CN204513455U - 一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构 - Google Patents
一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，该喷嘴含有悬挂法兰、外管、内管、空气旋流器和引流结构；引流结构设置在悬挂法兰和空气旋流器之间，包括第一空气引流板、第二空气引流板和引流板安装板；空气引流板的迎风面呈弧形状，且在迎风面上设置有鳍状导流片；空气引流板和鳍状导流片上均设有扰流结构。两个空气引流板分别嵌套在外管上，且相对于外管的轴线对称布置。第一空气引流板和第二空气引流板的一端安装在空气旋流器上，其另一端悬空放置。该结构一方面可有效降低空气旋流器入口的空气径向速度，改善该处空气轴向速度分布，另一方面是空气产生小的扰动，有助于改善燃料和空气的混合，从而有效降低NOx排放，防止回火和火焰附着的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种燃气轮机燃烧室喷嘴，特别涉及一种带有引流结构的燃烧室预混合燃料喷嘴,属于燃气轮机技术领域。
背景技术
一种特定的干式低NOx排放的燃烧系统包括多个燃烧室以环形阵列围绕涡轮转子轴线设置，每个燃烧室将空气与燃料在燃烧之前进行混合，然后点燃混合物，从而产生高温高压的燃烧气体。用于各种燃烧室的燃料喷射系统由多个燃料喷嘴组成，该燃料喷嘴安装在该燃烧室上游端的端盖上。如果燃料与空气在燃烧之前没有混合均匀，就会在燃烧室中形成局部热点。局部热点可能会增加NOx的排放量，并会增大燃烧室内的火焰回火到喷嘴中或附着在喷嘴的几率，从而损坏喷嘴。
众所周知，燃气轮机系统的热效率通常随燃气温度的升高而提高。现在已有多种技术可用来提高运行温度，并最小化NOx的排放量，以及回火和火焰附着的几率。通过不断的改进喷嘴的设计可使燃料和空气在燃烧之前混合更均匀，从而减少或防止回火或火焰附着。通过增加喷嘴的数量可一定程度上增加混合的均匀度，但由于喷嘴设置在外围，空气从喷嘴外流向中心处会存在一个半径方向的速度分量，该速度分量会影响空气在空气旋流器内的流动，导致空气与燃料混合不均匀。混合不均匀会增大NOx排放，影响火焰稳定性并导致回火/火焰附着。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，本实用新型的目的之一是实现主动调整进入外围喷嘴的空气量，有助于外围喷嘴和中心喷嘴的空气分配，改善空气与燃料的混合效果，从而增强燃烧稳定性。
本实用新型的另一目的是使进入外围喷嘴的空气产生小的扰动，让燃料在小涡尺度混合，有效提高燃料与空气混合的均匀度。
本实用新型的技术方案如下：
一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，所述喷嘴包括悬挂法兰、外管、内管和空气旋流器；内管和外管之间形成燃料气通道，内管内部为空气通道；所述的空气旋流器设置在外管的外部，并与燃料气通道相连；其特征在于：所述引流结构设置在悬挂法兰和空气旋流器之间，该引流结构包括第一空气引流板、第二空气引流板和引流板安装板；第一空气引流板和第二空气引流板的迎风面呈弧形状；第一空气引流板和第二空气引流板的一侧分别嵌套在外管上，且相对于外管的轴线对称布置；第一空气引流板和第二空气引流板的一端通过引流板安装板安装在空气旋流器上，第一空气引流板和第二空气引流板的另一端悬空放置；所述第一空气引流板和第二空气引流板的迎风面上分别设置有鳍状导流片，并在每个空气引流板的迎风面和鳍状导流片上均设置有扰流结构。
本实用新型的技术特征还在于：所述喷嘴还包括支架，所述第一空气引流板和第二空气引流板的一端通过支架固定在引流板安装板上，引流板安装板固定在空气旋流器外部靠近燃烧室中心线的一侧。
本实用新型的另一技术特征是：所述的第一空气引流板和第二空气引流板的背风面布置有加强筋。
本实用新型所述的第一空气引流板和第二空气引流板的背风面均设置有加强筋；所述的扰流结构为凹坑、突起或柱肋结构。
本实用新型所述的第一空气引流板和第二空气引流板的悬空放置的一端通过定位销和定位销孔连接在一起。
本实用新型提供的一种预混合燃料喷嘴的引流结构，具有以下优点：①可有效降低空气的径向速度，在空气进入空气旋流器之前有较均匀的轴向速度分布，改善空气与燃料的均匀混合；②增加外围喷嘴的空气量，有助于外围喷嘴和中心喷嘴的空气分配；③扰流结构产生的小扰动，让燃料在小涡尺度混合，有效提高燃料与空气混合的均匀度。
附图说明
图1为本实用新型的预混合燃料喷嘴实施例的结构示意图(剖视图)。
图2为图1所示的实施例的三维结构示意图。
图3为图2所示的实施例的三维局部结构示意图。
图4a和图4b分别为图1所示的第一空气引流板的迎风面和背风面的三维结构示意图。
图5a和图5b分别为图1所示的第二空气引流板的迎风面和背风面的三维结构示意图。
图中，1-外管；2-悬挂法兰；3-第一空气引流板；4-第二空气引流板；5-引流板安装板；6-支架；7-加强筋；8-定位销；9-定位销孔；10-空气旋流器；11-鳍状导流片；12-扰流结构；14-内管；15-波纹管；16-杯套；17-燃料喷射柱；18-燃料喷射孔。
具体实施方式
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。以下实例用于说明本实用新型，但不用于限制本实用新型的范围。
如图1～图3所示，本实用新型提供的燃烧室预混合燃料喷嘴包括外管1、悬挂法兰2、空气旋流器10、内管14、波纹管15、杯套16、燃料喷射柱17、燃料喷射孔18和引流结构，内管14和外管1之间形成燃料气通道，内管14内部为空气通道，空气旋流器设置在外管1的外部，并与燃料气通道相连；所述引流结构设置在悬挂法兰2和空气旋流器10之间，该引流结构包括第一空气引流板3、第二空气引流板4和引流板安装板5；第一空气引流板3和第二空气引流板4的迎风面呈弧形状；第一空气引流板3和第二空气引流板4的一侧为半圆弧，分别嵌套在外管1上，且相对于外管1的轴线对称布置；第一空气引流板3和第二空气引流板4的一端通过引流板安装板5安装在空气旋流器上，第一空气引流板3和第二空气引流板4的另一端悬空放置。所述第一空气引流板3和第二空气引流板4的迎风面上分别设置有鳍状导流片11，并在每个空气引流板的迎风面和鳍状导流片11上均设置有扰流结构12。本实施例中，所述喷嘴还包括支架6，所述第一空气引流板3和第二空气引流板4的一端通过支架6固定在引流板安装板5上，引流板安装板5固定在空气旋流器外部靠近燃烧室中心线的一侧。
在第一空气引流板3和第二空气引流板4的的迎风面上设置有鳍状导流片11，该鳍状导流片可对空气起到导流作用；在空气引流板和鳍状导流片11上均设置有扰流结构12，本实施例中的扰流结构12为凹坑结构，但不限于凹坑，也可为柱肋、突起等，以增大空气的湍流度，有效降低引流板表面上的附面层的厚度，提高气流的均匀性，并降低流动阻力；另外扰流结构12产生的小扰动，让燃料在小涡尺度混合，有效提高燃料与空气混合的均匀度。
