CN204313314U - 一种燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，公开了一种燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴包括壳体，一端设置于壳体内的中心锥体，多个沿中心锥体外侧壁周向设置的第一旋流叶片及第二旋流叶片；所述中心锥体及壳体之间形成有环形的外围空气通道，所述中心锥体内设置有燃料通道及空气通道，所述第一旋流叶片与所述燃料通道连通，所述第一旋流叶片上设置有多个燃料喷射孔；所述第二旋流叶片和第一旋流叶片对应设置，所述壳体上设置有壳体通孔，所述壳体通孔通过所述第二旋流叶片与所述空气通道连通，在所述中心锥体上位于所述壳体内的一端设置有空气孔。本实用新型提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴具有掺混效果好，合理燃烧的优点。

Description

一种燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴

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叶片引气旋流喷嘴，具体的是一种更加合理有效的组织燃烧和控制污染物排放的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴。

背景技术

在我国当前的能源结构中，采用传统燃煤技术的火力发电占据了绝大部分份额。但是这种传统的发电技术存在发电效率低，污染物排放高，尤其是NOx排放，耗费淡水资源多等缺点。以天然气为燃料的燃气轮机发电技术作为清洁能源技术之一，可以在满足发电负荷要求的同时，有效的降低污染物的排放，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。

燃气轮机燃烧室中，燃料气和空气通过喷嘴实现预混合和速度型的改变，在喷嘴出口达到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空气混合比例，进入燃烧室组织燃烧，形成稳定的流场和燃烧场。当前，对燃气轮机燃烧室喷嘴的设计形式，例如专利CN100567823C，采用底部带缺口的空气旋流叶片，提高空气通道内周侧的速度，匹配喷嘴出口速度型和燃料空气混合比例。

但是，由于空气旋流叶片底部存在缺口，通道内周侧的气流偏转角度小，旋流强度弱，导致这一侧燃料和空气的掺混效果变差；同时燃料气在空心叶片两侧开孔喷注，燃料气和空气的掺混距离较短，并增加了叶片加工的难度，影响燃烧的组织和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃气轮机燃烧室喷嘴形式来组织燃烧和控制污染物排放。

鉴于上述现有技术的缺陷，需要提供一种更加合理有效的组织燃烧和控制污染物排放的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是现有的空气旋流叶片底部存在缺口，通道内周侧的气流偏转角度小，旋流强度弱，导致这一侧燃料和空气的掺混效果变差；同时燃料气在空心叶片两侧开孔喷注，燃料气和空气的掺混距离较短，并增加了叶片加工的难度，影响燃烧的组织和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃气轮机燃烧室喷嘴形式来组织燃烧和控制污染物排放的问题。

(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叶片引气旋流喷嘴。该燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴包括：壳体，一端设置于壳体内的中心锥体，多个沿中心锥体外侧壁周向设置的第一旋流叶片及第二旋流叶片；所述中心锥体及壳体之间形成有环形的外围空气通道，所述中心锥体内设置有燃料通道及空气通道，所述第一旋流叶片与所述燃料通道连通，所述第一旋流叶片上设置有多个燃料喷射孔；所述第二旋流叶片和第一旋流叶片对应设置，所述壳体上设置有壳体通孔，所述壳体通孔通过所述第二旋流叶片与所述空气通道连通，在所述中心锥体上位于所述壳体内的一端设置有空气孔。

其中，所述中心锥体设置于所述壳体内的一端为圆锥端，所述空气孔设置于所述圆锥端上，且与所述中心锥体的轴向成角度设置。

其中，所述空气孔与所述中心锥体的轴线的夹角为0-45°。

其中，所述空气孔的孔径为0.5-2mm。

其中，所述壳体上设置有收缩段，所述中心锥体的圆锥端位于所述收缩段中。

其中，所述第一旋流叶片的个数为4-6个，所述第二旋流叶片的个数为4-6个。

其中，所述第一旋流叶片上设置有2-5个所述喷射孔。

其中，所述燃料喷射孔的孔径为0.1-0.5mm。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴中的中心锥体及壳体之间形成有环形的外围空气通道，中心锥体内设置有燃料通道及空气通道，第一旋流叶片与燃料通道连通，第一旋流叶片上设置有多个燃料喷射孔；第二旋流叶片和第一旋流叶片对应设置，壳体上设置有壳体通孔，壳体通孔通过第二旋流叶片与空气通道连通，在中心锥体上位于壳体内的一端设置有空气孔。本实用新型提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴中采用两个旋流叶片与两个通道连通，实现燃料供应和中心引气的双重功能，具有掺混效果好，合理燃烧的优点。

附图说明

图1是本实用新型实施例燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴的结构示意图；

图2是本实用新型实施例燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴的立体示意图。

图中：1：中心锥体；2：外围空气通道；3：燃料通道；4：空气通道；5：第一旋流叶片；6：燃料喷射孔；7：第二旋流叶片；8：壳体；9：空气孔；10：收缩段。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和实施例对本实用新型的具体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，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴包括：壳体8，一端设置于壳体8内的中心锥体1，多个沿着中心锥体1的周向设置于中心锥体1外侧壁上的第一旋流叶片5及第二旋流叶片7；第一旋流叶片5及第二旋流叶片7的个数均为4-6个。中心锥体1及壳体8之间形成有环形的外围空气通道2，中心锥体1内设置有燃料通道3及空气通道4，中心锥体1内设置有空腔，中心锥体1内设置有隔片，将空腔分隔为燃料通道3及空气通道4。第一旋流叶片5与燃料通道3连通，第一旋流叶片5上设置有多个燃料喷射孔6，燃料喷射孔6的孔径为0.1-0.5mm。本实施例中第一旋流叶片5上设置有2-5个喷射孔6。第二旋流叶片7于第一旋流叶片5对应设置，即第二旋流叶片7与第一旋流叶片5反向设置，且错列布置。壳体8上设置有壳体通孔，壳体通孔通过第二旋流叶片7与空气通道4连通，设置于壳体8内的中心锥体1的一端上设置有空气孔9。

