[實用新型]一種噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機

有效

• 申請號: 201420858239.8
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204438193U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 付鎮柏;張珊珊;查筱晨
• 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: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本實用新型涉及動力裝備技術領域，尤其涉及一種噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機，具體涉及一種采用部分預混燃燒的噴嘴。

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，噴嘴需要實現燃料與空氣的預先混合，并在噴嘴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。

由于從噴嘴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，加上噴嘴噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，預混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噴嘴外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣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，用于預混火焰的穩定，但這兩個回流區域易受火焰筒內其他氣流的影響作用，這種方法是單純的從形成穩定回流區的氣動角度來改善預混火焰的穩定性，在較大負荷的工況參數下，由于進口壓力、進口溫度以及燃料空氣混合氣當量比較高，噴嘴尚可容易的實現可靠的火焰穩定和較高的燃燒效率，而在較低負荷的工況參數下，由于進口壓力、進口溫度以及燃料空氣混合氣當量比較低，不利于預混火焰的穩定、高效燃燒，使得預混火焰存在不能穩定或穩定性差以及燃燒效率低的風險。

為了提高火焰的穩定性，現有專利文獻(CN1704574)中，采用了在噴嘴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，從而降低噴嘴出口附近射流速度，提高了火焰穩定性。這種方法只是從氣動的角度提高了局部回流區的穩定性，只會對預混火焰的穩定有一定作用，且由于預混燃燒的本質，這種方法并不能可靠地改善噴嘴的穩火性能，更不能保證預混火焰在較低負荷下具有較高的燃燒效率；此外，從加工工藝角度來看，這種預混噴嘴內層擋板等結構加工連接等較為復雜，且不易于維修更換。

因此，針對以上不足，需要一種能夠可靠地改善噴嘴的穩火性能，使預混火焰在較低負荷下具有較高的燃燒效率，結構簡單，維修更換的噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型要解決的技術問題是提供了一種噴嘴設有該噴嘴的燃氣輪機，使得能夠可靠地改善噴嘴的穩火性能，使預混火焰在較低負荷下具有較高的燃燒效率，結構簡單，維修更換。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種噴嘴，包括中心體、環形壁和旋流裝置；所述中心體內設有中心體混合通道；所述中心體混合通道的進口端設有旋流孔板，出口端設有中心體頭部端壁，所述中心體頭部端壁上設有集油腔；所述環形壁同軸設置在中心體的外圍，在所述環形壁與中心體之間形成外圍混合通道；所述旋流裝置位于所述外圍混合通道上靠近中心體進口的一端；所述中心體上設有預混燃料通道和擴散燃料通道；所述預混燃料通道通過中心體預混燃料噴射孔與所述中心體混合通道連通；所述集油腔通過擴散燃料噴射孔與所述中心體混合通道連通；所述擴散燃料通道與集油腔連通。

其中，所述中心體頭部端壁上設有內環壁和外環壁，所述外環壁上開設有與所述外圍混合通道連通的端壁噴射孔，所述擴散燃料噴射孔位于內環壁上；所述集油腔位于內環壁與外環壁之間，且在集油腔內設有擋板。

其中，所述中心體預混燃料噴射孔、擴散燃料噴射孔和端壁噴射孔為直孔或斜孔。

其中，所述外環壁的軸向長度大于內環壁的軸向長度。

其中，所述中心體預混燃料噴射孔與擴散燃料噴射孔的開孔面積比在0.05-0.5之間。

其中，所述旋流裝置包括沿中心體周向設置的旋流葉片，所述旋流葉片內設有與所述預混燃料通道連通的葉片內部通道，所述葉片內部通道上設有葉片預混燃料噴射孔。

其中，所述中心體混合通道的內部設有收縮段和擴張段，所述擴張段位于收縮段的下游。

其中，所述旋流孔板上設有多個切向孔。

其中，所述中心體頭部端壁的軸向位置處于環形壁的軸向范圍內。

其中，本實用新型還提供一種燃氣輪機，其包括所述的噴嘴。

(三)有益效果