[發明專利]強弱旋流匹配的貧預混環形多噴嘴燃燒器及燃氣輪機

在審

• 申請號: 202211362176.2
• 申請日: 2022-11-02
• 公開（公告）號: CN116147017A
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 葛冰;金明;遲重然;仲興華;臧樹升
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種強弱旋流匹配的貧預混環形多噴嘴燃燒器及燃氣輪機，包括：軸向旋流噴嘴、燃料預混器以及預混套筒；所述預混套筒內側安裝所述燃料預混器，所述預混套筒和所述燃料預混器一端安裝在燃燒室頭部端板上，所述燃料預混器和所述預混套筒之間安裝所述軸向旋流噴嘴；所述燃燒室頭部端板上安裝多個所述軸向旋流噴嘴，相鄰所述軸向旋流噴嘴的旋流數不同，相間所述軸向旋流噴嘴的旋流數相同。本發明通過采用強旋流噴嘴和弱旋流噴嘴相間布置，使得噴嘴之間的干涉更加平衡，流動和燃燒狀態穩定，從而可以有效地解決部分噴嘴出現擾動時，對整個多噴嘴燃燒器的影響，增強了多噴嘴燃燒器的穩定性。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機燃燒室上的多噴嘴燃燒器結構領域，具體地，涉及強弱旋流匹配的貧預混環形多噴嘴燃燒器及燃氣輪機。

背景技術

由于多噴嘴燃燒器熱負荷高，負荷調節比大，現階段燃氣輪機常采用多個相同旋流數噴嘴布置方式。但由于噴嘴之間的流動以及火焰之間的復雜干涉作用，目前多噴嘴貧預混燃燒器的設計與運行所面臨的困難之一就是燃燒穩定性差，其表現就是高幅值的壓力脈動，會對燃燒室結構造成損壞。故可以從多個相同旋流數噴嘴之間流動干涉的角度出發解決燃燒穩定性差的問題。

目前，現有技術中(申請號為CN201510117660.2的中國專利，公開了一種燃氣輪機低旋流多噴嘴燃燒器結構)，這種中心噴嘴與四周噴嘴旋流方向不同的多噴嘴布置方法，其雖然能夠抑制燃燒不穩定性、降低排放，但是在實際應用過程中，由于不同負荷條件下流動和燃燒狀態差別較大，現有技術通過調節單個噴嘴的旋向，不足以滿足整個運行工況范圍的技術要求。

專利文獻CN104728866B公開了一種適用于燃氣輪機低污染燃燒室的五噴嘴燃燒器結構，該燃燒器采用五個低旋流噴嘴組成，四周噴嘴沿中心噴嘴等距、周向均勻布置，且四周噴嘴的旋流方向相同。中心噴嘴旋流方向與四周噴嘴旋流方向相同或相反。該申請旨在采用氣體燃料與空氣貧預混燃燒，減少火焰的停留時間，降低火焰溫度，達到低排放的目的，未能解決多個相同旋流數噴嘴之間流動干涉的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種強弱旋流匹配的貧預混環形多噴嘴燃燒器及燃氣輪機。

根據本發明提供的一種強弱旋流匹配的貧預混環形多噴嘴燃燒器，包括：軸向旋流噴嘴、燃料預混器以及預混套筒；

所述預混套筒內側安裝所述燃料預混器，所述預混套筒和所述燃料預混器一端安裝在燃燒室的燃燒室頭部端板上，所述燃料預混器和所述預混套筒之間安裝所述軸向旋流噴嘴；

所述燃燒室頭部端板上安裝多個所述軸向旋流噴嘴，相鄰所述軸向旋流噴嘴的旋流數不同，相間所述軸向旋流噴嘴的旋流數相同。

優選地，所述軸向旋流噴嘴包括：軸向旋流噴嘴外壁、軸向旋流噴嘴內壁以及軸向旋流葉片；

所述軸向旋流噴嘴外壁內側設置所述軸向旋流噴嘴內壁，所述軸向旋流噴嘴內壁和所述軸向旋流噴嘴外壁之間安裝多個所述軸向旋流葉片；

所述軸向旋流噴嘴內壁和所述軸向旋流噴嘴外壁之間的環形空間通過所述軸向旋流葉片分割為多個軸向環形旋流流道。

優選地，相鄰的三個所述軸向旋流噴嘴包括：第一噴嘴、第二噴嘴以及第三噴嘴；

所述第一噴嘴和所述第三噴嘴位于所述第二噴嘴的兩側，所述第二噴嘴的旋流數不等于所述第一噴嘴和所述第三噴嘴的旋流數，所述第一噴嘴和所述第三噴嘴的旋流數相同。

優選地，所述燃料預混器背向所述燃燒室頭部端板一端設置燃料預混器入口，所述燃料預混器入口連接燃料源，所述燃料預混器側壁上設置多排燃料射流孔，所述燃料射流孔連通所述燃料預混器內部空間和所述燃料預混器外部與所述預混套筒之間的空間。