CN117628501A - 火炬式分段点火装置 - Google Patents

Abstract

本发明的火炬式分段点火装置，包括：主燃级喷嘴，主燃级喷嘴具有第一燃料进口、第一空气进口和第一出料口；值班级喷嘴，值班级喷嘴具有第二燃料进口和第二燃料出口，第二燃料出口邻近第一出料口，第二燃料出口喷出的燃料燃烧后用于点燃第一出料口喷出的燃料；点火部，点火部具有点火腔以及与点火腔连通的稳焰孔、第三燃料进口和第三燃料出口，稳焰孔开设在点火部的侧壁上，空气可从稳焰孔内通入点火腔内，稳焰孔的延伸方向与第三燃料出口的朝向呈夹角，稳焰孔邻近第三燃料出口；点火器。因此，根据本发明的火炬式分段点火装置具有稳定点燃和点火安全性高的优点。

Description

火炬式分段点火装置

技术领域

本发明涉及燃烧器技术领域，具体涉及一种火炬式分段点火装置。

背景技术

随着全球碳达峰、碳中和进程加快，将传统的以化石燃料(天然气、柴油等)为燃料的燃气轮机转变为以氢气为燃料的燃气轮机，是当前各燃气轮机制造商研发的重要方向。氢燃气轮机的研发和应用，一方面可以缓解能源安全问题，另一方面可以引领零碳清洁能源的应用方向，将在“构建以新能源为主体的新型电力系统”中发挥关键支撑作用。

相较于传统燃气轮机燃用的以甲烷为主的天然气燃料，氢气燃料的物理和化学性质有着较大不同。氢气极易自点火，常温常压条件下其自动点火延迟时间非常短且最小点火能仅为0.02mJ，相较甲烷的0.28mJ低达14倍；氢气的爆炸极限约为4％-75％的体积浓度，天然气的爆炸极限约为5％-15％的体积浓度，氢气比天然气具有更宽的爆炸极限范围。因此，氢气的点火更易点着但是安全性更难控制。另外氢气的火焰传播速度非常高，常温常压条件下其层流火焰传播速度可高达甲烷的10倍，极易回火。相关技术中，天然气燃气轮机点火结构，通过火花塞直接点燃天然气或天然气与空气的预混气，该点火结构不适用于氢燃料的点火。因为火花塞释放的高压电能量密度很高，如果其直接用于点燃喷嘴喷射出的大量氢气或氢气空气的预混气，极容易产生爆燃甚至爆炸，安全风险很高。

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火炬式分段点火装置。

本发明实施例的火炬式分段点火装置，包括：

主燃级喷嘴，所述主燃级喷嘴具有第一燃料进口、第一空气进口和第一出料口；

值班级喷嘴，所述值班级喷嘴具有第二燃料进口和第二燃料出口，所述第二燃料出口邻近所述第一出料口，所述第二燃料出口喷出的燃料燃烧后用于点燃所述第一出料口喷出的燃料；

点火部，所述点火部具有点火腔以及与所述点火腔连通的稳焰孔、第三燃料进口和第三燃料出口，所述稳焰孔开设在所述点火部的侧壁上，空气可从所述稳焰孔内通入所述点火腔内，所述稳焰孔的延伸方向与所述第三燃料出口的朝向呈夹角，所述稳焰孔邻近所述第三燃料出口，所述第三燃料出口邻近所述第二燃料出口，所述第二燃料出口位于所述第一出料口和所述第三燃料出口之间，所述第三燃料出口喷出的燃料燃烧后用于点燃所述第二燃料出口喷出的燃料；

点火器，所述点火器邻近所述第三燃料出口，所述点火器用于点燃所述第三燃料出口喷出的燃料。

因此，根据本发明实施例的火炬式分段点火装置具有稳定点燃和点火安全性高的优点。

在一些实施例中，每个所述稳焰孔的横截面积大于等于1平方毫米且小于等于10平方毫米；

所述稳焰孔与所述第三燃料出口的距离大于等于1毫米且小于等于10毫米。

在一些实施例中，所述点火部套设在所述值班级喷嘴的周侧，所述点火部与所述值班级喷嘴限定出所述点火腔、所述第三燃料进口和所述第三燃料出口，所述第三燃料出口为环形，所述第三燃料出口环设在所述值班级喷嘴的周侧；

