[發明專利]一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器

在審

• 申請號: 202010131114.5
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111207413A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 王輝;金孟和;邱朋華;王翔宇;王敏
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器，屬于燃氣輪機燃燒技術領域。本發明解決了現有的雙油路離心式霧化噴嘴存在的冷啟動困難、易發生無法著火的情況以及燃燒效率低的問題。一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器，它包括同軸布置的點火塞、霧化網、基準件、主油路隔板及外殼，其中所述點火塞為變直徑圓柱段，基準件套裝在點火塞上，基準件的中部與點火塞之間形成環腔，基準件的外表面加工有若干軸向導流葉片。采用多級旋流孔結構將全部空氣分為根部風和兩級旋流風來加強醇基燃料與空氣的分級混合，使得醇基燃料與空氣混合均勻，有利于燃燒過程的穩定、出口溫度分布均勻及NOx排放降低。

技術領域

本發明涉及一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器，屬于燃氣輪機燃燒技術領域。

背景技術

近年來由于全球經濟的迅速發展，各個國家對能源的需求也與日俱增。為了解決當前的能源危機，智能電網、分布式能源的概念應運而生。微型燃氣輪機(Micro-Turbine)作為新能源技術的核心設備，其技術的成熟對推動智能電網、分布式能源系統的發展起著至關重要的作用。微型燃氣輪機具備輕便、燃料種類范圍廣、污染極低、安全可靠等優點，對21世紀人們的生活生產均產生了很大的影響。但由于國際石油市場價格不穩定，且我國缺乏足夠的石油資源來支持長遠發展，故尋找燃氣輪機替代能源成為了我國勢在必行的重要任務。醇基燃料由于其高效、清潔、經濟且來源廣泛而受到人們的推崇。醇基燃料相比較常規的燃油有著諸多的優點，例如粘度低而容易霧化、燃點高而安全性提高，排放量低而減少環境污染等等，并且已有試驗和研究表明，醇基燃料在燃氣輪機上的應用是完全具有可行性的。

霧化噴嘴是微型燃氣輪機的一個關鍵設備，其燃料霧化質量直接影響到燃燒室的著火、混合、燃燒和燃盡；霧化分散效果越好，霧化粒度越均勻，越有利于顆粒的混合、著火和燃燒。因此為了提高燃氣輪機燃燒室的燃燒效率，良好的噴嘴結構必不可少。雙油路離心式霧化噴嘴是單路壓力霧化噴嘴的改進型，它的突出優點是油量調節范圍大，并可保證低工況下依然能夠獲得較好的霧化質量，因此雙路噴嘴在燃氣輪機上獲得廣泛應用。但若將傳統的雙油路噴嘴和醇基燃料直接應用到微型燃氣輪機上，將可能帶來以下的問題：

1.雙油路離心式霧化噴嘴的主油路剛開始工作時的供油壓力很小，無法滿足微型燃氣輪機機組在啟動工況下的霧化性能，從而會導致燃燒效率不理想。

2.因醇基燃料相對于常用的燃油，其汽化潛熱很大，造成汽化時吸收的熱量多，導致燃燒區溫度低，燃燒效率差。傳統的雙油路在無任何預熱措施或改進的情況下，可能會出現霧化效果差，冷啟動困難等問題。

3.由于霧化噴嘴噴孔前端燃料濃度較高，讓其充分燃燒的氧氣含量不足，從而可能會導致燃燒效率低，燃燒室產生排氣冒煙等現象。

4.由于霧化噴嘴燃燒時空氣一次性給入，會增大液體燃料的著火熱，導致無法著火或淌油、析碳等問題。

因此，有必要對霧化噴嘴的各個方面進行更進一步的的改進，使得微型燃氣輪機在有效的應用醇基燃料或其他液體燃料的同時使其燃燒室在各種工況下都能獲得良好的霧化效果，從而使整個燃燒室能夠滿足高效低污染燃燒技術的要求。

發明內容

本發明是為了解決現有的雙油路離心式霧化噴嘴存在的冷啟動困難、易發生無法著火的情況以及燃燒效率低的問題，進而提供了一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種多級旋流微型燃氣輪機燃燒器，它包括同軸布置的點火塞、霧化網、基準件、主油路隔板及外殼，其中所述點火塞為變直徑圓柱段，基準件套裝在點火塞上，基準件的中部與點火塞之間形成環腔，基準件的外表面加工有若干軸向導流葉片；

所述霧化網為空心圓柱形結構，其設置在基準件與點火塞之間的環腔內，霧化網的內表面與點火塞之間存在環向間隙，