[實用新型]一種燃燒器的旋流結構、燃燒器和燃氣渦輪機

有效

• 申請號: 201720543575.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN206861597U
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 郭德三;李乃宇;郭榮榮;白生瑋;李冠星;辛楊;沈岑
• 申請（專利權）人: 上海泛智能源裝備有限公司
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58;F23R3/38
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本實用新型涉及燃氣渦輪機技術領域，特別是涉及一種燃燒器的旋流結構、燃燒器和燃氣渦輪機。

背景技術

燃氣渦輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，并將燃料的能量轉變為有用功的內燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。根據結構形式的不同，燃氣渦輪機可以分為重型燃氣渦輪機、輕型燃氣渦輪機和微型燃氣渦輪機。

以微型燃氣渦輪機為例，如圖1所示，微型燃氣渦輪機的主要結構包括壓縮機1、回熱器2、燃燒器3、渦輪4和傳動軸5，其主要工作過程為：壓縮機1吸入空氣，并將吸入的空氣壓縮后排入回熱器2；回熱器2將壓縮的空氣與從渦輪4排入回熱器2的氣體進行熱交換，再將溫度升高后的壓縮空氣排入燃燒器3；燃燒器3將壓縮氣體與燃料相混合并點燃，產生高溫燃燒氣體；燃燒氣體進入渦輪4，渦輪4將燃燒氣體的能量轉換為機械能，并將剩余的氣體排入回熱器2。

現有技術中，由于經回熱器排入燃燒器的壓縮氣體的溫度較高，導致燃燒器進口的溫度變化幅度較大，從啟動時的室溫升至穩定工作時的近900K，從而導致燃燒器內空氣的體積流量變化范圍較大，當燃燒器的頭部當量比較貧時，存在燃燒不穩定的技術風險；當燃燒器的頭部當量比較富時，燃燒器在大狀態運行時污染物的排放較高。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的是提供一種燃燒器的旋流結構、燃燒器和燃氣渦輪機，以根據溫度調節燃燒器的流量分配，從而提高燃燒器的工作穩定性，降低氮氧化物的排放。

本實用新型實施例提供了一種燃燒器的旋流結構，包括：

葉片環，樞裝于所述燃燒器的噴嘴管，具有沿周向分布的多個葉片；

滑動環，滑動裝配于所述噴嘴管，且具有與所述多個葉片分別對應滑動嵌裝的多個插孔；

第一彈性部件，設置在所述燃燒器的火焰筒與所述滑動環之間，用于向滑動環施加背向火焰筒的第一作用力；

第二彈性部件，設置在滑動環遠離所述第一彈性部件的一側，用于向滑動環施加朝向火焰筒的第二作用力；

當燃燒器內溫度升高時，所述滑動環在所述第一彈性部件和第二彈性部件的作用下沿背向火焰筒的方向滑動；

當燃燒器內溫度降低時，所述滑動環在所述第一彈性部件和第二彈性部件的作用下沿朝向火焰筒的方向滑動。

較佳的，所述第一彈性部件包括壓簧、膨脹節或波紋管。

可選的，所述第一彈性部件的材質包括彈簧鋼或記憶合金。

可選的，所述第二彈性部件為壓簧。

可選的，所述第二彈性部件為V形彈簧片，所述V形彈簧片固定于所述噴嘴管且開口背向滑動環。

較佳的，所述V形彈簧片至少為兩個，且沿所述噴嘴管的周向均勻分布。

優選的，所述V形彈簧片包括呈V形連接的內圈安裝部和外圈變形部，所述內圈安裝部與所述噴嘴管固定連接，所述外圈變形部具有切口。

較佳的，所述V形彈簧片包括不銹鋼V形彈簧片。

采用該旋流結構的燃燒器，當燃燒器內溫度升高時，滑動環在第一彈性部件和第二彈性部件的作用下沿背向火焰筒的方向滑動，這樣增大了葉片環的進氣面積；當燃燒器內溫度降低時，滑動環在第一彈性部件和第二彈性部件的作用下沿朝向火焰筒的方向滑動，這樣減小了葉片環的進氣面積。因此，相比現有技術，該燃燒器的旋流結構可以根據溫度調節燃燒器的流量分配，從而在燃燒器的進口溫度較低時，旋流結構的流量分配比例較小，使得燃燒器的頭部燃料當量比偏富，保證了啟動過程中燃燒穩定和火焰穩定，因此提高了燃燒器的工作穩定性；在額定工況下，當燃燒器的進口溫度較高時，旋流結構的流量分配比例增大，使得燃燒器的頭部燃料當量比偏貧，從而降低了氮氧化物的排放。

本實用新型實施例還提供了一種燃燒器，包括前述任一技術方案所述的旋流結構。該燃燒器的旋流結構可以根據溫度調節燃燒器的流量分配，從而提高了燃燒器的工作穩定性，降低了氮氧化物的排放。

本實用新型實施例還提供了一種燃氣渦輪機，包括前述任一技術方案所述的燃燒器。該燃氣渦輪機的燃燒器可以根據溫度調節流量分配，從而提高了燃燒器的工作穩定性，降低了污染物的排放，提高了燃氣渦輪機的品質。

附圖說明

圖1為現有技術中微型燃氣渦輪機的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例燃燒器的示意圖；

圖3為本實用新型實施例滑動環的示意圖；

圖4為本實用新型實施例葉片環的示意圖；

圖5為本實用新型實施例旋流結構示意圖。

附圖標記：

現有技術部分：