所述稳焰孔贯穿所述点火部，所述稳焰孔为多个，多个所述稳焰孔沿所述点火部的周向间隔设置。

在一些实施例中，所述点火部与所述值班级喷嘴之间设有多个间隔设置的肋片，所述点火部、所述值班级喷嘴与所述肋片限定出多个间隔设置的所述点火腔，每个所述点火腔与至少一个所述稳焰孔连通；

所述肋片将所述第三燃料进口分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子进口，所述肋片将所述第三燃料出口分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子出口，多个所述点火腔一一对应地与多个所述第三燃料子进口和多个所述第三燃料子出口连通，每个所述稳焰孔邻近相应的所述第三燃料子出口。

在一些实施例中，所述第二燃料出口喷出燃料的流量大于所述第三燃料出口喷出燃料的流量；

所述第一出料口的朝向为第一方向，所述第三燃料出口的朝向为所述第一方向，所述稳焰孔的延伸方向与所述第一方向垂直；

所述稳焰孔与所述第三燃料出口在所述第一方向上的距离为3毫米；

所述稳焰孔的横截面的外周轮廓为圆形，所述稳焰孔的半径为1毫米；

所述第二燃料出口在所述第一方向上位于所述第一出料口和所述第三燃料出口之间；

所述第一出料口和所述第二燃料出口在所述第一方向上的距离大于等于5mm且小于等于300mm；

所述第三燃料出口和所述第二燃料出口在所述第一方向上的距离大于等于10mm且小于等于200mm。

在一些实施例中，所述主燃级喷嘴为环形，所述主燃级喷嘴的轴向为所述第一方向，所述主燃级喷嘴具有在所述第一方向上贯穿其的扩散孔；

所述主燃级喷嘴在所述第一方向上具有相背的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面均为厚度为所述第一方向环形面，所述第一侧面的环形内沿限定出所述扩散孔的第一开口，空气可从所述第一开口进入所述扩散孔内，所述第二侧面的环形内沿限定出所述扩散孔的第二开口，所述第一燃料进口和所述第一空气进口开设在所述第一侧面上，所述第一出料口开设在所述第二侧面上，所述第一燃料进口、所述第一空气进口和所述第一出料口均为多个；

所述值班级喷嘴为沿所述第一方向延伸的管体，所述第二燃料进口和所述第二燃料出口开设在所述喷嘴的两端，所述第二燃料出口穿过所述第一开口并伸入所述扩散孔内。

在一些实施例中，所述扩散孔在所述第一方向上包括依次相连的第一变径段和第二变径段，所述第二变径段在所述第一方向上位于所述第一变径段远离所述第一开口的一侧，所述第一变径段的直径在所述第一方向上沿远离所述第一开口的方向减少，所述第二变径段的直径在所述第一方向上沿远离所述第一开口的方向增大；

所述第二燃料出口在所述第一方向上邻近所述第一变径段和所述第二变径段的连接处；

所述第二燃料出口位于所述扩散孔的所述第一变径段内；

所述第二燃料出口为多个，多个所述第二燃料出口沿周向间隔设置在所述值班级喷嘴的端部，所述第二燃料出口在邻近所述第二变径段的方向上沿远离所述值班级喷嘴的轴线的方向倾斜设置。

在一些实施例中，所述扩散孔还包括直管段，所述直管段在所述第一方向上位于所述第一变径段背向所述第二变径段的一侧；

所述直管段内设有环设在所述值班级喷嘴周侧的旋流器，所述旋流器包括多个沿周向依次设置的旋流片。

在一些实施例中，所述点火部在所述第一方向上邻近所述第一开口，所述点火部为沿所述第一方向延伸的管体，所述第三燃料出口和所述第三燃料进口位于开设在所述点火部的两端，所述第三燃料出口在所述第一方向上朝向所述第一开口。

