CN113983496B - 喷嘴、燃烧室和燃气轮机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种喷嘴、燃烧室和燃气轮机，所述喷嘴包括：主体、值班燃料喷嘴和支撑件，所述主体具有中心孔，所述值班燃料喷嘴包括圆管，所述圆管穿设在中心孔内，所述圆管具有值班燃料腔，所述圆管的外周面与所述中心孔的内壁面之间形成含氧气体腔。所述支撑件设在所述含氧气体腔内，所述支撑件包括第一端面和第二端面，所述支撑件还包括气体通道，气体通道贯穿第一端面和第二端面，所述气体通道与所述含氧气体腔连通，所述支撑件套设在圆管上，支撑件的外周面与中心孔的壁面接触，支撑件内设有第一燃料通道，第一燃料通道连通值班燃料腔和含氧气体腔。本发明的喷嘴能够减少值班燃料喷嘴在运行过程中的变形，提高燃烧效果。

Description

喷嘴、燃烧室和燃气轮机

技术领域

本发明涉及动力装置燃烧技术领域，具体地，涉及一种喷嘴、燃烧室和燃气轮机。

背景技术

喷嘴和值班燃料喷嘴是燃烧室的关键部件，主要负责组织燃料燃烧。相关技术中，值班燃料喷嘴从喷嘴法兰中心位置安装进喷嘴，直至值班燃料喷嘴端部与喷嘴端部平齐，而相关技术中值班燃料喷嘴长径较大，在运行过程中容易变形，燃烧效果差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种喷嘴，该喷嘴能够减少值班燃料喷嘴在运行过程中的变形，提高燃烧效果。

本发明的实施例提出一种具有该喷嘴的燃烧室。

本发明的实施例提出一种具有该燃烧室的燃气轮机。

本发明实施例的喷嘴包括：主体，所述主体具有中心孔；值班燃料喷嘴，所述值班燃料喷嘴包括圆管，所述圆管的至少部分穿设在所述中心孔内，所述圆管具有值班燃料腔，所述圆管的外周面与所述中心孔的内壁面之间形成含氧气体腔；和支撑件，所述支撑件设在所述含氧气体腔内，所述支撑件包括在所述主体的长度方向上相对的第一端面和第二端面，所述支撑件还包括气体通道，所述气体通道沿所述主体的长度方向贯穿所述第一端面和所述第二端面中的每一者，所述气体通道与所述含氧气体腔连通，所述支撑件套设在所述圆管上，所述支撑件的外周面与所述中心孔的壁面接触，所述支撑件内设有第一燃料通道，所述第一燃料通道连通所述值班燃料腔和所述含氧气体腔。

本发明实施例的喷嘴设有支撑件，用于对值班燃料喷嘴的支撑，能够减少值班燃料喷嘴在运行过程中的变形，提高燃烧效果。

在一些实施例中，所述支撑件包括内圈、外圈和支撑肋，所述支撑肋连接在所述内圈和所述外圈之间，所述第一燃料通道设在所述支撑肋内，所述内圈具有与所述第一燃料通道连通的值班燃料进口，所述圆管具有与所述值班燃料腔连通的值班燃料出口，所述值班燃料进口与所述值班燃料出口连通。

在一些实施例中，所述支撑肋包括多个辐条，多个辐条沿所述支撑件的周向间隔布置，所述第一燃料通道设在所述辐条内，所述内圈、所述外圈和所述辐条之间形成所述气体通道。

在一些实施例中，所述辐条沿逆时针或者顺时针方向弯曲。

在一些实施例中，相邻的两个所述辐条中的一者沿逆时针方向弯曲，相邻的两个所述辐条中的另一者沿顺时针方向弯曲。

在一些实施例中，所述支撑肋为环形板，所述第一燃料通道设在所述环形板内，所述气体通道开设在所述环形板上。

在一些实施例中，所述支撑肋为喇叭口形的环形体，所述第一燃料通道设在所述环形体内，所述气体通道开设在所述环形体上。

在一些实施例中，所述值班燃料喷嘴还包括喷头，所述喷头与所述圆管相连，所述主体包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端在所述主体的长度方向上相对设置，所述第一端设有盖板，所述盖板具有穿孔和连通孔，所述连通孔连通所述含氧气体腔和外界，所述喷头设在所述穿孔内，所述喷头的喷孔连通所述值班燃料腔和外界。

