CN204176684U - 燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体公开了一种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，包括：中心椎体，中心椎体为中空结构，其中空腔为中心燃料通道；分流壳，分流壳套在中心椎体的外围且与中心椎体同轴布置，分流壳与中心椎体之间为内层环型空气通道；导流壳，导流壳套在分流壳的外围且与分流壳同轴布置，导流壳与分流壳之间为外层环型空气通道；径向燃料管，径向燃料管穿过分流壳设置在中心椎体与导流壳之间，径向燃料管与中心燃料通道连通且在内层环型空气通道和外层环型空气通道中的部分设有燃料喷射孔。本实用新型能够通过合理分配燃料，控制空气的流动，产生较好的掺混效果，形成均匀、稳定的火焰。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴。
背景技术
传统的燃气轮机燃烧室采用扩散燃烧技术，由于燃烧室内的局部高温，导致其污染物排放，尤其是氮氧化物排放较高。采用预混燃烧的燃烧室用于燃气轮机发电技术，属于清洁能源技术之一，可以在满足发电负荷要求的同时，有效地降低污染物的排放。这其中燃气轮机燃烧室喷嘴的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。
目前，在预混燃料喷嘴的现有技术中，喷嘴后方容易出现不均匀的速度分布，特别是喷嘴内可燃气体的径向速度常常会导致燃烧不稳定，并产生回火和驻焰，导致喷嘴头部被烧毁，严重影响了燃气轮机的安全性和可靠性。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，以克服现有技术中喷嘴后方速度分布不均、燃烧不稳定、产生回火和驻焰等问题，从而保证了喷嘴头不被烧毁，也保证了燃气轮机的安全性和可靠性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，包括：
中心椎体，所述中心椎体为中空结构，其中空腔为中心燃料通道；
分流壳，所述分流壳套在所述中心椎体的外围且与所述中心椎体同轴布置，所述分流壳与所述中心椎体之间为内层环型空气通道；
导流壳，所述导流壳套在所述分流壳的外围且与所述分流壳同轴布置，所述导流壳与所述分流壳之间为外层环型空气通道；
径向燃料管，所述径向燃料管穿过所述分流壳设置在所述中心椎体与所述导流壳之间，所述径向燃料管与所述中心燃料通道连通且在所述内层环型空气通道和外层环型空气通道中的部分设有燃料喷射孔。
优选地，所述径向燃料管为多个，多个径向燃料管沿周向均匀布置。
优选地，所述径向燃料管为5～9个。
优选地，所述内层环形空气通道与所述外层环形空气通道的截面积比为0.3～0.7。
优选地，所述径向燃料管在所述内层环形空气通道中的燃料喷射孔与在所述外层环形空气通道中的燃料喷射孔的总面积比等于所述内层环形空气通道与所述外层环形空气通道的截面积比。
优选地，所述中心燃料通道的截面积与所述燃料喷射孔的总流通面积之比为1.5～4。
优选地，所述分流壳的入口端设有向外扩张的扩张段。
(三)有益效果
本实用新型的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴具有以下优点：中心椎体和分流壳能够有效地引导气流，避免在喷嘴气流通道内形成稳定存在的低速区，进而防止回火、驻焰的产生；分流壳的存在也使得燃料在喷嘴径向位置的浓度分布更易于调节；燃料喷射孔可以将燃料按一定比例均匀地喷入空气通道内，形成较好的掺混效果，从而提高燃烧可靠性；扩张段可以有效引导空气的流动，改善外围双环形空气通道内的速度分布，提升燃料和空气的掺混效果。本实用新型这种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴结构简单合理，通用性好，易于推广使用。
附图说明
图1为本实用新型实施例的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴的平面剖视图；
图2为本实用新型实施例的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴的立体剖视图。
图中，1：中心椎体；2：中心燃料通道；3：分流壳；4：内层环形空气通道；5：导流壳；6：外层环形空气通道；7：径向燃料管；8：燃料喷射孔；9：扩张段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
如图1、2所示，本实施例的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴包括：
中心椎体1，中心椎体1为轴向中空结构，其中空腔为中心燃料通道2；