本发明实施例的火炬式分段点火装置，包括

端盖，所述端盖在所述第一方向上与所述主燃级喷嘴间隔设置，所述端盖为环形，所述端盖具有沿第一方向贯穿其的安装孔，所述端盖具有主燃级燃料腔，所述端盖上设有多个与所述主燃级燃料腔连通的主燃级燃料管，多个所述主燃级燃料管一一对应地与多个所述第一燃料进口连通；

固定板，所述固定板固定在所述端盖上，所述值班级喷嘴、所述点火部和所述点火器均固定在所述固定板上，所述点火部和所述点火器均穿设与所述安装孔内，所述值班级喷嘴、所述点火器可放电以便点燃所述第三燃料出口喷出的燃料，所述固定板具有点火燃料腔，所述点火燃料腔为环形，所述点火燃料腔与所述第三燃料进口连通。

附图说明

图1是根据本发明实施例的点火部和值班级喷嘴的剖视图。

图2是根据本发明实施例的点火部和值班级喷嘴的侧视图。

图3是根据本发明实施例的点火部和值班级喷嘴的示意图。

图4是根据本发明实施例的点火部和值班级喷嘴的剖视图。

图5是根据本发明实施例的火炬式分段点火装置的侧视图。

图6是根据本发明实施例的火炬式分段点火装置的立体图。

图7是根据本发明实施例的火炬式分段点火装置的剖视图。

附图标记：

主燃级喷嘴1，第一燃料进口11，第一空气进口12，第一出料口13，第一侧面14，第二侧面15；

扩散孔2，第一开口21，第二开口22，第一变径段23，第二变径段24，直管段25；

值班级喷嘴3，第二燃料进口31，第二燃料出口32；

点火部4，第三燃料进口41，第三燃料出口42，第三燃料子出口43，点火腔44，稳焰孔45，肋片46；

点火器5；

旋流器6，旋流片61；

端盖7，安装孔71，主燃级燃料腔72，固定板73，主燃级燃料管74，点火燃料腔75。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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火炬式分段点火装置。如图1至图7所示，根据本发明实施例的火炬式分段点火装置包括主燃级喷嘴1、值班级喷嘴3、点火部4和点火器5。

主燃级喷嘴1具有第一燃料进口11、第一空气进口12和第一出料口13。具体地，主燃级燃料从第一燃料进口11进入主燃级喷嘴1内，空气从第一空气进口12进入主燃级喷嘴1内且与主燃级喷嘴1内的燃料混合。主燃级喷嘴1的第一出料口13与火焰筒连通，混合后的燃料从第一出料口13排出后在火焰筒内燃烧。

值班级喷嘴3具有第二燃料进口31和第二燃料出口32，第二燃料出口32邻近第一出料口13，第二燃料出口32喷出的燃料燃烧后用于点燃第一出料口13喷出的燃料。具体地，值班级燃料从第二燃料进口31进入值班级喷嘴3内后由第二燃料出口32排出。

点火部4具有点火腔44以及与点火腔44连通的稳焰孔45、第三燃料进口41和第三燃料出口42。稳焰孔45开设在点火部4的侧壁上，空气可从稳焰孔45内通入点火腔44内，稳焰孔45的延伸方向与第三燃料出口42的朝向呈夹角。稳焰孔45邻近第三燃料出口42，第三燃料出口42邻近第二燃料出口32。第二燃料出口32位于第一出料口13和第三燃料出口42之间，第三燃料出口42喷出的燃料燃烧后用于点燃第二燃料出口32喷出的燃料；

点火器5邻近第三燃料出口42，点火器5用于点燃第三燃料出口42喷出的燃料。例如，点火部5为火花塞。

在点火器5点燃点火部4的第三燃料出口42喷出的燃料后，点火器5停止工作；点火器5喷出的火焰可点燃值班级喷嘴3的第一出料口13喷出的燃料，然后点火部4的第三燃料出口42停止喷出燃料；值班级喷嘴3喷出的值班火焰可点燃主燃级喷嘴1的第一出料口13喷出的燃料。

