[實用新型]一種預(yù)混噴嘴及燃氣輪機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420859491.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204438184U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付鎮(zhèn)柏;查筱晨;張珊珊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: F23R3/20
• 分類號: F23R3/20
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及動力裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)混噴嘴及燃氣輪機，具體涉及了一種可改善點火性能的預(yù)混噴嘴。

背景技術(shù)

隨著能源緊缺及全世界對環(huán)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(yán)格，一般要求燃氣輪機在50％及以上負荷區(qū)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(yù)混燃燒技術(shù)被廣泛采用。因此，噴嘴需要實現(xiàn)燃料與空氣的預(yù)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(nèi)參與燃燒。

由于從預(yù)混噴嘴噴射出的燃料在燃燒室內(nèi)以預(yù)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且噴嘴噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，燃燒室的可靠點火是比較困難的，現(xiàn)有技術(shù)中解決方法通常是中心體軸向長度小于預(yù)混噴嘴外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣體從環(huán)形預(yù)混通道流出時先向中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域擴張，在中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域形成回流區(qū)，然后進入火焰筒內(nèi)在火焰筒內(nèi)進一步擴張，進而在火焰筒內(nèi)形成較大的回流區(qū)域，用于火焰的穩(wěn)定，但這兩個回流區(qū)域易受火焰筒內(nèi)其他氣流的影響作用，這種方法是單純的從形成穩(wěn)定回流區(qū)的氣動角度來改善預(yù)混火焰的穩(wěn)定性，考慮到進入回流區(qū)的仍然是不易著火的、當(dāng)量比較低的燃料空氣混合氣，燃燒室仍然存在不能點火成功的風(fēng)險。

為了提高火焰的穩(wěn)定性，現(xiàn)有專利文獻(CN1704574)中，采用了在預(yù)混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(huán)渦流，減少了噴射到回流區(qū)中的空氣量，從而降低預(yù)混噴嘴出口附近射流速度，提高了火焰穩(wěn)定性。從氣動角度來看，這種預(yù)混噴嘴只是提高局部回流區(qū)的穩(wěn)定性，只是對火焰的穩(wěn)定有一定作用，并不能可靠地改善預(yù)混噴嘴的點火性能，且從加工工藝角度來看，這種預(yù)混噴嘴內(nèi)層擋板等結(jié)構(gòu)加工連接等較為復(fù)雜，且不易于維修更換。

因此，針對以上不足，需要一種可改善點火性能的預(yù)混噴嘴及燃氣輪機。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供了一種預(yù)混噴嘴及燃氣輪機，該預(yù)混噴嘴可有效改善點火性能。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供預(yù)混噴嘴包括中心體、環(huán)形內(nèi)壁和旋流裝置，所述環(huán)形內(nèi)壁同軸設(shè)置在中心體的外圍，所述旋流裝置位于中心體與環(huán)形內(nèi)壁之間，所述環(huán)形內(nèi)壁的外圍同軸設(shè)有環(huán)形外壁，在所述環(huán)形內(nèi)壁與環(huán)形外壁之間形成擴散燃料通道；所述擴散燃料通道與集油腔連通，所述環(huán)形內(nèi)壁上設(shè)有穩(wěn)火鈍體，所述集油腔連通有點火燃料噴射孔和穩(wěn)火燃料噴射孔，所述點火燃料噴射孔朝向火焰筒的點火區(qū)域，所述穩(wěn)火燃料噴射孔朝向穩(wěn)火鈍體的下游區(qū)域。

其中，所述集油腔通過噴嘴出口端壁與噴嘴出口內(nèi)環(huán)壁圍成；所述噴嘴出口內(nèi)環(huán)壁位于噴嘴出口端壁與穩(wěn)火鈍體之間；所述點火燃料噴射孔開設(shè)于噴嘴出口端壁上，所述穩(wěn)火燃料噴射孔開設(shè)于噴嘴出口內(nèi)環(huán)壁上。

其中，所述中心體末端設(shè)置有中心體頭部端壁，所述中心體頭部端壁上設(shè)有中心空氣噴射孔；所述穩(wěn)火鈍體位于中心體頭部端壁的下游。

其中，所述穩(wěn)火鈍體沿環(huán)形內(nèi)壁的周向設(shè)置，且穩(wěn)火鈍體的周向范圍不大于環(huán)形內(nèi)壁圓周的二分之一。

其中，所述穩(wěn)火鈍體的橫截面形狀為三角形或矩形或梯形或圓弧形。

其中，所述點火燃料噴射孔和穩(wěn)火燃料噴射孔開設(shè)的周向范圍均不超過穩(wěn)火鈍體的周向范圍。

其中，所述點火燃料噴射孔和穩(wěn)火燃料噴射孔為直孔或斜孔。

其中，所述點火燃料噴射孔和穩(wěn)火燃料噴射孔的開孔面積比在0.5-10之間。

其中，所述旋流裝置包括沿中心體周向設(shè)置的旋流葉片，所述旋流葉片上設(shè)有葉片內(nèi)部通道，所述葉片內(nèi)部通道上設(shè)置有燃料孔，所述中心體內(nèi)設(shè)有與所述葉片內(nèi)部通道連通的預(yù)混燃料通道。

本實用新型還提供一種燃氣輪機，其包括所述的預(yù)混噴嘴。

(三)有益效果

本實用新型的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：本實用新型提供一種預(yù)混噴嘴，通過在預(yù)混噴嘴環(huán)壁上設(shè)置獨立的擴散燃料通道，使部分燃料從點火燃料噴射孔直接噴射進入火焰筒，極大地提高了預(yù)混噴嘴的點火性能；而且，通過在噴嘴靠近出口處的環(huán)形內(nèi)壁面上設(shè)置鈍體結(jié)構(gòu)，從而形成穩(wěn)定的回流區(qū)，且擴散燃料通道中部分燃料可直接噴射進入鈍體后回流區(qū)，形成穩(wěn)定的穩(wěn)火區(qū)域，其緊鄰點火燃料噴射孔的位置，大大提高了火焰的穩(wěn)定性，并進一步提高了噴嘴的點火性能。該預(yù)混噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，并且不受燃燒室其他部件的限制，沒有匹配等問題。