构的第一实施例的图。
图5是示出了本发明旋流器内部的燃料歧管部结构的第二实施例的图。
图6是示出了本发明旋流器内部的燃料歧管部结构的第三实施例的图。
图7是示出了本发明旋流器内部的燃料歧管部结构的第四实施例的图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具有燃料歧管的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机的优选实施例。
在说明本发明之前,先结合附图说明燃气轮机1的结构。
请参阅图2,燃气轮机基本可以构成为,包括构成外观的机壳(casing)2、压缩空气的压气机区段(compressor section)4、燃烧空气的燃烧室(combuster)10、利用燃烧的气体发电的透平区段(turbine section)6、排放废气的扩压器(diffuser)7及连接压气机区段4与透平区段6并传递旋转动力的转子(rotor)3。
外部空气向热力学上相当于燃气轮机的上游侧的压气机区段(compressorsection)流入后进行绝热压缩过程。被压缩的空气流入燃烧室区段(combuster section)并且和燃料混合后进行等压燃烧过程,燃气则流入相当于燃气轮机的下游侧的透平区段(turbine section)后进行绝热膨胀过程。
若以空气的流动方向为基准说明,则在所述机壳2的前方设有压气机区段4,后方则具有透平区段6。
所述压气机区段4与所述透平区段6之间具备将所述透平区段6上产生的旋转扭矩传递给所述压气机区段4的扭矩管3b。
在所述压气机区段4具备多个(例如14个)压气机转子轮盘4a,所述各个压气机转子轮盘4a则凭借拉杆3a以在轴方向不隔离的方式紧固。
在所述拉杆3a贯穿了所述各个压气机转子轮盘4a中央的状态下互相沿着轴方向对齐。在所述压气机转子轮盘4a的外周部附近以沿轴方向突出的方式形成有凸缘(未图示),该凸缘则无法相对旋转地结合到相邻的转子轮盘。
在所述压气机转子轮盘4a的外周面以辐射状结合多个动叶片(blade)(或称为翼片(bucket))4b。所述各个动叶片4b具备燕尾部(未图示)并紧固到所述压气机转子轮盘4a。
燕尾部的紧固方式有切线式(tangential type)与轴流式(axial type)。可以根据商用燃气轮机的所需结构进行选择。也可以视情况利用所述燕尾以外的其它紧固装置将所述压气机动叶片4b紧固到压气机转子轮盘4a。
此时,相对于所述压气机动叶片4b的相对旋转运动而言的静叶片(未图示)(或称为喷嘴)可以安装到隔板(diaphragm)(未图示)上而配置在机壳2中的压气机区段4的内周面。
所述拉杆3a配置为贯穿所述多个压气机转子轮盘4a的中心部,一侧的端部紧固在位于最上游侧的压气机转子轮盘4a,另一侧的端部固定在所述扭矩管3b。
所述拉杆3a的形态可以根据燃气轮机而形成各式各样的结构,因此不必限定于附图所揭示的形态。
可以是一个拉杆3a贯穿压气机转子轮盘4a的中央部的形态,也可以是多个拉杆3a配置成圆周状的形态,也可以将其混用。
虽然没有图示,但是为了使提高流体压力后进入燃烧室入口的流体的流动角和设计流动角一致,燃气轮机的压气机可以在扩压器的后续位置安装发挥导翼作用的静叶片,将其称为消涡器(desworler)。
所述燃烧室10使流入的压缩空气和燃料混合并燃烧而生成高能量的的高温高压燃气,通过等压燃烧过程将燃气温度提高到燃烧室10及透平区段6的零件能承受的耐热极限。
在以壳体(shell)形态形成的机壳2内可以排列多个构成燃气轮机的燃烧系统的燃烧室10。
下面结合图2详细说明燃烧室10的结构。
来自燃烧室10的高温高压燃气通常在透平区段6一边膨胀一边碰撞透平区段6的旋转翼给予反作用力而转换为机械能。
在透平区段6得到的机械能则作为压气机区段4中对空气进行压缩时所需要的能量供应,其余则用来驱动发电机生产电力。
所述透平区段6在壳体内以交替配置的方式形成有多个固定翼和运动翼,利用燃气驱动运动翼而使连接到发电机的输出轴旋转。
为此,所述透平区段6具备多个透平转子轮盘6a。所述各个透平转子轮盘6a基本上具有相似于所述压气机转子轮盘4a的形态。
所述透平转子轮盘6a也具有用于与相邻的透平转子轮盘6a结合的凸缘(未图示),包括以辐射状配置的多个透平动叶片6b(或称为翼片(bucket))。所述透平动叶片6b也能以燕尾方式结合到所述透平转子轮盘6a。