在主燃级喷嘴1、值班级喷嘴3和点火部4在使用的燃料包括氢气时，通过3级点火方式依次点燃点火部4、值班级喷嘴3和主燃级喷嘴1。主燃级喷嘴1为火炬式分段点火装置的主要燃烧喷嘴，需要根据火炬式分段点火装置的要求控制第一出料口13喷出的燃料的流量，以便满足燃烧要求。而点火部4和值班级喷嘴3用于点火，从而可控制点火部4的第三燃料出口42喷出的燃料的流量和值班级喷嘴3的第二燃料出口32喷出的燃料的流量，以便使得点火部4的氢气流量小，增加点火的安全性。

且稳焰孔45开设在点火部4的侧壁上，空气可从稳焰孔45内通入点火腔44内，稳焰孔45的延伸方向与第三燃料出口42的朝向呈夹角，稳焰孔45邻近第三燃料出口42。从而可使得空气从稳焰孔45进入点火腔44内时对点火腔44内燃料进行扰流并可和燃料进行混合，进而便于混合后的燃料从第三燃料出口42出来时便于燃烧，有利于稳定点燃整个点火火炬。

值班级喷嘴3内无空气进口，从而可防止火焰在值班级喷嘴3内燃烧。进而可使得间隔开设置的点火部4、值班级喷嘴3和主燃级喷嘴1依次点燃时，整个点火过程更加温和可控，提高氢燃料火炬式分段点火装置的点火安全性。且通过采用点火火炬的方式来实现氢燃料的直接点火，不需要使用天然气或丙烷等其他燃料间接点火，通过单燃料系统实现安全可靠的点火技术，有效降低了火炬式分段点火装置的复杂性，从而可降低成本。

因此，根据本发明实施例的火炬式分段点火装置具有稳定点燃和点火安全性高的优点。

在一些实施例中，每个稳焰孔45的横截面积大于等于1平方毫米且小于等于10平方毫米。由此，可通过控制稳焰孔45的横截面积(通流截面积)以便控制从每个稳焰孔45进入点火腔44内的流量。例如，每个稳焰孔45的横截面积为5平方毫米。

在一些实施例中，稳焰孔45与第三燃料出口42的距离大于等于1毫米且小于等于10毫米。稳焰孔45与第三燃料出口42的距离较近便于第三燃料出口42喷出的燃料燃烧。

如图1至图7所示，在一些实施例中，点火部4套设在值班级喷嘴3的周侧，点火部4与值班级喷嘴3限定出点火腔44、第三燃料进口41和第三燃料出口42，第三燃料出口42为环形，第三燃料出口42环设在值班级喷嘴3的周侧。第三燃料出口42环设在值班级喷嘴3的周侧，可使得第三燃料出口42喷出的火焰为扩散燃烧的火焰，从而便于第三燃料出口42点燃值班级喷嘴3的第二燃料出口32喷出的燃料。

如图1至图4所示，稳焰孔45贯穿点火部4，稳焰孔45为多个，多个稳焰孔45沿点火部4的周向间隔设置。多个沿周向间隔设置的稳焰孔45可便于空气从周侧均匀地进入点火腔内，从而可使得邻近第三燃料出口42的燃料可均匀地与空气混合。

如图1至图4所示，在一些实施例中，点火部4与值班级喷嘴3之间设有多个(沿周向)间隔设置的肋片46。点火部4、值班级喷嘴3与肋片46限定出多个间隔设置的点火腔44，每个点火腔44与至少一个稳焰孔45连通。肋片46的延伸方向与点火部4的延伸方向一致。肋片46将第三燃料进口41分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子进口，肋片46将第三燃料出口42分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子出口43，多个点火腔44一一对应地与多个第三燃料子进口和多个第三燃料子出口43连通，每个稳焰孔45邻近相应的第三燃料子出口43。

肋片46将环形的第三燃料出口42分隔为若干个扇形的第三燃料子出口43，可以起到整流作用，有利于使第三燃料出口42喷射出的燃料流动更稳定。同时，肋片46还具有支撑点火部4的作用。

在一些实施例中，第二燃料出口32喷出燃料的流量大于第三燃料出口42喷出燃料的流量。可通过控制点火部4的第三燃料进口41燃料供应量或第二燃料出口32的直径的大小控制第二燃料出口32的喷出的燃料的流量。从而可使得点火部4的氢气流量小，增加点火的安全性。