分流壳3，分流壳3套在中心椎体1的外围且与中心椎体1同轴布置，分流壳3与中心椎体1之间为内层环型空气通道4；
导流壳5，导流壳5套在分流壳3的外围且与分流壳3同轴布置，导流壳5与分流壳3之间为外层环型空气通道6；
径向燃料管7，径向燃料管7穿过分流壳3设置在中心椎体1与导流壳5之间，径向燃料管7与中心燃料通道2通过中心椎体1壁面的开孔连通且在内层环型空气通道4和外层环型空气通道6中的部分的壁面设有燃料喷射孔8。
径向燃料管7可以为多个，多个径向燃料管7沿周向均匀布置，径向燃料管7的具体数量优选为5～9个。
内层环形空气通道4与外层环形空气通道6的截面积比优选为0.3～0.7，而燃料喷射孔8的分布应根据内层环形空气通道4与外层环形空气通道6的截面积比来分配，具体体现在燃料喷射孔8在径向燃料管7处于内层环形空气通道4和外层环形空气通道6中的部分的壁面上的数量，本实施例中径向燃料管7在内层环形空气通道4中的燃料喷射孔8与在外层环形空气通道6中的燃料喷射孔8的总面积比等于内层环形空气通道4与外层环形空气通道6的截面积比。
中心燃料通道2的截面积与各个燃料喷射孔8的总流通面积之比优选为1.5～4。
分流壳3的入口端还可以设有向外扩张的扩张段9，扩张段9可以有效引导空气的流动，改善外围双环形空气通道内的速度分布，提升燃料和空气的掺混效果。
本实施例的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴的工作原理为：天然气燃料进入轴向的中心燃料通道2，通过中心椎体1壁面开孔进入径向燃料管7，再从径向燃料管7壁面的燃料喷射孔8喷出；部分空气绕过扩张段9，进入内层环形空气通道4，部分空气进入外层环形空气通道6，空气经过径向燃料管7后与燃料进行混合；内层环形空气通道4和外层环形空气通道6同时进行燃料和空气的掺混，沿轴向流动至中心椎体1的下游，在分流壳3的作用下，流动保持良好的状态，有效避免回火和驻焰的产生。
本实用新型的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴具有以下优点：中心椎体和分流壳能够有效地引导气流，避免在喷嘴气流通道内形成稳定存在的低速区，进而防止回火、驻焰的产生；分流壳的存在也使得燃料在喷嘴径向位置的浓度分布更易于调节；燃料喷射孔可以将燃料按一定比例均匀地喷入空气通道内，形成较好的掺混效果，从而提高燃烧可靠性；扩张段可以有效引导空气的流动，改善外围双环形空气通道内的速度分布，提升燃料和空气的掺混效果。本实用新型这种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴结构简单合理，通用性好，易于推广使用。
本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (7)
1.一种燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，包括：
中心椎体，所述中心椎体为中空结构，其中空腔为中心燃料通道；
分流壳，所述分流壳套在所述中心椎体的外围且与所述中心椎体同轴布置，所述分流壳与所述中心椎体之间为内层环型空气通道；
导流壳，所述导流壳套在所述分流壳的外围且与所述分流壳同轴布置，所述导流壳与所述分流壳之间为外层环型空气通道；
径向燃料管，所述径向燃料管穿过所述分流壳设置在所述中心椎体与所述导流壳之间，所述径向燃料管与所述中心燃料通道连通且在所述内层环型空气通道和外层环型空气通道中的部分设有燃料喷射孔。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述径向燃料管为多个，多个径向燃料管沿周向均匀布置。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述径向燃料管为5～9个。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述内层环形空气通道与所述外层环形空气通道的截面积比为0.3～0.7。
5.根据权利要求4所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述径向燃料管在所述内层环形空气通道中的燃料喷射孔与在所述外层环形空气通道中的燃料喷射孔的总面积比等于所述内层环形空气通道与所述外层环形空气通道的截面积比。
6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述中心燃料通道的截面积与所述燃料喷射孔的总流通面积之比为1.5～4。
7.根据权利要求1-6中任何一项所述的燃气轮机燃烧室双环型预混燃料喷嘴，其特征在于，所述分流壳的入口端设有向外扩张的扩张段。
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