此时,相对于所述透平动叶片6b的相对旋转运动而言的静叶片(未图示)(或称为喷嘴)可以安装到隔板(未图示)上而配置在机壳2中的透平区段6的内周面。
在具有如前所述的结构的燃气轮机中,流入的空气在压气机区段4被压缩,在燃烧室10燃烧后,移动到透平区段6后进行发电驱动,通过扩压器7排放到大气中。
在此,所述扭矩管3b、压气机转子轮盘4a、压气机动叶片4b、透平转子轮盘6a、透平动叶片6b、拉杆3a等作为旋转要素可以一体地称为转子3或旋转体。而且,机壳2、静叶片(vane,未图示)、隔板(diaphram,未图示)等则作为非旋转要素可以一体地称为定子(stator)或固定体。
对于燃气轮机的一般形态的结构如前所述,下面则说明适用于该燃气轮机的本发明。
图3是燃烧室的长度方向切割立体图。燃烧室10包括:燃烧器壳11,其围绕构成燃烧器10a的燃料喷嘴15、17;火焰筒(Liner)31,形成燃烧腔31a;导流衬套(flow sleeve)35,以环形围绕火焰筒31;过渡段(Transition Piece)33,是燃烧室10与透平区段6的连接部;以及导流衬套35,以环形围绕过渡段33。
火焰筒31提供燃烧腔31a,燃料喷嘴15、17所喷射的燃料和流入的压缩空气混合后在该燃烧腔31a燃烧。火焰筒31可以凭借在外周形成环形空间的导流衬套35通过压缩空气流路32冷却火焰筒31。火焰筒31的前端结合燃料喷嘴15、17。
另一方面,在火焰筒31的后端连接过渡段33以便将凭借火花塞燃烧的燃气传输到透平区段。该火焰筒31与过渡段33为了避免因燃气的高温而损伤,由供应到围绕火焰筒31与过渡段33的导流衬套35所形成的环形空间即压缩空气流路32、34的压缩空气,来冷却该火焰筒31与过渡段33。
多个燃料喷嘴18以环形被发挥外壳功能的燃烧器壳11围绕并且连接到火焰筒31。多个燃料喷嘴18和火焰筒31连接的部位的内部可以插入圆筒形部件,该圆筒形部件形成有多个开口,该圆筒形部件是包含多个燃料喷嘴18的喷嘴管13。形成于所述喷嘴管13的多个开口发挥出燃料喷嘴18的功能,所述燃料喷嘴18可以包括中心喷嘴17及围绕它的多个周边喷嘴15。
燃料喷嘴18构成为包裹中心本体14,该中心本体14则在圆筒形空间的中心沿燃烧室前后方向延伸。所述中心本体14的一端连接到喷嘴座12并且接受其供应的燃料,该燃料可以通过形成于旋流器100及/或所述中心本体14的周缘的燃料喷射开口(未图示)喷射后和压缩空气混合。本发明在旋流器100上形成有燃料喷射开口(未图示)。供应燃料的燃料喷嘴的位置及形态并不限定于图2所示形态,请注意,附图只是例示而已。
所述喷嘴座12连接到端盖22,所述端盖22的至少一部分可以包括用于接受燃料的结构。
图4是示出了本发明旋流器100内部的燃料歧管部120结构的第一实施例的图。图5是示出了本发明旋流器100内部的燃料歧管部120结构的第二实施例的图。
首先,请参阅图4,本发明旋流器100的第一实施例可构成为包括旋流器本体110、燃料喷射孔130、燃料歧管部120及涡流缓和部140。
所述旋流器本体110可以配置在燃料喷嘴18的内部面与中心本体14的外部面之间,虽然没有图示,但是通常为以一定曲率形成的曲线形状以便使压缩空气A回旋地供应到燃烧腔31a。
接着,可以在所述旋流器本体110配置多个所述燃料喷射孔130。而且,燃料喷射孔130可以是沿着压缩空气A的流动方向长长地形成的长孔形态以便使燃料C稳定地喷射。
而且,在所述中心本体14的内部配置燃料流路150,燃料流路150从喷嘴座12接受燃料C。在此,所述燃料歧管部120形成于所述旋流器本体110的内部并且连接到所述燃料流路150及多个燃料喷射孔130,因此燃料流路150所供应的燃料C在燃料歧管部120分散到多个燃料喷射孔130并且喷射到旋流器100外部。
接着,所述涡流缓和部140形成于所述燃料歧管部120的燃料流入部,能减缓从燃料流路150流入燃料歧管部120的燃料上发生涡流。
在本发明的第一实施例中,所述涡流缓和部140可以在所述燃料歧管部120的燃料流入部以下述倾斜部141形成,该倾斜部141以随着从所述燃料流路150朝向所述燃料歧管部120而燃料C的流动空间逐渐扩大的方式倾斜。