如图4a、图4b、图5a和图5b所示，每个空气引流板的背风面均布置有加强筋7，可显著增大空气引流板的刚度，防止工作过程中发生共振，增强其可靠性。第一空气引流板3和第二空气引流板4在远离支架6的一侧分别布置有定位销8和定位销孔9，安装时将定位销8插入定位销孔9中，通过定位销约束，防止第一空气引流板与第二空气引流板错开，并可方便拆装。两个空气引流板另一端通过螺栓或其它方式固定在空气旋流器上。
本实用新型的工作原理如下：空气经过空气旋流器10产生旋流，空气从燃料喷嘴外部向上游方向流动，遇到燃烧室端部的端盖后向中心流动，进入燃料喷嘴，在空气引流板的作用下，可以有效降低空气的径向速度，使空气在轴向上有较均匀的速度分布，从而改善空气与燃料的混合。燃料气从悬挂法兰2进入燃料气通道，通过燃料喷射柱17上的燃料喷射孔18喷出，在杯套16与外管1之间的区域内与旋流空气发生混合，在下游产生火焰进行燃烧。
Claims (5)
1.一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，所述喷嘴包括悬挂法兰(2)、外管(1)、内管(14)和空气旋流器(10)；内管(14)和外管(1)之间形成燃料气通道，内管(14)内部为空气通道；所述的空气旋流器(10)设置在外管(1)的外部，并与燃料气通道相连；其特征在于：所述引流结构设置在悬挂法兰(2)和空气旋流器(10)之间，该引流结构包括第一空气引流板(3)、第二空气引流板(4)和引流板安装板(5)；第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的迎风面呈弧形状；第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的一侧分别嵌套在外管(1)上，且相对于外管(1)的轴线对称布置；第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的一端通过引流板安装板(5)安装在空气旋流器上，第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的另一端悬空放置；
所述第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的迎风面上分别设置有鳍状导流片(11)，并在每个空气引流板的迎风面和鳍状导流片(11)上均设置有扰流结构(12)。
2.如权利要求1所述的一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，其特征在于，所述喷嘴还包括支架(6)，所述第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的一端通过支架(6)固定在引流板安装板(5)上，引流板安装板(5)固定在空气旋流器外部靠近燃烧室中心线的一侧。
3.如权利要求1所述的一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，其特征在于，所述的第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的背风面均设置有加强筋(7)。
4.如权利要求1、2或3所述的一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，其特征在于，所述的扰流结构(12)为凹坑、突起或柱肋结构。
5.如权利要求4所述的一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构，其特征在于，所述的第一空气引流板(3)和第二空气引流板(4)的悬空放置的一端通过定位销(8)和定位销孔(9)连接在一起。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104654359A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-27 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构 |
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2015
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| CN104654359B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-12-19 | 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 | 一种燃烧室预混合燃料喷嘴的引流结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Drainage structure for premixed fuel injection nozzle of combustion chamber Effective date of registration: 20161104 Granted publication date: 20150729 Pledgee: Tsinghua Holdings Co., Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000853 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned | ||
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20150729 Effective date of abandoning: 20171219 |
|
| AV01 | Patent right actively abandoned |
Granted publication date: 20150729 Effective date of abandoning: 20171219 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20191211 Granted publication date: 20150729 Pledgee: Tsinghua Holdings Co., Ltd. Pledgor: Beijing Huatsing Gas Turbine & IGCC Technology Co., Ltd. Registration number: 2016990000853 |