在一些实施例中，第一出料口13的朝向为第一方向，第三燃料出口42的朝向为第一方向，稳焰孔45的延伸方向与第一方向垂直，第二燃料出口32在第一方向上位于第一出料口13和第三燃料出口42之间。具体地，第三燃料出口42、第二燃料出口32和第一出料口13在第一方向上依次间隔设置。第一方向可以是左右方向，左右方向如图中的箭头所示。例如，第一出料口13的朝向右侧，第三燃料出口42的朝向右侧。第三燃料出口42、第二燃料出口32和第一出料口13从左至右依次间隔设置。稳焰孔45的延伸方向为点火部4的径向，第一出料口13的朝向为点火部4的轴向。

肋片46沿第一方向延伸，燃料从多个第三燃料子进口分别通入多个点火腔44内，然后分别从多个第三燃料子出口43排出。每个第三燃料子出口43的出口较小，从而可使得氢气流量小，安全性高。例如，点火部4为沿左右方向延伸的管体，第三燃料出口42(第三燃料子出口43)位于第三燃料进口41的右侧。

在一些实施例中，稳焰孔45与第三燃料出口42在第一方向上的距离为3毫米。稳焰孔45的横截面的外周轮廓为圆形，稳焰孔45的半径为1毫米。即稳焰孔45为圆孔。例如，稳焰孔45与第三燃料出口42在左右方向上的距离为3毫米。

第一出料口13和第二燃料出口32在第一方向上的距离大于等于5mm且小于等于300mm。例如，第一出料口13和第二燃料出口32在第一方向(左右方向)上的距离为100mm。

第三燃料出口42和第二燃料出口32在第一方向上的距离大于等于10mm且小于等于200mm。例如，第三燃料出口42和第二燃料出口32在第一方向(左右方向)上的距离为100mm。

如图1至图7所示，在一些实施例中，主燃级喷嘴1为环形，主燃级喷嘴1的轴向为第一方向，主燃级喷嘴1在第一方向上具有相背的第一侧面14和第二侧面15，第一侧面14和第二侧面15均为厚度为第一方向环形面。第一燃料进口11和第一空气进口12开设在第一侧面14上，第一出料口13开设在第二侧面15上，第一燃料进口11、第一空气进口12和第一出料口13均为多个。

具体地，主燃级燃料从第一侧面14上的多个第一燃料进口11进入主燃级喷嘴1内，空气从第一侧面14上的多个第一空气进口12进入主燃级喷嘴1内，与空气混合后的燃料从第二侧面15上的第一出料口13排出。例如，主燃级喷嘴1的轴向为左右方向，主燃级喷嘴1具有在左右方向上贯穿其的扩散孔2。第一侧面14位于第二侧面15的左侧。第一侧面14和第二侧面15均为厚度为左右方向环形面。多个第一出料口13呈矩阵排布或呈多个环组排布，每个环组包括多个沿周向间隔设置的第一出料口13。主燃级喷嘴1的右侧和火焰筒相连。

主燃级喷嘴1具有在第一方向上贯穿其的扩散孔2，第一侧面14的环形内沿限定出扩散孔2的第一开口21，空气可从第一开口21进入扩散孔2内，第二侧面15的环形内沿限定出扩散孔2的第二开口22。值班级喷嘴3为沿第一方向延伸的管体，第二燃料进口31和第二燃料出口32开设在喷嘴的两端，第二燃料出口32穿过第一开口21并伸入扩散孔2内。由此，可使得空气从第一开口21进入扩散孔2内，值班级喷嘴3内的燃料从第二燃料出口32通入扩散孔2内，以便值班级燃料可与扩散孔2内的空气混合后从第二开口22排出，即值班级火焰从第二开口22排出。且多个第一出料口13位于第二开口22的周侧，以便值班级火焰可点燃多个第一出料口13排出的主燃级燃料，从而便于点燃主燃级喷嘴1。例如，主燃级喷嘴1具有在左右方向上贯穿其的扩散孔2，第一开口21位于第二开口22的左侧。值班级喷嘴3为沿左右方向延伸的管体，第二燃料进口31位于第二燃料出口32的左侧。

