[實用新型]一種燃燒室冷卻氣穩焰裝置

有效

• 申請號: 201520190932.7
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204717742U
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 李珊珊;方子文;呂煊
• 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: F23R3/12
• 分類號: F23R3/12;F23R3/18;F23R3/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王闖

技術領域

本實用新型涉及燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種燃燒室冷卻氣穩焰裝置。

背景技術

由于環境保護的要求越來越嚴格，在近年來的燃氣輪機燃燒室中越來越多地使用預混燃燒的方式來降低氮氧化物(NOx)的排放。在典型的采用預混燃燒方式的燃燒室頭部結構中，一般包含一個布置在中心的中心噴嘴和多個均勻地布置在中心噴嘴四周的外圍噴嘴。外圍噴嘴一般采用預混燃燒模式以減少污染物排放，中心噴嘴采用擴散燃燒模式或者預混燃燒模式，噴嘴下游形成穩定的火焰，作為外圍噴嘴生成預混火焰的火種使用，由此維持預混燃燒。

現有燃氣輪機燃燒室在中心噴嘴下游設置錐形穩焰板，以創造一個減速擴壓區形成回流區來穩定火焰。然而，錐形穩焰板內部存在燃燒，錐形穩焰板的壁面溫度會大幅上升，因此需要對該壁面進行冷卻。專利US8113000在錐形穩焰板外側引入冷卻氣對該壁面進行冷卻，當燃燒室性能提升時，錐形穩焰板的冷卻氣量會增加，減少了燃燒用氣體，同時會造成頭部流量分配的變化。

因此，針對以上不足，本實用新型提供了一種燃燒室冷卻氣穩焰裝置。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型的目的是提供一種結構簡單緊湊、可減少冷卻氣消耗及提高燃燒室的態燃燒穩定性的燃燒室冷卻氣穩焰裝置。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種燃燒室冷卻氣穩焰裝置，其包括中心噴嘴、冷卻氣引入單元及多個外圍噴嘴，中心噴嘴設置于燃燒室頭部的中軸線上，多個外圍噴嘴環形均勻設置于中心噴嘴外側，所述中心噴嘴外壁為空心管道，中心噴嘴外壁末端設置斜孔或斜縫，所述中心噴嘴前端設置冷卻氣引入單元。

其中，所述斜孔或斜縫向外傾斜，以噴出向外張開的錐形冷卻氣流。

其中，所述外圍噴嘴的旋流角大于中心噴嘴的旋流角。

其中，所述冷卻氣引入單元的前段連通有冷卻氣源，中段為一個收縮噴管或拉瓦爾噴管，后段與中心噴嘴外壁的空心冷氣管道連通。

其中，所述冷卻氣引入單元的前段與中段之間還設置有加壓部件；所述前段與中段內的冷卻氣壓比為亞臨界值。

其中，所述拉瓦爾噴管產生超聲速氣流。

其中，所述斜孔或斜縫與中心噴嘴中軸線的夾角在20°～45°之間

其中，所述斜孔孔徑或斜縫寬度范圍是2～5mm。

其中，噴嘴末端端面的開孔面積或斜縫面積占噴嘴末端端面面積的20％～50％。

(三)有益效果

本實用新型的上述技術方案具有如下優點：本實用新型提供的燃燒室冷卻氣穩焰裝置中，在中心噴嘴前端設置冷卻氣引入單元，從壓氣機、燃壓缸或者外部氣源引入少量冷卻氣，經進入中心噴嘴外壁內的空心管道，最終從中心噴嘴外壁末端的斜孔或斜縫噴出，在中心噴嘴下游形成一個固定角度的錐形冷卻氣流，該氣流代替傳統的固體椎板穩焰板，可以有效分隔中心噴嘴和外圍噴嘴的氣焰流動，在中心噴嘴下游形成一個擴張區，使中心噴嘴的流動減速增壓，形成一個穩定的回流區，增強中心噴嘴的穩焰性能；而引入的冷卻氣流向下游流動，最終參與燃燒，減少了單純冷卻氣的浪費，提高了燃燒室總體性能，此外，采用此結構還節省了傳統穩焰裝置的冷卻設計，簡單緊湊，可提高了燃燒室頭部結構的壽命，增強了內外噴嘴的適應性。

附圖說明

圖1是包含本實用新型燃燒室冷卻氣穩焰裝置的燃燒室頭部示意圖；

圖2是本實用新型燃燒室冷卻氣穩焰裝置的剖視圖；

圖3是本實用新型燃燒室冷卻氣穩焰裝置的立體結構示意圖；

圖4是將本實用新型燃燒室冷卻氣穩焰裝置中的收縮噴管替換為拉瓦爾噴管的剖視圖。

圖中，1：中心噴嘴；2：外圍噴嘴；3；中心噴嘴外壁；4；斜縫；5；冷卻氣引入單元；6；加壓部件；7；收縮噴管；8；拉瓦爾噴管。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型提供的燃燒室冷卻氣穩焰裝置包括中心噴嘴1、冷卻氣引入單元5及六個外圍噴嘴2，中心噴嘴1設置于燃燒室頭部的中軸線上，六個外圍噴嘴2環形均勻設置于中心噴嘴1外側，所述中心噴嘴外壁3為空心管道，中心噴嘴外壁3末端設置斜孔或斜縫4(空心管道的出口端)，所述中心噴嘴1前端(空心管道的進口端)設置冷卻氣引入單元5。當然，上述外圍噴嘴2的數量根據實際需求繞中心噴嘴1可以設置為四個或其他數目。