[實用新型]一種用于化學回熱循環的裂解氣燃料噴射裝置

有效

• 申請號: 201220302180.5
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN202813441U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 康振亞;鄭洪濤;李智明;楊仁;楊洪磊;劉倩;張智博;潘福敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及的是一種燃氣輪機，具體地說是燃氣輪機的燃料噴射裝置。

背景技術

隨著技術的進步，人們對燃氣輪機性能的要求也越來越高。為了提高燃機的性能，許多先進的循環方式被不斷的提出，而其中化學回熱循環是一種先進循環方式。化學回熱循環燃氣輪機CRGT的工作方式決定其燃燒室必需采用雙燃料系統，液體燃料的噴射一般采用離心霧化噴嘴，而氣態燃料的混合則是難點之一。

隨著世界各國對環境保護的進一步重視，使燃氣輪機能夠高效的運轉，并能夠減少在工作過程中所產生的一系列污染，是設計者最求的目標。對于燃燒傳統烴類燃料的燃燒室來說，氮氧化物是其中的一項重要的污染物，而如果能夠控制燃燒過程的最高溫度，就能夠控制這項污染物的數量，但前提是將燃料和空氣進行貧混合燃燒，未參與反應的過量氣體吸收燃燒產生的熱量，從而將燃燒的溫度降低到不會大量形成氮氧化物的水平，從而實現低排放。

在該領域中已存在的一些方法如下：雙環形對轉式旋流器燃料噴射器DACRS的方法在設計中有很多的應用，這種方法能夠能夠形成較強的剪切流場和湍流流場，能夠產生良好的混合特性比如說美國專利No.5165241、No.5251447、5351477、No.5599529、No.5638682、No.5680766。這些設計不能夠在燃燒區域的中心線上產生強大的回流區域，不能夠穩定燃燒，為了解決這一問題而補充的未預混燃料，將極大的提高燃燒的溫度，抵消了為了降低污染所做的努力。雖然DACRS技術是一項沿用已久的技術，但是由于過去的設計無法能夠解決預混燃燒穩定性的問題，因而還有很大的提升空間。

而在工程中還有一種比較常用的方法，即將預混燃料燃燒器合并位于旋流器葉片之間或其表面上的燃料噴嘴裝置，這些橫向注入的方式會造成燃燒室內燃料濃度的高低不均勻，在一些位置溫度過高，產生熱點，在一些位置燃料濃度過低，造成熄火，另外這種橫向流動注入也會導致燃燒過程中的波動，需要設計人員的更進一步的設計改善。

在燃燒流場的組織過程中，也經常利用一種柯恩達效應來進行噴嘴的設計。這是一種流體力學中的現象，即從噴嘴中流出來的氣體從離開本來的流動方向，改為隨著凸出的物體表面流動的傾向。當流體與它流過的物體表面之間存在表面摩擦時，流體的流速會減慢。只要物體表面的曲率不是太大，依據流體力學中的伯努利原理，流速的減緩會導致流體被吸附在物體表面上流動，這時物體的表面對流體就會產生導向作用，在本設計中就是利用這一點來對傳統的設計進行一定的改進的。

在專利CN?101153558A中，美國的通用公司采用了一種叫柯恩達異型燃料噴射翼片的環形陣列噴射裝置，設計中采用該構造以提供柯恩達效應，能夠實現有效的燃料預混和穩定燃燒。然而該專利中使用的是將燃料噴口設計到一些異型葉片上，這樣的葉片生產的成本會比較高，結構也會比較復雜，而在其他專利，比如說意大利的一項專利申請CN100447432C，該專利巧妙的應用柯恩達效應，采用極為兩個活動元件結構，就實現了氣流的三自由度調節。美國約翰津克公司的專利申請CN101135442B中，在鍋爐的出口處采用了柯恩達效應表面，用于促進分級燃燒區的形成。柯恩達效應是比較簡潔的氣流方向調節手段，雖然被使用多年，確很少使用到燃氣輪機燃燒室的設計中。通用電氣公司的一些專利，如CN?101201176A中，在一種混裝置中應用了柯恩達效應，用來調節收縮-擴張管道的喉部的結構，來調節不同工況下的氣流和燃料的混合情況。但該結構中沒有旋流葉片結構，沒有將旋流葉片能夠產生的剪切流場應用到燃燒室頭部的燃料混合中去。

發明內容

本實用新型的目的在于提供應用于燃氣輪機化學回熱循環燃燒室中的一種用于化學回熱循環的裂解氣燃料噴射裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型一種用于化學回熱循環的裂解氣燃料噴射裝置，其特征是：包括內輪轂、中輪轂、外輪轂、內級旋流葉片、外級旋流葉片、中心體帽罩，內級旋流葉片安裝在內輪轂和中輪轂之間，外級旋流葉片安裝在中輪轂和外輪轂之間，內輪轂內設置中央通孔，內輪轂與中央通孔之間形成燃料供入通道，中心體帽罩將燃料供入通道封閉，內輪轂上設置裂解氣燃料的進口通道，中輪轂上設置裂解氣環腔，進口通道連通裂解氣環腔，裂解氣環腔端部為噴嘴，內級旋流葉片和外級旋流葉片形成漸擴通道，從噴嘴中噴出的氣體經漸擴通道進入燃燒室。

本實用新型還可以包括：

1、所述的內級旋流葉片和外級旋流葉片的旋流方向不同。

2、所述的噴嘴為出口上下均為鈍體形狀的科恩達噴嘴。