如图1和图6所示，在一些实施例中，扩散孔2在第一方向上包括依次相连的第一变径段23和第二变径段24，第二变径段24在第一方向上位于第一变径段23远离第一开口21的一侧，第一变径段23的直径在第一方向上沿远离第一开口21的方向减少，第二变径段24的直径在第一方向上沿远离第一开口21的方向增大。第二燃料出口32在第一方向上邻近第一变径段23和第二变径段24的连接处。由此，可使得从第二出口22喷出的值班级火焰为扩散状，从而便于值班级火焰点燃周侧的第一出料口13排出的燃料。例如，第一变径段23位于第二变径段24的左侧，第一变径段23的直径向右减少，第二变径段24的直径向右增大。第二燃料出口32在左右方向上邻近第一变径段23和第二变径段24的连接处。

如图1和图6所示，在一些实施例中，第二燃料出口32位于扩散孔2的第一变径段23内。第二燃料出口32为多个，多个第二燃料出口32沿周向间隔设置在值班级喷嘴3的端部，第二燃料出口32在邻近第二变径段24的方向上沿远离值班级喷嘴3的轴线的方向倾斜设置。由此，可使得值班级喷嘴3的端部具有多个朝向第二开口22、且沿周向成扩散状设置的第二燃料出口32，从而进一步便于从第二出口22喷出的值班级火焰为扩散状。

在一些实施例中，扩散孔2还包括直管段25，直管段25在第一方向上位于第一变径段23背向第二变径段24的一侧。直管段25内设有环设在值班级喷嘴3周侧的旋流器6，旋流器6包括多个沿周向依次设置的旋流片61。由此，可使得空气以通过第一开口21进入扩散孔25的直管段25内后，可被旋流器6的多个旋流片61干扰流动方向，以便通入第一变径段23和第二变径段24内的空气为旋流状态，从而可使得旋流状态的空气与燃料混合后，喷出第二开口22的值班火焰为旋流火焰，从而进一步便于点燃周侧的第一出料口13排出的燃料。

如图1至图7所示，在一些实施例中，点火部4在第一方向上邻近第一开口21。点火部4为沿第一方向延伸的管体，第三燃料出口42和第三燃料进口41位于开设在点火部4的两端，第三燃料出口42在第一方向上朝向第一开口21。由此，可便于点火部4的第三燃料出口42喷出的火焰便于进入扩散孔2(第一变径段23、第二变径段24和直管段25)内，从而便于点燃扩散孔2内的值班级燃料。

如图1至图6所示，在一些实施例中，火炬式分段点火装置包括端盖7和固定板73。

端盖7在第一方向上与主燃级喷嘴1间隔设置，端盖7为环形，端盖7具有沿第一方向贯穿其的安装孔71。端盖7具有主燃级燃料腔72，端盖7上设有多个与主燃级燃料腔72连通的主燃级燃料管74，多个主燃级燃料管74一一对应地与多个第一燃料进口11连通。由此，可使得主燃级燃料通入端盖7的主燃级燃料腔72内后，可使得端盖7的主燃级燃料腔72内的主燃级燃料通过多个主燃级燃料管74通入多个第一燃料进口11内。例如，多个主燃级燃料管74沿周向间隔设置在值班级喷嘴3的周侧。端盖7位于主燃级喷嘴1的左侧，安装孔71沿左右方向贯穿盖板7。

固定板73固定在端盖7上，值班级喷嘴3、点火部4和点火器5均固定在固定板73上，值班级喷嘴3、点火部4和点火器5均穿设与安装孔71内。固定板73具有点火燃料腔75，点火燃料腔75为环形，点火燃料腔75与第三燃料进口41连通。由此，可便于值班级喷嘴3、点火部4和点火器5集成在端盖7上。且点火燃料通入点火燃料腔75内后，点火燃料腔75可为多个点火腔44提供燃料。例如，值班级喷嘴3位于值班级喷嘴3的中心孔处。