如图1所示,现有的燃料歧管空间的进入部位B是具棱角的形状而使得燃料C流入过程中发生严重的涡流,但如图4所示,本发明的第一实施例通过形成倾斜部141而减少了从燃料流路150流入燃料歧管部120的燃料C因为碰撞而妨碍流动的部位,反而因为流动面积随着朝向燃料歧管部120方向逐渐扩大而实现稳定的流动。凭此,进入燃料歧管部120时使燃料C发生涡流的情况最小化,从而能够稳定地进入燃料喷射孔130。
另一方面,请参阅图5,图5揭示了本发明旋流器100的第二实施例,在本发明的第二实施例中,所述涡流缓和部140可以在所述燃料歧管部120的燃料流入部以下述曲线部143形成,该曲线部143以随着从所述燃料流路150朝向所述燃料歧管部120而燃料C的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。此时,燃料C沿着曲线部143柔和地进入燃料歧管部120。
即,通过形成了所述曲线部143而减少从燃料流路150流入燃料歧管部120的燃料C因碰撞而妨碍流动的部位,反而还能柔和地进入。更进一步,由于流动面积随着朝向燃料歧管部120方向而逐渐扩大,所以还能使燃料C稳定地流动。凭此,进入燃料歧管部120时使燃料C发生涡流的情况最小化,使得能够稳定地进入燃料喷射孔130并稳定地喷射。
另一方面,图6是示出了本发明旋流器100内部的燃料歧管部120结构的第三实施例的图。
请参阅图6,本发明旋流器100的第三实施例可以构成为包括旋流器本体110、燃料喷射孔130、燃料歧管部120及涡流缓和部140。
所述旋流器本体110可以配置在燃料喷嘴18的内部面与中心本体14的外部面之间,虽然没有图示,但通常可以为以一定曲率形成的曲线形状以便使压缩空气A回旋地供应到燃烧腔31a。
接着,可以在所述旋流器本体110配置多个所述燃料喷射孔130。而且,燃料喷射孔130可以是沿着压缩空气A的流动方向长长地形成的长孔形态以便使燃料C稳定地喷射。
而且,在所述中心本体14的内部配置燃料流路150,燃料流路150从喷嘴座12接受燃料C的供应。在此,所述燃料歧管部120形成于所述旋流器本体110的内部并且连接到所述燃料流路150及多个燃料喷射孔130,因此燃料流路150所供应的燃料C在燃料歧管部120分散到多个燃料喷射孔130并且喷射到旋流器100外部。
接着,所述涡流缓和部140形成于所述燃料歧管部120的内部,能减缓从燃料流路150流入燃料歧管部120的燃料C上发生涡流。
在本发明的第三实施例中,以压缩空气A的流动方向为基准,所述旋流器本体110的上侧部是随着从所述燃料喷嘴18的内部面趋近所述中心本体14的外部面而向与所述燃烧腔31a相反的方向延伸的形态,此时,所述涡流缓和部140可以包括倾斜翼部145,该倾斜翼部145向所述旋流器本体110的上侧部所延伸的方向倾斜,使得从所述燃料流路150流入所述燃料歧管部120的燃料C能以不发生涡流的方式扩散并分散流入所述燃料喷射孔130。
即,不同于第一、第二实施例,第三实施例为了使燃料C从燃料流路150更稳定地流入燃料歧管部120而构成了所述倾斜翼部145,凭此使得燃料歧管部120的燃料流入部扩展,从而减少在燃料C的流入过程中碰撞的部位而减少燃料C上发生涡流,如图6所示,燃料C稳定地分散到燃料喷射孔130。
而且,更进一步,所述涡流缓和部140能在所述燃料歧管部120的燃料流入部以曲线部143形成,该曲线部143以随着从所述燃料流路150朝向所述燃料歧管部120而燃料C的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。凭此,燃料C沿着曲线部143柔和地进入燃料歧管部120。
由于形成了所述曲线部143,所以从燃料流路150流入燃料歧管部120的燃料C因碰撞而妨碍流动的部位减少,还因为流动面积随着朝向燃料歧管部120方向逐渐扩大,因此使得燃料C稳定地流动而使涡流的发生最小化。
另一方面,图7是示出了本发明旋流器100内部的燃料歧管部120结构的第四实施例的图。
请参阅图7,本发明旋流器100的第四实施例可构成为包括旋流器本体110、燃料喷射孔130、燃料歧管部120及涡流缓和部140。对于所述旋流器本体110、燃料喷射孔130、燃料歧管部120及涡流缓和部140的基本说明和第三实施例相同,因此只针对具有差异的部分进行说明。
