[實用新型]一種具有臺階中心體的燃料空氣混合器

有效

• 申請號: 201420850191.6
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN204404238U
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 付鎮柏;查筱晨;張珊珊
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F23R3/20
• 分類號: F23R3/20;F23R3/22
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本實用新型涉及燃氣輪機的燃燒室結構，更具體而言涉及一種燃燒室燃料空氣混合器，屬于燃氣輪機結構設計技術領域。

背景技術

隨著能源緊缺及全世界對環境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室排放和燃燒效率的要求越來越嚴格，一般要求燃氣輪機在50％及以上負荷區間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。為了達到低排放的目的，預混燃燒技術被廣泛采用。因此，需要能夠實現燃料與空氣預先混合的裝置，即燃料空氣混合器，并在混合器出口處形成混合均勻及有一定速度型的燃料空氣混合氣，進而進入火焰筒內參與燃燒。

由于從燃料空氣混合器噴射出的燃料在燃燒室內以預混火焰的方式燃燒，為達到極低的污染排放，火焰工作在可燃邊界附近，加上混合器噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，火焰的穩定是比較困難的，現有技術中解決方法通常是中心體軸向長度小于燃料空氣混合器外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣體從環形預混通道流出時先向中心體頭部端壁下游的中心區域擴張，在中心體頭部端壁下游的中心區域形成回流區，然后進入火焰筒內在火焰筒內進一步擴張，進而在火焰筒內形成較大的回流區域，用于火焰的穩定，但這兩個回流區域易受火焰筒內其他氣流的影響作用，使得火焰存在不能穩定或穩定性差的風險。

為了提高火焰的穩定性，現有中國專利文獻CN1704574中，采用了在混合器出口中心體附近制造與主流流動方向相反的撞擊空氣流動，形成再循環渦流，減少了噴射到回流區中的空氣量，從而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰穩定性。而這種混合器內層擋板等結構加工連接等較為復雜，且不易于維修更換，并且再循環渦流并不容易控制，有可能難以解決火焰穩定性問題。

實用新型內容

針對現有技術中存在的不足和缺陷，本實用新型的目的是提供臺階形中心體的燃氣輪機燃料空氣混合器，旨在進一步提高混合器的穩火性能，同時具有結構簡單、且便于加工維修的特點。

本實用新型所采用的技術方案如下：

一種具有臺階中心體的燃料空氣混合器，含有中心體和與中心體同軸布置的環形燃料空氣通道，所述環形燃料空氣通道內設有旋流裝置，在中心體內設有中心空氣通道，中心體末端設有中心空氣噴射孔，其特征在于：所述中心體的下游段呈臺階狀漸縮段，該臺階狀漸縮段與所述環形燃料空氣通道的外壁面形成突擴通道。

上述技術方案中，所述臺階狀漸縮段的長度為中心體長度的10％～30％。

優選地，所述中心體下游段的臺階狀漸縮段具有2～5個臺階。

本實用新型的技術特征還在不：所述的臺階狀漸縮段上設有中心體側壁冷卻孔,所述中心體側壁冷卻孔為軸向冷卻孔、徑向冷卻孔和傾斜冷卻孔中的一種或它們的組合。

該實用新型與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果：①由于在中心體的下游段設置了臺階形漸縮結構，該臺階狀漸縮段與環形燃料空氣通道的外壁面形成突擴通道，當燃料空氣混合氣在向中心體末端方向流動的過程中，會流經突擴通道，該突擴通道使混合氣流突然減速，因此在突擴通道處會形成局部的、獨立的、穩定的突擴通道回流區，該局部小回流區有效提高了混合器的穩火性能。②由于是對混合器的內部中心體進行結構改進，不會增加混合器的總體尺寸，保證了混合器能在原來的空間內直接安裝，且具有結構簡單、便于加工維修等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的具有臺階形中心體的燃料空氣混合器的結構原理示意圖。

圖2為本實用新型的三維結構示意圖。

圖3為本實用新型的氣動原理示意圖。

圖中符號說明如下：

1-中心體；2-環形燃料空氣通道；3-旋流裝置；4-中心體末端；5-中心空氣噴射孔；6-臺階狀漸縮段；7-突擴通道；8-中心體側壁冷卻孔；9-中心空氣通道；10-中空旋流葉片；11-燃料孔；12-環形燃料通道；13-突擴通道回流區；14-中心體突擴回流區；15-火焰筒突擴回流區。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的原理、結構和具體實施方式做進一步的說明。

圖1為本實用新型提供的一種具有臺階中心體的燃料空氣混合器的結構原理示意圖，該燃料空氣混合器包括中心體1、環形燃料空氣通道2和旋流裝置3；中心體1的內部設有中心空氣通道9和環形燃料通道12，中心體1的末端設有中心空氣噴射孔5；環形燃料空氣通道2與中心體1同軸布置；旋流裝置3包括周向設置的中空旋流葉片10，在中空旋流葉片上設置有燃料孔11，環形燃料通道12與燃料孔相連通。