[發明專利]一種用于氣態燃料低污染燃燒室的雙級復合旋流噴嘴

有效

• 申請號: 201710717236.0
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107543203B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 楊家龍;謝文達;肖陽;劉瀟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明為一種用于氣態燃料低污染燃燒室的雙級復合旋流噴嘴，包括值班級旋流器1、主燃級旋流器2、簡化火焰筒3、擴壓器4、駐定火焰5、主渦6、貼壁射流7。值班級旋流器1與主燃級旋流器2相互作用形成駐定火焰5，進而形成脫體火焰；加強值班級高當量比燃燒產物與主燃級新鮮燃氣的摻混、點燃效果，降低主燃區溫度、火焰長度、停留時間，達到低排放目的，擴寬穩定工作范圍，增加燃料種類的選擇，回火、積碳等問題也不再出現。低溫貼壁射流7提供天然的熱障層，使簡化火焰筒3壁面保持在較低溫度，基本避免浮壁等復雜的冷卻結構設計，減小簡化火焰筒3重量，降低設計復雜程度，增加簡化火焰筒3的強度，保護效果更好。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機分級低污染燃燒室應用領域，具體涉及一種用于氣態燃料低污染燃燒室的雙級復合旋流噴嘴。

背景技術

要實現低排放要求，必須從降低主燃區溫度、縮短燃氣在高溫區停留時間、提高均勻性等方面入手。雖然貧燃預混燃燒能夠實現低排放的目的，但從低污染燃燒機理而言，完全均勻的貧油預混燃燒具有燃燒不穩定等缺點，因此在應用貧燃預混燃燒技術時，經常采用分級或分層燃燒方法。國外研究者對值班級的工作方式進行研究，發現值班級采用預混火焰穩燃時，相對采用擴散火焰的值班級來說，能有效降低NOx排放，同時也具有很好的穩定性。盡管如此，由于值班級當量比較高，所以仍易產生回火、積碳等問題，同時仍存在局部高溫，且燃氣在高溫區停留時間較長，不利于排放控制。使用摻氫燃料時，回火問題尤為嚴重；當燃用合成氣、裂解氣燃料時，由于其氣體組分變化范圍較大，導致火焰傳播速度波動范圍大，火焰脈動比較劇烈。這都是低排放技術應用上的不利因素。

發明內容

針對目前現有技術中存在的不足，本發明旨在提供一種可在全工況范圍內燃用(包括含氫燃料、裂解氣、合成氣、天然氣等氣態燃料)、能夠明顯降低局部高溫、減少燃氣在高溫區域的停留時間、顯著降低污染物排放、結構簡單緊湊、具有良好的工作效果的用于氣態燃料低污染燃燒室的雙級復合旋流噴嘴。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明為一種用于氣態燃料低污染燃燒室的雙級復合旋流噴嘴，包括值班級旋流器1、擴壓器4、主燃級旋流器2、簡化火焰筒3，其特征在于：所述的值班級旋流器1由中空圓柱輪轂12、曲葉片11組成，主燃級旋流器2由三角葉片21、底盤22、頂盤23組成，擴壓器4由平直段、擴張段組成，主燃級旋流器2與擴壓器4做成一體；高當量比混氣從值班級旋流器1進入，值班級流量W₁與主燃級流量W₂之比為W₁:W₂＝1:6，中空圓柱輪轂12中央也進氣，利用中央直通的氣流抑制值班級旋流器1出口下游的逆壓梯度，產生貼壁射流7，與主渦6相互作用形成駐定火焰5，進而形成穩定的脫體火焰；低當量比混氣從主燃級旋流器2進入，形成主渦6和貼壁射流7。

所述的曲葉片11安裝角在25°～45°之間，中空圓柱輪轂12長度稍大于曲葉片11弦長；值班級當量比在0.6～1之間，全局當量比在0.2～0.3之間。

所述的擴張段出口直徑略小于主燃級旋流器2出口內徑，形成高度為2～5mm的臺階24，在該處產生小渦，將兩級貼壁射流7隔開一段距離。

所述的三角葉片21安裝角在30°～45°之間；主燃級旋流器2采用強旋流數設計，旋流數在0.8～1.26之間。

本發明與現有技術相比，有益效果在于：