在本发明旋流器100的第四实施例中,所述燃料喷射孔130以燃料C的流动方向为基准可以包括配置在所述燃料歧管部120的上侧部的第一喷射孔131、及配置在所述燃料歧管部120的下侧部的第二喷射孔133。
此时,以燃料C的流动方向为基准,旋流器本体110能采取下述形态,即,所述旋流器本体110的上侧部随着从所述燃料喷嘴18的内部面趋近所述中心本体14的外部面而向与所述燃烧腔31a相反的方向延伸的形态,所述旋流器本体110的下侧部随着从所述燃料喷嘴18的内部面趋近所述中心本体14的外部面而向所述燃烧腔31a方向延伸的形态。
而且,以所述结构为基础,所述涡流缓和部140能构成为包括第一曲线翼部147及第二曲线翼部148。
首先,所述第一曲线翼部147向所述旋流器本体110的上侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料流路150流入所述燃料歧管部120的燃料C以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第一喷射孔131。
接着,所述第二曲线翼部148向所述旋流器本体110的下侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料歧管部120的上侧部往所述燃料歧管部120的下侧部流动的燃料C以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第二喷射孔133。
凭借该结构使燃料C沿着所述第一曲线翼部147柔和地流入燃料歧管部120并且稳定地分散到第一喷射孔131。这是因为,由于形成了所述第一曲线翼部147而使得燃料C的流动空间随着从所述燃料流路150朝向所述燃料歧管部120而逐渐扩大,因此燃料C不发生碰撞而显著地减少涡流的发生。
而且,通过了第一曲线翼部147的燃料C的一部分通过所述第一喷射孔131喷射到旋流器100外部,其余的燃料C再沿着第二曲线翼部148柔和地流动并且分散到所述第二喷射孔133。由于其也是曲线形状而使得燃料C柔和地流动,因此显著地减少涡流的发生而得以稳定地喷射。
如前所述,本发明旋流器100的实施例通过设计出能使燃料C以使涡流的发生最小化的方式流入燃料歧管部120的结构,从而能使燃料C稳定地喷射,进而提高燃料-空气混合度。这样就能最终提高燃烧效率。
另一方面,本发明的燃气轮机1可以包括:机壳2;压气机区段4,配置在所述机壳2的内部并且将流入的空气压缩;燃烧室10,配置为在所述机壳2内部与所述压气机区段4连接,包括将压缩空气燃烧的所述中心本体14;透平区段6,配置为在所述机壳2内部与所述燃烧室10连接,利用燃烧的空气产生动力;及扩压器7,配置为在所述机壳2内部与所述透平区段6连接,将空气排放到外部。
前文仅仅是示出具有燃料歧管的旋流器及包含它的燃烧室与燃气轮机的特定实施例而已。
因此,本发明所属技术领域中具备一般知识者能轻易得知在不脱离请求范围所记载的本发明主旨的情形下对本发明进行各种形态的置换及变形。
【符号说明】
10:燃烧室 13:喷嘴管
14:中心本体 18:燃料喷嘴
31a:燃烧腔
100:旋流器 110:旋流器本体
120:燃料歧管部 130:燃料喷射孔
131:第一喷射孔 133:第二喷射孔
140:涡流缓和部 141:倾斜部
143:曲线部 145:倾斜翼部
147:第一曲线翼部 148:第二曲线翼部
150:燃料流路
A:压缩空气的流动 C:燃料的流动
Claims (11)
1.一种旋流器,其特征在于,
包括:
旋流器本体,配置在燃料喷嘴的内部面与中心本体的外部面之间;
燃料喷射孔,配置在所述旋流器本体;
燃料歧管部,与配置在所述中心本体的内部的燃料流路及所述燃料喷射孔连接,形成于所述旋流器本体的内部;及
涡流缓和部,形成于所述燃料歧管部的燃料流入口,减缓从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料发生涡流。
2.根据权利要求1所述的旋流器,其特征在于,
所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部以倾斜部形成,该倾斜部以随着从所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式倾斜。