控制点火器5放电以便点燃点火部4的第三燃料出口42喷出的燃料。具体地，启动火花塞放电，向第三燃料进口41供应少量的第一预设值的燃料，燃料被火花塞点燃形成稳定的扩散式火焰。点火火炬为扩散燃烧模式，可形成稳定火焰，并且点火燃料的氢气流量小，点火的安全性好。点火部4的第三燃料出口42喷出的燃料燃烧稳定并形成点燃火焰后控制点火器5停止工作。控制值班级喷嘴3的第二燃料出口32喷出燃料，以便点燃火焰点燃第二燃料出口32喷出的燃料。其中，第二燃料出口32喷出燃料的流量大于第三燃料出口42喷出燃料的流量。具体地，向值班级喷嘴3的第二燃料进口31供应适量的燃料，点火部4的点火火炬穿过旋流器6将值班级喷嘴3的第二燃料出口32喷出的燃料点燃，形成值班火焰。

第二燃料出口32喷出的燃料点燃并形成值班火焰后，关闭点火部4的燃料供应。控制主燃级喷嘴1的第一出料口13喷出燃料，以便值班火焰点燃第一出料口13喷出的燃料。至此点火工作完成，后续可根据燃机运行需要向主燃级喷嘴1供应燃料。在整个点火过程中，点火时火炬点火级燃料为扩散燃烧模式，可形成稳定火焰，并且氢气流量小，点火时安全性好。火炬进而点燃同为扩散燃烧模式的值班级燃料，整个点火过程温和。在整个点火过程中，主燃级喷嘴1通道中没有燃料，可有效避免在点火过程中因预混自燃产生的回火及爆燃，以及潜在的爆燃转爆轰带来的更为严重的燃烧安全问题。

本发明还提出了一种燃气轮机，根据本发明实施例的燃气轮机包括根据本发明实施例的火炬式分段点火装置和火焰筒，火焰筒与根据本发明实施例的火炬式分段点火装置的主燃级喷嘴1连通，以便火焰在火焰筒内燃烧。

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。

尽管已经示出和描述了上述实施例，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，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种火炬式分段点火装置，其特征在于，包括：

主燃级喷嘴，所述主燃级喷嘴具有第一燃料进口、第一空气进口和第一出料口；

值班级喷嘴，所述值班级喷嘴具有第二燃料进口和第二燃料出口，所述第二燃料出口邻近所述第一出料口，所述第二燃料出口喷出的燃料燃烧后用于点燃所述第一出料口喷出的燃料；

点火部，所述点火部具有点火腔以及与所述点火腔连通的稳焰孔、第三燃料进口和第三燃料出口，所述稳焰孔开设在所述点火部的侧壁上，空气可从所述稳焰孔内通入所述点火腔内，所述稳焰孔的延伸方向与所述第三燃料出口的朝向呈夹角，所述稳焰孔邻近所述第三燃料出口，所述第三燃料出口邻近所述第二燃料出口，所述第二燃料出口位于所述第一出料口和所述第三燃料出口之间，所述第三燃料出口喷出的燃料燃烧后用于点燃所述第二燃料出口喷出的燃料；

点火器，所述点火器邻近所述第三燃料出口，所述点火器用于点燃所述第三燃料出口喷出的燃料。

2.根据权利要求1所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

每个所述稳焰孔的横截面积大于等于1平方毫米且小于等于10平方毫米；

所述稳焰孔与所述第三燃料出口的距离大于等于1毫米且小于等于10毫米。

3.根据权利要求1所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述点火部套设在所述值班级喷嘴的周侧，所述点火部与所述值班级喷嘴限定出所述点火腔、所述第三燃料进口和所述第三燃料出口，所述第三燃料出口为环形，所述第三燃料出口环设在所述值班级喷嘴的周侧；

所述稳焰孔贯穿所述点火部，所述稳焰孔为多个，多个所述稳焰孔沿所述点火部的周向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述点火部与所述值班级喷嘴之间设有多个间隔设置的肋片，所述点火部、所述值班级喷嘴与所述肋片限定出多个间隔设置的所述点火腔，每个所述点火腔与至少一个所述稳焰孔连通；

所述肋片将所述第三燃料进口分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子进口，所述肋片将所述第三燃料出口分隔为多个在周向上间隔设置的第三燃料子出口，多个所述点火腔一一对应地与多个所述第三燃料子进口和多个所述第三燃料子出口连通，每个所述稳焰孔邻近相应的所述第三燃料子出口。

