[發明專利]一種用于化學回熱循環的徑向旋流雙燃料噴嘴

無效

• 申請號: 201310466974.4
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103512047A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 鄭洪濤;魏星;潘剛;楊仁;楊洪磊;姜雨;王春杰;賈翔羽;劉瀟;周春良
• 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

本發明涉及的是一種燃氣輪機，具體地說是燃氣輪機的燃料噴嘴。

背景技術

燃氣輪機由于具有結構簡單、單機功率大、重量尺寸小、機動性好等優點，被廣泛地應用于航空、船舶、電力、石油等諸多工業領域。因此，對常規燃機應用技術進行技術改造和性能優化，成為解決能源危機和環境污染問題的重要課題。化學回熱循環是先進燃氣輪機循環技術之一。它通過回收排氣余熱加熱水和燃油燃料，并使燃油燃料和高溫蒸汽進行重整反應形成富含H2、CO等的氣態重整氣燃料，然后注入燃燒室進行燃燒。研究表明，如果柴油重整轉化完全，重整氣燃燒所產生的熱量會比柴油燃燒釋放的熱量增加大約25%。燃燒室在燃氣輪機啟動階段燃用燃油燃料，利用排氣余熱生成水蒸汽，并回注到燃燒室中，此時燃燒室內進行回注蒸汽燃油燃燒；當水蒸汽參數穩定后，將燃油注入到化學回熱器中，燃油與水蒸汽進行重整反應形成重整氣，此時燃燒室內油氣混燒；當機組運行到一定工況，燃燒室單獨燃燒重整氣，因此，要求化學回熱燃氣輪機燃燒室不但具有單獨燃用燃油或重整氣燃料的功能，還要具有蒸汽回注以及兩種燃料混燒的功能。噴嘴作為燃燒室的重要組件，其性能的優劣將直接影響點火、燃燒效率、燃燒穩定性、溫度分布和排氣污染等方面的性能，同時也會影響火焰筒和渦輪葉片的壽命。因此為了滿足化學回熱循環燃機的要求，對于徑向旋流雙燃料噴嘴的設計顯得尤為重要。

為了保證燃燒室的出口溫度相同，重整氣的質量流量要遠大于燃油質量流量，使重整氣的體積流量遠大于燃油的體積流量。因此，噴嘴設計不合理，易導致重整氣流速過大，與空氣摻混效果不佳，流場難以組織，從而造成火焰拉長，燃燒室出口溫度場均勻性降低，惡化燃氣輪機渦輪葉片的工作環境；燃油時水蒸汽通過噴嘴回注，減少了蒸汽回注設備的投入，但在蒸汽流速過大時會影響流場穩定性，蒸汽與空氣摻混效果不佳，影響燃油和空氣的接觸，引起燃燒室熄火，該現象會嚴重影響燃氣輪機的運行。

發明內容

本發明的目的在于提供能夠保證蒸汽回注時與空氣摻混良好，形成穩定回流區來穩定火焰，達到蒸汽回注后燃燒室不熄火，降低排放的目的一種用于化學回熱循環的徑向旋流雙燃料噴嘴。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種用于化學回熱循環的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是：包括水蒸汽通道外壁、主油路外壁、主油路內壁、副油路外壁、副油路內壁，水蒸汽通道外壁和主油路外壁之間構成水蒸汽通道，主油路外壁和主油路內壁之間構成主油路管道，副油路外壁和副油路內壁之間構成副油路管道，主油路外壁位于水蒸汽通道外壁內部，副油路外壁位于主油路內壁內部，主油路管道直接連通油路噴口，副油路管道通過副油路旋流片連通油路噴口，水蒸汽通道通過旋流片入口連通水蒸汽噴口，水蒸汽噴口處即主油路管道外側周圍設置有徑向旋流片。

本發明還可以包括：

1、所述的徑向旋流片有4-10片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁相接觸的點和主油路外壁的圓心的連線與該徑向旋流片的夾角為-100°～100°。

2、所述的徑向旋流片有8片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁均相切。

3、徑向旋流雙燃料噴嘴本體的噴射方式包括三種：液體燃料與水蒸汽噴射、液體燃料與氣體燃料噴射、氣體燃料噴射。

4、所述的液體燃料與水蒸汽噴射的噴射方式為：當液體燃料流量小于或等于副油路通道的設計流量時，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進入燃燒室；當液體燃料流量大于副油路通道的設計流量時，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進入燃燒室；在液體燃料噴射的同時，水蒸汽通過水蒸汽通道、旋流片入口、徑向旋流片由水蒸汽噴口噴出進入到燃燒室。

5、所述的液體燃料與氣體燃料噴射的噴射方式為：氣體燃料從水蒸汽通道進入旋流片入口，經徑向旋流片形成的水蒸汽噴口噴出進入到燃燒室；當液體燃料流量小于或等于副油路通道的設計流量時，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進入燃燒室；當液體燃料流量大于副油路通道的設計流量時，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進入燃燒室。