一种燃气轮机贫燃料多孔喷射喷嘴及燃气轮的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及燃气轮机【技术领域】，具体涉及一种贫燃料多孔喷射喷嘴及燃气轮机。该贫燃料多孔喷射喷嘴包括中心体及设置在中心体上的旋流器，所述中心体内设有用于输送燃料的第一中空通道，所述旋流器包括旋流器外罩，在旋流器外罩的一端设有预混空气入口，另一端设有多个导流叶片，所述导流叶片上设有径向喷口，所述径向喷口通过第二中空通道与第一中空通道连通；所述旋流器外罩内设有第三中空通道，所述第三中空通道与第二中空通道连通，在第三中空通道侧壁上且位于相邻所述导流叶片之间设有至少一个周向喷口，使喷嘴流道内的燃料与空气的混合比例更加均匀，降低污染物排放。
【专利说明】一种燃气轮机贫燃料多孔喷射喷嘴及燃气轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气轮机【技术领域】，尤其涉及一种贫燃料多孔喷射喷嘴及燃气轮机。
【背景技术】
[0002]目前，燃气轮机是清洁化石能源的重要设备。随着世界各国对燃气轮机污染物排放标准要求的日益严格，降低氮氧化物(顯3排放的技术成为增强燃气轮机市场竞争力的关键。
[0003]勵X的生成机理主要有以下三种:热力型、燃料型和快速型。对于目前世界主流的燃气轮机而言，顯X的生成以热力型机理为主。降低燃烧室内火焰的峰值温度是减少热力型顯X的主要方法。一种广泛应用的措施为贫预混燃烧技术，对于预混燃烧而言，空气和燃料在组织燃烧前的掺混至关重要，空气和燃料掺混的均匀程度、混合的快慢直接影响着喷嘴下游当量比分布和燃烧产物的停留时间，进而影响污染物，尤其是勵X的生成。
[0004]现有技术中，一种典型的贫燃料多孔喷射喷嘴采用如图1-2所示的结构，喷嘴由支撑法兰、旋流器、喷嘴尖端和不同管道组成。其中燃料进入燃料入口，通过中空通道，进入气体燃料导流叶片的中空通道，最后从气体燃料径向喷口喷出，与来流空气掺混，进而参与组织燃烧。这种结构的不足之处在于，气体燃料喷口均沿叶片径向布置，在叶片大半径(即边缘部位)处，不同叶片间相应的燃料喷口距离较远，易导致燃料射流贯穿不足，而在叶片小半径(即中心部位)处，不同叶片相应的燃料喷口距离较近，易导致燃料射流交叉，这会造成相邻叶片间的空气和燃料掺混不均匀，进而会影响到燃烧过程中污染物，尤其是顯X的生成。
[0005]因此，针对以上不足，需要一种能够使喷嘴流道内的燃料与空气的混合比例更加均匀，降低污染物排放的贫燃料多孔喷射喷嘴。
实用新型内容
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实用新型要解决的技术问题是解决由于现有贫燃料多孔喷嘴因从径向喷口喷出的燃料贯穿深度不够而导致燃料不足，燃料与空气的混合比例不均匀的问题。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种贫燃料多孔喷射喷嘴，包括中心体及设置在中心体上的旋流器，所述中心体内设有用于输送燃料的第一中空通道，所述旋流器包括旋流器外罩，在旋流器外罩的一端设有预混空气入口，另一端设有多个导流叶片，所述导流叶片上设有径向喷口，所述径向喷口通过第二中空通道与第一中空通道连通；所述旋流器外罩内设有第三中空通道，所述第三中空通道与第二中空通道连通，在第三中空通道侧壁上且位于相邻所述导流叶片之间设有至少一个周向喷口。
[0010]其中，所述第三中空通道环设于旋流器外罩的内部。
[0011]其中，所述周向喷口位于相邻所述导流叶片1/4夹角与3/4夹角之间所对应的第三中空通道侧壁上。
[0012]其中，所述周向喷口的数量不大于5个。
[0013]其中，所述周向喷口的直径为1-2111111。
[0014]其中，所述预混空气入口内设有旋流器叶片，所述旋流器叶片用于使预混空气在旋流器外罩内形成回流。
[0015]其中，所述旋流器叶片与导流叶片为一体结构。
[0016]其中，所述导流叶片沿其径向设有多个径向喷口，所述径向喷口与周向喷口在同一平面内进行燃料混合。
[0017]其中，所述中心体的一端安装有支撑法兰，所述支撑法兰上设有与第一中空通道连通的燃料入口。
[0018]本实用新型还提供一种燃气轮机，其包括所述的贫燃料多孔喷射喷嘴。
[0019](三)有益效果