5.根据权利要求2-4任一项所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述第二燃料出口喷出燃料的流量大于所述第三燃料出口喷出燃料的流量；

所述第一出料口的朝向为第一方向，所述第三燃料出口的朝向为所述第一方向，所述稳焰孔的延伸方向与所述第一方向垂直；

所述稳焰孔与所述第三燃料出口在所述第一方向上的距离为3毫米；

所述稳焰孔的横截面的外周轮廓为圆形，所述稳焰孔的半径为1毫米；

所述第二燃料出口在所述第一方向上位于所述第一出料口和所述第三燃料出口之间；

所述第一出料口和所述第二燃料出口在所述第一方向上的距离大于等于5mm且小于等于300mm；

所述第三燃料出口和所述第二燃料出口在所述第一方向上的距离大于等于10mm且小于等于200mm。

6.根据权利要求5所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述主燃级喷嘴为环形，所述主燃级喷嘴的轴向为所述第一方向，所述主燃级喷嘴具有在所述第一方向上贯穿其的扩散孔；

所述主燃级喷嘴在所述第一方向上具有相背的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面均为厚度为所述第一方向环形面，所述第一侧面的环形内沿限定出所述扩散孔的第一开口，空气可从所述第一开口进入所述扩散孔内，所述第二侧面的环形内沿限定出所述扩散孔的第二开口，所述第一燃料进口和所述第一空气进口开设在所述第一侧面上，所述第一出料口开设在所述第二侧面上，所述第一燃料进口、所述第一空气进口和所述第一出料口均为多个；

所述值班级喷嘴为沿所述第一方向延伸的管体，所述第二燃料进口和所述第二燃料出口开设在所述喷嘴的两端，所述第二燃料出口穿过所述第一开口并伸入所述扩散孔内。

7.根据权利要求6所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述扩散孔在所述第一方向上包括依次相连的第一变径段和第二变径段，所述第二变径段在所述第一方向上位于所述第一变径段远离所述第一开口的一侧，所述第一变径段的直径在所述第一方向上沿远离所述第一开口的方向减少，所述第二变径段的直径在所述第一方向上沿远离所述第一开口的方向增大；

所述第二燃料出口在所述第一方向上邻近所述第一变径段和所述第二变径段的连接处；

所述第二燃料出口位于所述扩散孔的所述第一变径段内；

所述第二燃料出口为多个，多个所述第二燃料出口沿周向间隔设置在所述值班级喷嘴的端部，所述第二燃料出口在邻近所述第二变径段的方向上沿远离所述值班级喷嘴的轴线的方向倾斜设置。

8.根据权利要求7所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，

所述扩散孔还包括直管段，所述直管段在所述第一方向上位于所述第一变径段背向所述第二变径段的一侧；

所述直管段内设有环设在所述值班级喷嘴周侧的旋流器，所述旋流器包括多个沿周向依次设置的旋流片。

9.根据权利要求6所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，所述点火部在所述第一方向上邻近所述第一开口，所述点火部为沿所述第一方向延伸的管体，所述第三燃料出口和所述第三燃料进口位于开设在所述点火部的两端，所述第三燃料出口在所述第一方向上朝向所述第一开口。

10.根据权利要求9所述的火炬式分段点火装置，其特征在于，包括

端盖，所述端盖在所述第一方向上与所述主燃级喷嘴间隔设置，所述端盖为环形，所述端盖具有沿第一方向贯穿其的安装孔，所述端盖具有主燃级燃料腔，所述端盖上设有多个与所述主燃级燃料腔连通的主燃级燃料管，多个所述主燃级燃料管一一对应地与多个所述第一燃料进口连通；

固定板，所述固定板固定在所述端盖上，所述值班级喷嘴、所述点火部和所述点火器均固定在所述固定板上，所述点火部和所述点火器均穿设与所述安装孔内，所述值班级喷嘴、所述点火器可放电以便点燃所述第三燃料出口喷出的燃料，所述固定板具有点火燃料腔，所述点火燃料腔为环形，所述点火燃料腔与所述第三燃料进口连通。