在一些实施例中，所述主体包括第一连接段、第二连接段和旋流器，所述旋流器在所述主体的长度方向上连接在所述第一连接段和所述第二连接段之间，所述中心孔包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段设在所述第一连接段内，所述第二孔段设在所述旋流器内，所述第三孔段设在所述第二连接段内，所述支撑件设在第一孔段、所述第二孔段和所述第三孔段中的一者内。

在一些实施例中，所述第一连接段包括环绕所述第一孔段的主燃料腔，所述旋流器包括第二燃料通道，所述第二燃料通道连通所述主燃料腔和外界。

在一些实施例中，所述第一连接段包括中心管和外管，所述中心管和所述外管之间形成所述主燃料腔，所述中心管具有所述第一孔段。

本发明实施例的燃烧室包括上述任一实施例中所述的喷嘴。

本发明实施例的燃气轮机包括上述任一实施例中所述的燃烧室。

附图说明

图1是本发明实施例的喷嘴示意图。

图2是图1中A的放大图。

图3是图1中B的放大图。

图4是本发明实施例中支撑件示意图。

图5是图4中C-C面剖视图。

图6是本发明实施例中支撑件第二状态示意图。

图7本发明实施例中支撑件第三状态示意图。

图8本发明实施例中支撑件第四状态示意图。

附图标记：

11、第一连接段；111、中心管；112、外管；113、主燃料腔；

12、第二连接段；

13、旋流器；131、第二燃料通道

14、第一端；141、盖板；142、穿孔；143、连通孔；

15、第二端；

2、中心孔；21、第一孔段；22、第二孔段；23、第三孔段；

31、圆管；33、喷头；34、喷孔；35、值班燃料腔；

4、支撑件；41、第一端面；42、第二端面；43、气体通道；44、第一燃料通道；45、内圈；46外圈；47、值班燃料进口；48、值班燃料出口；49、辐条；410、支撑肋；

5、固定法兰。

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。

下面参考附图描述本发明实施例的喷嘴 。

如图1-图8所示，本发明实施例的喷嘴包括：主体、值班燃料喷嘴3和支撑件4。

主体具有中心孔2，值班燃料喷嘴3包括圆管31，圆管31的至少部分穿设在中心孔2内，圆管31具有值班燃料腔35，圆管31的外周面与中心孔2的内壁面之间形成含氧气体腔。

支撑件4设在含氧气体腔内，支撑件4包括在主体的长度方向（如图中的左右方向）上相对的第一端面41和第二端面42，支撑件4还包括气体通道43，也就是说，氧气能够从含氧气体腔左侧经气体通道43排入含氧气体腔右侧。

支撑件4套设在圆管31上，支撑件4的外周面与中心孔2的壁面接触，支撑件4内设有第一燃料通道44，第一燃料通道44连通值班燃料腔35和含氧气体腔，能够将含氧气体与燃料进行预混，从而能够提升燃烧效果。

具体地，如图1和图2所示，主体沿左右方向设置，中心孔2的轴线平行于左右方向，中心孔2置于主体内，圆管31的轴线平行于左右方向，圆管31的右端贯穿中心孔2，圆管31的左端置于主体外，圆管31的管腔形成值班燃料腔35。

可以理解的是，如图1和图2所示，圆管31长度较长，支撑件4套设在圆管31上，并且支撑件4的外周面与中心孔2的壁面接触，使支撑件4稳定地设在中心孔2内，以给圆管31提供支撑作用，进而减少值班燃料喷嘴3在运行过程中的变形。

发明人发现，相关技术的值班燃料喷嘴通过两端进行支撑，值班燃料喷嘴的中部悬空，在值班燃料喷嘴长度较长的情况下，值班燃料喷嘴容易产生大幅度振动，而且在振动过程中，值班燃料喷嘴两端的支撑位置容易产生磨损。

本发明实施例的喷嘴利用支撑件4对值班燃料喷嘴3的圆管31进行支撑，避免圆管31的中部悬空，从而能够减缓值班燃料喷嘴在运行过程中的振动幅度，减少值班燃料喷嘴3在运行过程中的变形，进而减少了值班燃料喷嘴3的支撑位置的磨损。

由此，本发明实施例的喷嘴能够减少值班燃料喷嘴3在运行过程中的变形，减少值班燃料喷嘴3的磨损，还能提高燃烧效果。

在一些实施例中，如图1-图6所示，支撑件4包括内圈45、外圈46和支撑肋410，支撑肋410连接在内圈45和外圈46之间。第一燃料通道44设在支撑肋410内，内圈45具有与第一燃料通道44连通的值班燃料进口47，圆管31具有与值班燃料腔35连通的值班燃料出口48，值班燃料进口47与值班燃料出口48连通。