3.根据权利要求1所述的旋流器,其特征在于,
所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部以曲线部形成,该曲线部以随着从所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。
4.一种旋流器,其特征在于,
包括:
旋流器本体,配置在供压缩空气往燃烧腔方向流动的燃料喷嘴的内部面与中心本体的外部面之间;
燃料喷射孔,配置在所述旋流器本体;
燃料歧管部,与配置在所述中心本体的内部的燃料流路及所述燃料喷射孔连接,形成于所述旋流器本体的内部;及
涡流缓和部,形成于所述燃料歧管部的内部,减缓从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料发生涡流。
5.根据权利要求4所述的旋流器,其特征在于,
以压缩空气的流动方向为基准,所述旋流器本体的上侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向与所述燃烧腔相反的方向延伸,
所述涡流缓和部包括倾斜翼部,该倾斜翼部向所述旋流器本体的上侧部所延伸的方向倾斜,使得从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散流入所述燃料喷射孔。
6.根据权利要求5所述的旋流器,其特征在于,
所述涡流缓和部在所述燃料歧管部的燃料流入部还包括曲线部,该曲线部以随着从所述燃料流路朝向所述燃料歧管部而燃料的流动空间逐渐扩大的方式形成曲率。
7.根据权利要求4所述的旋流器,其特征在于,
所述燃料喷射孔以燃料的流动方向为基准包括:
配置在所述燃料歧管部的上侧部的第一喷射孔;及
配置在所述燃料歧管部的下侧部的第二喷射孔。
8.根据权利要求4所述的旋流器,其特征在于,
以燃料的流动方向为基准,所述旋流器本体的上侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向与所述燃烧腔相反的方向延伸,
所述涡流缓和部包括第一曲线翼部,该第一曲线翼部向所述旋流器本体的上侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料流路流入所述燃料歧管部的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第一喷射孔。
9.根据权利要求8所述的旋流器,其特征在于,
以燃料的流动方向为基准,所述旋流器本体的下侧部随着从所述燃料喷嘴的内部面趋近所述中心本体的外部面而向所述燃烧腔方向延伸,
所述涡流缓和部还包括第二曲线翼部,该第二曲线翼部向所述旋流器本体的下侧部所延伸的方向形成曲率,使得从所述燃料歧管部的上侧部往所述燃料歧管部的下侧部流动的燃料以不发生涡流的方式扩散并分散到所述第二喷射孔。
10.根据权利要求1或4所述的旋流器,其特征在于,
所述燃料喷射孔是沿压缩空气的流动方向长长地形成的长孔形态。
11.一种燃气轮机,其特征在于,
包括:
机壳;
压气机区段,配置在所述机壳的内部并且将流入的空气压缩;
燃烧室,配置为在所述机壳内部与所述压气机区段连接,燃烧被压缩的空气,并且包含权利要求1或4所述的旋流器;
透平区段,配置为在所述机壳内部与所述燃烧室连接,利用燃烧的空气生成动力;及
扩压器,配置为在所述机壳内部与所述透平区段连接,将空气排放到外部。
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KR102583224B1 (ko) * | 2022-01-26 | 2023-09-25 | 두산에너빌리티 주식회사 | 클러스터가 구비된 연소기 및 이를 포함하는 가스 터빈 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10318541A (ja) * | 1997-03-10 | 1998-12-04 | General Electric Co <Ge> | 燃焼火炎を動的に安定化させた低NOx燃焼器 |
CN1399100A (zh) * | 2001-07-24 | 2003-02-26 | 三菱重工业株式会社 | 燃气轮机燃烧器的导向喷嘴 |