[0020]本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果:本实用新型贫燃料多孔喷射喷嘴在相邻的导流叶片之间增加周向喷口，并且通过设置于旋流器外罩内的第三中空通道将第二中空通道内的燃料引入；通过径向喷口与周向喷口有效增加了喷嘴流道外侧中心区域燃料，使喷嘴流道内的燃料与空气的比例更加均匀，解决了由于燃料贯穿深度不够导致的燃料不足的问题，有效降低污染物的排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为现有技术贫燃料多孔喷射喷嘴的纵向剖视图；
[0022]图2为图1的8-8剖视图；
[0023]图3为本实用新型实施例贫燃料多孔喷射喷嘴的纵向剖视图；
[0024]图4为图3的0(:剖视图。
[0025]其中，1:中心体；2:旋流器；3:导流叶片；4:支撑法兰；5:来流空气；6:径向燃料射流；7:周向燃料射流；11:第一中空通道；12:喷嘴尖端；21:旋流器外罩；22:预混空气入口 ；23:第三中空通道；24:周向喷口 ；25:旋流器叶片；31:径向喷口 ；32:第二中空通道；41:燃料入口。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
[0027]在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0029]如图3-4所示，本实施例提供一种贫燃料多孔喷射喷嘴，包括中心体1及设置在中心体1上的旋流器2，中心体1内设有用于输送燃料的第一中空通道11，旋流器2包括旋流器外罩21，在旋流器外罩21的一端设有预混空气入口 22，另一端设有多个导流叶片3，导流叶片3上设有多个径向喷口 31，多个径向喷口 31均通过第二中空通道32与第一中空通道11连通；在旋流器外罩21内设有第三中空通道23，第三中空通道23与第二中空通道32连通，在第三中空通道23侧壁上且位于相邻导流叶片3之间设有至少一个周向喷口 24，有效增加了喷嘴流道外侧中心区域的燃料，解决了该处由于径向喷口 31喷出燃料贯穿深度不够而导致的燃料不足的问题，使喷嘴流道内的燃料空气比例混合更加均匀，降低污染物的排放。
[0030]本实施例中第三中空通道23环设于旋流器外罩21的内部，第三中空通道23的形状可视旋流器外罩21的形状而改变，其可以为圆形、圆环形、椭圆形或矩形，以方便旋流器外罩21内的管道布置及燃料流动的均匀性。
[0031]进一步地，周向喷口 24位于相邻导流叶片3之间，且均匀分布在两者1/4夹角与3/4夹角之间(即相邻两个导流叶片3间距的25%?75%处)所对应的第三中空通道23侧壁上。现有技术中贫燃料喷嘴，如图1-2所示，径向喷口 31靠近喷嘴外侧的贯穿深度一般为相邻两个导流叶片3间距的0%?25%以及75%?100%处。而在相邻两个导流叶片3间距的25%?75%处增加周向喷口 24就可以改善由于燃料贯穿深度低导致的喷嘴流道外侧中心区域不足的问题。
[0032]对应地，周向喷口 24的数量不大于5个，例如，周向喷口 24的数量可以为3个，均匀布置于相邻两个导流叶片3间距的30%?70%处，经由周向喷口 24喷出后会沿径向扩张，在相邻两个导流叶片3间距的30%?70%处增加气体燃料；周向喷口 24可在较短距离内扩张到25%?75%处，避免由于扩张因素导致的燃料浓度增加的问题。
[0033]优选地，周向喷口 24的直径为1-2臟，且其中心线垂直于当地壁面，可有效增加贯穿深度且与径向喷口 31内燃料及空气混合。
[0034]预混空气入口 22内设有旋流器叶片25，旋流器叶片25用于使预混空气(即，来流空气5)在旋流器外罩21内形成回流。
[0035]其中，旋流器叶片25与导流叶片3为一体结构，节省材料，提高流动性能。导流叶片3沿其径向设有多个径向喷口 31，径向喷口 31与周向喷口 24在同一平面内进行燃料混合，径向喷口 31与周向喷口 24位于同一轴向位置处，以便混合均匀。
[0036]此外，中心体1的一端安装有支撑法兰4，支撑法兰4上设有与第一中空通道11连通的燃料入口 41，在中心体1的另一端设有喷嘴尖端12。
[0037]本实用新型还提供一种燃气轮机，其包括该贫燃料多孔喷射喷嘴，该燃气轮机能够使喷嘴流道内的燃料与空气的混合比例更加均匀，降低污染物的排放。