可以理解的是，如图1-图6所示，支撑肋410的一端与内圈45的外周面相连，支撑肋410的另一端与外圈46的内周面相连，值班燃料出口48和值班燃料入口对应设置。

也就是说，值班燃料腔35内的燃料经值班燃料出口48、值班燃料进口47和第一燃料通道44排入至含氧气体腔，从而使燃料与含氧气体在含氧气体腔中预混，提升燃烧效率。

在一些实施例中，如图1-图6所示，支撑肋410包括多个辐条49，多个辐条49沿支撑件4的周向间隔布置，第一燃料通道44设在辐条49内，内圈45、外圈46和辐条49之间形成气体通道43。

可以理解的是，多个辐条49所构成的支撑肋410，实现支撑件4的支撑作用。

也就是说，多个辐条49的宽度或者厚度改变，能够使支撑件4的支撑效果相应的改变，实现了支撑件4在不同使用场合的支撑效果。

在一些实施例中，如图6所示，辐条49沿逆时针方向弯曲，也就是说，辐条49设计成弯曲状，增加了支撑件4的弹性。

可以理解的是，支撑件4对值班燃料喷嘴3的圆管31进行支撑，减少了值班燃料喷嘴3的两端支撑位置的磨损，但是，圆管31与支撑件4的连接位置也可能产生磨损。本发明实施例的喷嘴的支撑件4具有弹性，即支撑件4能够跟随圆管31产生一定的形变，从而减小支撑件4与圆管31的相对运动，进而能减少、甚至避免圆管31与支撑件4的连接位置的磨损。

在其它实施例中，辐条49也可以沿顺时针方向弯曲。

在一些实施例中，如图6所示，相邻的两个辐条49中的一者沿逆时针方向弯曲，相邻的两个辐条49中的另一者沿顺时针方向弯曲。

在一些实施例中，如图7所示，支撑肋410为环形板，第一燃料通道44设在环形板内，气体通道43开设在环形板上，可以理解的是，支撑件4能够根据应用场合的不同，来改变支撑肋410的支撑形式，以实现不同的支撑效果。

在一些实施例中，如图8所示，支撑肋410为喇叭口形的环形体，第一燃料通道44设在环形体内，气体通道43开设在环形体上，可以理解的是，内圈45与支撑肋410能够一体成型，提高支撑件4的整体性，增强支撑效果。

也就是说，支撑件4中的支撑肋410可以有多种方式，根据本发明实施例的喷嘴不同的工作场合，做出不同的改变，能够提高支撑件4在使用过程中的支撑效果。

在一些实施例中，如图1-图4所示，值班燃料喷嘴3还包括喷头33，喷头33与圆管31相连，主体包括第一端14（如图1中本体的左端）和第二端15（如图1中本体的右端），第一端14和第二端15在主体的长度方向上相对设置，第一端14设有盖板141，盖板141具有穿孔142和连通孔143，连通孔143连通含氧气体腔和外界，喷头33设在穿孔142内，喷头33的喷孔34连通值班燃料腔35和外界。

具体地，如图1-图4所示，喷头33位于值班燃料喷嘴3的右端，穿孔142和连通孔143的轴线平行于左右方向，喷头33置于穿孔142内，喷头33的外周面与穿孔142壁面接触。

可以理解的是，连通孔143有多个，多个连通孔143用于将含氧气体腔内的预混气体排出至主体外，也就是说含氧气体腔中的预混气体经多个连通孔143排出主体外，值班燃料腔35内的燃料经喷头排出主体外，从而提高燃烧效率，同时，喷头33设在穿孔142内，能够使本发明实施例的喷嘴在使用时更稳定，减少变形。

在一些实施例中，如图1-图4所示，主体包括第一连接段11、第二连接段12和旋流器13，旋流器13在主体的长度方向上连接在第一连接段11和第二连接段12之间，中心孔2包括第一孔段21、第二孔段22和第三孔段23，第一孔段21设在第一连接段11内，第二孔段22设在旋流器13内，第三孔段23设在第二连接段12内，支撑件4设在第一孔段21、第二孔段22和第三孔段23中的一者内。

