[實用新型]一種用于化學回熱循環的多級雙燃料噴嘴

有效

• 申請號: 201520614930.6
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN204853553U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 鄭洪濤;潘剛;屈鑫;唐勝;楊家龍;李智明;楊洪磊;楊仁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F23R3/50
• 分類號: F23R3/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型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、可靠性高等優點，被廣泛地應用于航空、船舶、電力、石油等諸多工業領域。因此，對常規燃氣輪機進行相應的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。

化學回熱循環作為一種新型先進循環，具有能源利用率高和污染物排放低的優點。它主要利用燃氣輪機排氣的余熱產生過熱蒸汽，同時在催化劑作用下，柴油-蒸汽重整生成含有CH4、H2、CO等組分的重整氣。研究表明，如果柴油完全重整，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30％。化學回熱循環燃氣輪機運行過程中，首先采用柴油啟動，此時燃燒室內呈現燃油燃燒狀態；其次，利用水對燃氣余熱進行回收，生成水蒸汽并回注到燃燒室，燃燒室內呈現蒸汽回注燃油燃燒狀態；再次，重整器中的水蒸汽和柴油在催化劑的作用下，吸收燃氣余熱進行重整反應生成重整氣，重整氣取代水蒸汽回注到燃燒室內，此時燃燒室內呈現油氣混燒狀態；最后，隨著重整氣生成量的增多，燃燒室內的柴油逐步被取代，最終燃燒室內呈現氣體燃料燃燒狀態。因此，化學回熱循環燃氣輪機燃燒室不但具有單獨燃用柴油或重整氣燃料的功能，還具有蒸汽回注以及油氣混燒的功能。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氣輪機的要求，對于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遠大于燃油質量流量，流速太大，流場難以組織，容易造成重整氣與空氣間摻混效果惡化、火焰拉長、燃燒效率降低、燃燒室出口溫度場均勻性降低、噴嘴頭部過熱等問題；柴油燃燒時水蒸汽通過氣路回注，減少了蒸汽回注設備的投入，但在蒸汽流速過大時會在燃油周圍形成屏蔽層，引起燃燒室熄火，對燃機的運行造成嚴重影響。

發明內容

本實用新型的目的在于提供采用蒸汽和重整氣多級噴射技術的一種用于化學回熱循環的多級雙燃料噴嘴。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型一種用于化學回熱循環的多級雙燃料噴嘴，其特征是：包括主油路管道壁、副油路管道壁、氣路通道組件，副油路管道壁內部為中空結構，其中空結構構成副油路通道，主油路管道設置在副油路管道外部，主油路管道和副油路管道之間構成主油路通道，副油路通道的端部依次設置彈簧頂環、彈簧、副油路旋流器，主油路管道壁和副油路管道壁的出口端為噴口，氣路通道組件包括氣路直管、氣路彎管、外層氣路管壁、中層氣路管壁、內層氣路管壁，氣路直管與氣路彎管通過氣路彎管變徑座相連，氣路彎管通過噴嘴安裝座安裝在主油路管道壁上，內層氣路管壁設置在主油路管道壁外部，中層氣路管壁設置在內層氣路管壁外部，外層氣路管壁設置在中層氣路管壁外部，內層氣路管壁與主油路管道壁之間形成內層氣路通道，中層氣路管壁與內層氣路管壁之間形成中層氣路通道，外層氣路管壁與中層氣路管壁之間形成外層氣路通道，內層氣路通道的出口指向噴口的出口，中層氣路通道端部為文丘里管式結構，內層氣路通道、中層氣路通道以及外層氣路通道的入口均與氣路彎管相通。

本實用新型還可以包括：

1、中層氣路管壁端部處外壁與噴口中軸線的夾角為40～90度。

2、內層氣路管壁端部處與噴口中軸線的夾角為0～60度。

3、內層氣路管壁上設置有旋流葉片，旋流葉片的個數為4～8個，旋流葉片的角度為0～75度，旋流葉片旋向與副油路旋流器的旋向相同或相反。

本實用新型的優勢在于：本實用新型采用了氣路通道多層布置技術，這樣在進行水蒸汽回注時，燃燒室內能夠形成穩定的中心回流區，強化了蒸汽與空氣間的摻混，燃油在濕空氣環境中燃燒，降低了燃燒室排放，避免了熄火現象的發生；在進行氣體燃料燃燒時，氣體燃料能夠充分利用燃燒室頭部空間，分布均勻，同時中心回流區的存在加強了空氣與氣體燃料間的摻混燃燒，提高了燃燒效率，縮短了火焰，改善了燃燒室出口溫度場的均勻性，降低了噴嘴頭部溫度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的頭部局部剖視圖；

圖3為本實用新型中層氣路管壁的縱剖面示意圖；

圖4為本實用新型內層氣路管壁的縱剖面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述：