CN1472425A (zh) * | 2002-07-09 | 2004-02-04 | ��ʿͨ�����ɷ�����˾ | 二冲程往复式内燃机的工作方法 |
CN102165253A (zh) * | 2008-09-26 | 2011-08-24 | 西门子能源公司 | 燃气轮机的弹性燃料喷射器 |
CN105164384A (zh) * | 2013-05-10 | 2015-12-16 | 株式会社Ihi | 直流扫气式二冲程发动机 |
CN205481129U (zh) * | 2014-12-30 | 2016-08-17 | 通用电气公司 | 用于燃气涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴 |
CN106066048A (zh) * | 2015-04-21 | 2016-11-02 | 通用电气公司 | 预混引导喷嘴 |
CN108072054A (zh) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 韩华泰科株式会社 | 用于燃气轮机的燃料喷射设备 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3986348B2 (ja) | 2001-06-29 | 2007-10-03 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器の燃料供給ノズルおよびガスタービン燃焼器並びにガスタービン |
US7490471B2 (en) | 2005-12-08 | 2009-02-17 | General Electric Company | Swirler assembly |
US9046262B2 (en) * | 2011-06-27 | 2015-06-02 | General Electric Company | Premixer fuel nozzle for gas turbine engine |
US11015809B2 (en) * | 2014-12-30 | 2021-05-25 | General Electric Company | Pilot nozzle in gas turbine combustor |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10318541A (ja) * | 1997-03-10 | 1998-12-04 | General Electric Co <Ge> | 燃焼火炎を動的に安定化させた低NOx燃焼器 |
CN1399100A (zh) * | 2001-07-24 | 2003-02-26 | 三菱重工业株式会社 | 燃气轮机燃烧器的导向喷嘴 |
CN1472425A (zh) * | 2002-07-09 | 2004-02-04 | ��ʿͨ�����ɷ�����˾ | 二冲程往复式内燃机的工作方法 |
CN102165253A (zh) * | 2008-09-26 | 2011-08-24 | 西门子能源公司 | 燃气轮机的弹性燃料喷射器 |
CN105164384A (zh) * | 2013-05-10 | 2015-12-16 | 株式会社Ihi | 直流扫气式二冲程发动机 |
CN205481129U (zh) * | 2014-12-30 | 2016-08-17 | 通用电气公司 | 用于燃气涡轮发动机的燃烧器的燃料喷嘴 |
CN106066048A (zh) * | 2015-04-21 | 2016-11-02 | 通用电气公司 | 预混引导喷嘴 |
CN108072054A (zh) * | 2016-11-14 | 2018-05-25 | 韩华泰科株式会社 | 用于燃气轮机的燃料喷射设备 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
毕德纯 孙峰: "《城市地下空间通风与排水》", 30 September 2018, 中国矿业大学出版社 * |
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