具体地，如图1-图4所示，旋流器13置于主体的中部，第一连接段11位于旋流器13的左侧，第二连接段12位于旋流器13的右侧。

可以理解的是，支撑件4设置的位置可以根据本发明实施例喷嘴在使用时情况来设置，也就是说，支撑件4可选择的设在第一孔段21、第二孔段22和第三孔段23中的一者内，以此减少本发明实施例喷嘴在运行过程中的变形，提高燃烧效果。

在一些实施例中，如图1-图4所示，第一连接段11包括环绕第一孔段21的主燃料腔113，旋流器13包括第二燃料通道131，第二燃料通道131连通主燃料腔113和外界，第二燃料通道131能够将主燃料腔113的燃料排出。

在一些实施例中，如图1-图4所示，第一连接段11包括中心管111和外管112，中心管111和外管112之间形成主燃料腔113，中心管111具有第一孔段21。

此外，如图1-图4所示，主体上设有固定法兰5，固定法兰5置于主体的左侧，法兰5的轴线沿左右方向设置，固定法兰5用于将主体更稳定的固定在其他设备上，能够使本发明实施例的喷嘴在使用中的震动效果减弱。

本发明实施例的燃烧室，包括上述任一实施例的喷嘴。

本发明实施例的燃气轮机，包括上述任一实施例的燃烧室。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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 (12)

1.一种喷嘴，其特征在于，包括：

主体，所述主体具有中心孔；

值班燃料喷嘴，所述值班燃料喷嘴包括圆管，所述圆管的至少部分穿设在所述中心孔内，所述圆管具有值班燃料腔，所述圆管的外周面与所述中心孔的内壁面之间形成含氧气体腔，所述值班燃料喷嘴还包括喷头，所述喷头与所述圆管相连，所述主体包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端在所述主体的长度方向上相对设置，所述第一端设有盖板，所述盖板具有穿孔和连通孔，所述连通孔连通所述含氧气体腔和外界，所述喷头设在所述穿孔内，所述喷头的喷孔连通所述值班燃料腔和外界；和

支撑件，所述支撑件设在所述含氧气体腔内，所述支撑件包括在所述主体的长度方向上相对的第一端面和第二端面，所述支撑件还包括气体通道，所述气体通道沿所述主体的长度方向贯穿所述第一端面和所述第二端面中的每一者，所述气体通道与所述含氧气体腔连通，所述支撑件套设在所述圆管上，所述支撑件的外周面与所述中心孔的壁面接触，所述支撑件内设有第一燃料通道，所述第一燃料通道连通所述值班燃料腔和所述含氧气体腔。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述支撑件包括内圈、外圈和支撑肋，所述支撑肋连接在所述内圈和所述外圈之间，所述第一燃料通道设在所述支撑肋内，所述内圈具有与所述第一燃料通道连通的值班燃料进口，所述圆管具有与所述值班燃料腔连通的值班燃料出口，所述值班燃料进口与所述值班燃料出口连通。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述支撑肋包括多个辐条，多个辐条沿所述支撑件的周向间隔布置，所述第一燃料通道设在所述辐条内，所述内圈、所述外圈和所述辐条之间形成所述气体通道。

4.根据权利要求3所述的喷嘴，其特征在于，所述辐条沿逆时针或者顺时针方向弯曲。

5.根据权利要求3所述的喷嘴，其特征在于，相邻的两个所述辐条中的一者沿逆时针方向弯曲，相邻的两个所述辐条中的另一者沿顺时针方向弯曲。

6.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述支撑肋为环形板，所述第一燃料通道设在所述环形板内，所述气体通道开设在所述环形板上。

7.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述支撑肋为喇叭口形的环形体，所述第一燃料通道设在所述环形体内，所述气体通道开设在所述环形体上。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述主体包括第一连接段、第二连接段和旋流器，所述旋流器在所述主体的长度方向上连接在所述第一连接段和所述第二连接段之间，所述中心孔包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段设在所述第一连接段内，所述第二孔段设在所述旋流器内，所述第三孔段设在所述第二连接段内，所述支撑件设在第一孔段、所述第二孔段和所述第三孔段中的一者内。

9.根据权利要求8所述的喷嘴，其特征在于，所述第一连接段包括环绕所述第一孔段的主燃料腔，所述旋流器包括第二燃料通道，所述第二燃料通道连通所述主燃料腔和外界。

10.根据权利要求9所述的喷嘴，其特征在于，所述第一连接段包括中心管和外管，所述中心管和所述外管之间形成所述主燃料腔，所述中心管具有所述第一孔段。

11.一种燃烧室，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的喷嘴。

12.一种燃气轮机，其特征在于，包括根据权利要求11所述的燃烧室。

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