[發明專利]一種燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴和單管燃燒室結構

在審

• 申請號: 202310376567.8
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116358000A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 李樂;肖俊峰;王瑋;夏家興;李曉豐;王峰;高松;胡孟起
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: F23R3/18
• 分類號: F23R3/18;F23R3/28;F23R3/42
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙迪

本發明公開一種燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴及單管燃燒室結構，雙旋流預混噴嘴包括噴嘴本體、一級旋流器、二級旋流器、燃料噴孔和吹除桿，所述一級旋流器內設置一級旋流葉片，所述二級旋流器內設置二級旋流葉片，所述一級旋流葉片和所述二級旋流葉片為空心葉片，每個所述空心葉片的迎風面上均設有燃料噴孔，所述吹除桿、所述一級旋流器和所述二級旋流器自內向外依次同軸設置。發明提供的一種雙旋流預混噴嘴和單管燃燒室結構具備改善燃料?空氣摻混后沿徑向分布均勻度和摻混效果、污染排放低、能夠避免噴嘴內自燃和回火問題的產生，單管燃燒室中通過合理布置噴嘴，并匹配合理分級方式實現燃燒室在全工況范圍內的低污染排放水平。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴和單管燃燒室結構。

背景技術

隨著燃燒技術的不斷發展和環保意識的不斷提升，地面燃氣輪機和航空發動機污染物排放要求也越來越嚴格，尤其對于發電用的重型燃氣輪機。相關技術中控制排放主要有以下幾種方式：燃燒后還原處理、燃燒室內噴水或蒸汽、干式低排放技術(DLN)。燃燒后還原催化是將燃燒后生成的NO_X在催化劑表面與還原劑(NH₃)作用，生成氮氣和水，但這種方法會影響機組運行的靈活性，而且催化劑容易造成二次污染；在燃燒室內噴水或蒸汽是為了降低燃燒區溫度，從而降低NO_X排放，但這會影響熱端部件的壽命，增加運維成本；干式低排放技術是用過量的燃燒空氣與燃料摻混形成接近貧燃極限的預混氣，避免燃燒時產生局部高溫，從而抑制NO_X的生成。目前，燃氣輪機燃燒室的研發和應用方向主要以多噴嘴干式低排放燃燒技術為主，相關技術中的噴嘴方案難以在提高燃料-空氣混合混勻度、降低氮氧化物排放的同時有效避免噴嘴內自燃和回火等問題的發生。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的實施例提出一種燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴，該雙旋流預混噴嘴具有燃料-空氣摻混均勻度高、污染物排放低，同時能夠避免噴嘴內自燃、回火問題產生的優點。

根據本發明實施例的一種燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴，燃料從葉片噴射的雙旋流預混噴嘴包括噴嘴本體、一級旋流器、二級旋流器、燃料噴孔、燃料通道和吹除桿，所述噴嘴本體具有噴嘴入口和噴嘴出口，所述噴嘴入口處設置平直段，所述噴嘴出口處設置收斂段和擴張段，所述一級旋流器內設置一級旋流葉片，所述二級旋流器內設置二級旋流葉片，所述燃料噴孔位于所述一級旋流葉片和所述二級旋流葉片的迎風面上，所述燃料通道包括一級燃料通道和二級燃料通道，一級燃料通道和二級燃料通道分別與對應的燃料噴孔相連通，所述吹除桿一端位于所述一級旋流器中央，所述一級旋流器和所述二級旋流器均位于所述噴嘴入口處，所述吹除桿、所述一級旋流器和所述二級旋流器自內向外依次同軸設置。

在一些實施例中，所述一級旋流葉片和二級旋流葉片為空心直葉片，所述空心直葉片沿周向固定在一級旋流器或二級旋流器的內壁并與一級旋流器或二級旋流器的外壁相連。

在一些實施例中，所述一級旋流葉片的葉片角度為35°～48°，所述二級旋流葉片的葉片角度為30°～42°

在一些實施例中，所述每個一級旋流葉片上燃料噴孔的個數為1～2個，孔徑為0.5～3mm；所述每個二級旋流葉片上燃料噴孔的個數為2～4個，孔徑為1～3mm。

在一些實施例中，所述噴嘴本體沿所述噴嘴入口向所述噴嘴出口方向依次對應形成平直通道、收斂通道和擴張通道，所述收斂通道和所述擴張通道之間設置喉道，所述吹除桿遠離一級旋流器的一端的端面與所述喉道平齊，所述端面上設有空氣噴孔，所述空氣噴孔與所述噴嘴本體的軸向方向的夾角為15°～45°。

在一些實施例中，所述擴張段上設置冷卻孔，所述冷卻孔的軸向方向與所述噴嘴本體的軸向方向平行，所述冷卻孔連通所述收斂通道和擴張通道。