[0038]本实用新型贫燃料多孔喷射喷嘴的工作过程为:燃料首先从位于支撑法兰4上的燃料入口 41进入该喷嘴，而后通过第一中空通道11进入设置于导流叶片3内部的第二中空通道32，其中一部分燃料从设置于导流叶片3上的径向喷口 31喷出形成周向燃料射流7，与来流空气5掺混；另外一部分燃料穿过第二中空通道32进入第三中空通道23，而后沿周向流动，最后在周向喷口 24处喷出形成径向燃料射流6，并与来流空气5掺混。由于周向喷口 24布置于导流叶片3大半径一侧，靠近相邻导流叶片3周向间距最大且周向燃料射流7难以抵达的区域，故穿过周向喷口 24的径向燃料射流6可弥补此处燃料不足，从而解决传统贫燃料多孔喷射喷嘴空气与燃料掺混不均匀的问题。
[0039]综上，本实用新型贫燃料多孔喷射喷嘴在相邻的导流叶片之间增加周向喷口，并且通过设置于旋流器外罩内的第三中空通道将第二中空通道内的燃料引入；通过径向喷口与周向喷口有效增加了喷嘴流道外侧中心区域燃料，使喷嘴流道内的燃料与空气的混合比例更加均匀，解决了由于燃料贯穿深度不够导致的燃料不足的问题，有效降低污染物的排放。
[0040]本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1.一种贫燃料多孔喷射喷嘴，包括中心体(I)及设置在中心体(I)上的旋流器(2)，所述中心体(I)内设有用于输送燃料的第一中空通道(11)，所述旋流器(2)包括旋流器外罩(21)，在旋流器外罩(21)的一端设有预混空气入口(22)，另一端设有多个导流叶片(3)，所述导流叶片(3)上设有径向喷口(31)，所述径向喷口(31)通过第二中空通道(32)与第一中空通道(11)连通；其特征在于，所述旋流器外罩(21)内设有第三中空通道(23)，所述第三中空通道(23)与第二中空通道(32)连通，在第三中空通道(23)侧壁上且位于相邻所述导流叶片(3)之间设有至少一个周向喷口(24)。
2.根据权利要求1所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述第三中空通道(23)环设于旋流器外罩(21)的内部。
3.根据权利要求2所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述周向喷口(24)位于相邻所述导流叶片(3) 1/4夹角与3/4夹角之间所对应的第三中空通道(23)侧壁上。
4.根据权利要求3所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述周向喷口(24)的数量不大于5个。
5.根据权利要求3所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述周向喷口(24)的直径为l-2mm。
6.根据权利要求1所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述预混空气入口(22)内设有旋流器叶片(25)，所述旋流器叶片(25)用于使预混空气在旋流器外罩(21)内形成旋流。
7.根据权利要求6所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述旋流器叶片(25)与导流叶片(3)为一体结构。
8.根据权利要求7所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述导流叶片(3)沿其径向设有多个径向喷口(31)，所述径向喷口(31)与周向喷口(24)在同一平面内进行燃料混入口 ο
9.根据权利要求1所述的贫燃料多孔喷射喷嘴，其特征在于，所述中心体(I)的一端安装有支撑法兰(4)，所述支撑法兰(4)上设有与第一中空通道(11)连通的燃料入口(41)。
10.一种燃气轮机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的贫燃料多孔喷射喷嘴。
【文档编号】F23R3/28GK204176683SQ201420562240
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】井文明, 李珊珊 申请人:北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司