本实用新型提供一种燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，通过两个中空的旋流叶片实现燃料喷射、燃料气空气掺混、从壳体8外侧引入空气的目的。实现了燃料供应和中心引气的双重功能，在不增大喷嘴加工难度的同时，解决了喷嘴中心体壁面和下游存在低速区的问题，合理调整流场速度分布降低了中心引气的工艺难度，并能保证良好的混合效果及流场分布。空气对中心锥体1附面层进行清吹，减少了中心锥体1下游的低速区，保证了燃烧的可靠性。通过调整空气流量大小和气流方向可以保证空气通道内周侧的气流轴向速度，从而保证喷嘴出口速度分布合理、燃料空气掺混均匀以及良好的出口温度分布。

本实用新型实施例提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴中，中心锥体1设置于壳体8内的一端为圆锥端，空气孔9设置于圆锥端上，且与中心锥体1的轴向成角度设置。空气孔9与中心锥体1的轴线的夹角为0-45°，当为0°时空气孔9位于中心锥体1的顶端。空气孔9的孔径为0.5-2mm，本实施例中空气孔9与中心锥体1的轴向成角度设置能够更好的将空气引入空气通道2内周，防止中心锥体1的下游形成低速区，增强内周侧空气轴向速度。调整空气孔9的出口角度可以调整燃料在内周侧的掺混效果，利于形成合理的燃料分布。

为了保证壳体10内燃料充分燃烧，本实施例中壳体8上设置有收缩段10，中心锥体1的圆锥端位于收缩段10中。将体积变小，使得燃料和空气混合更加充分。

本实用新型燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴使用时：天然气燃料从燃料通道3进入喷嘴，通过中心锥体1壁面开孔进入第一旋流叶片5中的燃料气喷射管，从两侧的燃料喷射孔6喷出。空气分两级进入喷嘴，大部分通过外围空气通道2直接进入，在第一旋流叶片5前端同燃料喷射孔6喷出的燃料气掺混。混合气经第一旋流叶片5产生偏转后再经第二旋流叶片7进行反向旋转和掺混，经喷嘴收缩段10混合气加速。另一小部分空气通过壳体8开孔，经第二旋流叶片7的中空管道进入空气通道4，从位于圆锥端上的空气孔9喷出，同主流混合气掺混，至喷嘴出口。提高中心锥体1表面及尾迹区的轴向速度，形成匹配的喷嘴出口速度分布和燃料空气掺混效果，保证燃烧的稳定性和良好的出口温度分布。

综上所述，本实用新型具有以下优点：本实用新型提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴中的中心锥体及壳体之间形成有环形的外围空气通道，中心锥体内设置有燃料通道及空气通道，第一旋流叶片与燃料通道连通，第一旋流叶片上设置有多个燃料喷射孔；第二旋流叶片和第一旋流叶片对应设置，壳体上设置有壳体通孔，壳体通孔通过第二旋流叶片与空气通道连通，在中心锥体上位于壳体内的一端设置有空气孔。本实用新型提供的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴中采用两个旋流叶片与两个通道连通，实现燃料供应和中心引气的双重功能，具有掺混效果好，合理燃烧的优点。

进一步地，空气孔与中心锥体的轴向成角度设置能够更好的将空气引入空气通道内周侧，防止中心锥体的下游形成低速区，增强内周侧空气轴向速度。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于，包括：壳体(8)，一端设置于壳体(8)内的中心锥体(1)，多个沿中心锥体(1)外侧壁周向设置的第一旋流叶片(5)及第二旋流叶片(7)；所述中心锥体(1)及壳体(8)之间形成有环形的外围空气通道(2)，所述中心锥体(1)内分别设置有燃料通道(3)及空气通道(4)，所述第一旋流叶片(5)与所述燃料通道(3)连通，所述第一旋流叶片(5)上设置有多个燃料喷射孔(6)；所述第二旋流叶片(7)和第一旋流叶片(5)对应设置，所述壳体(8)上设置有壳体通孔，所述壳体通孔通过所述第二旋流叶片(7)与所述空气通道(4)连通，在所述中心锥体(1)上位于所述壳体(8)内的一端设置有空气孔(9)。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述中心锥体(1)设置于所述壳体(8)内的一端为圆锥端，所述空气孔(9)设置于所述圆锥端上，且与所述中心锥体(1)的轴向成角度设置。

3.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述空气孔(9)与所述中心锥体(1)的轴线的夹角为0-45°。

4.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述空气孔(9)的孔径为0.5-2mm。

5.根据权利要求2所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述壳体(8)上设置有收缩段(10)，所述圆锥端位于所述收缩段(10)中。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述第一旋流叶片(5)的个数为4-6个，所述第二旋流叶片(7)的个数为4-6个。

7.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述第一旋流叶片(5)上设置有2-5个所述喷射孔(6)。

8.根据权利要求1所述的燃气轮机燃烧室叶片引气旋流喷嘴，其特征在于：所述燃料喷射孔(6)的孔径为0.1-0.5mm。