一种预混喷嘴及燃气轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及动力装备技术领域，尤其涉及一种预混喷嘴及燃气轮机，具体涉及了一种可改善点火性能的预混喷嘴。
【背景技术】
[0002]随着能源紧缺及全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室排放和燃烧效率的要求越来越严格，一般要求燃气轮机在50%及以上负荷区间，燃烧室排放能维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率。为了达到低排放的目的，预混燃烧技术被广泛采用。因此，喷嘴需要实现燃料与空气的预先混合，并在喷嘴出口处形成混合均匀及有一定速度型的燃料空气混合气，进而进入火焰筒内参与燃烧。
[0003]由于从预混喷嘴喷射出的燃料在燃烧室内以预混火焰的方式燃烧，为达到极低的污染排放，火焰工作在可燃边界附近且喷嘴喷射出的燃料空气混合气体射流速度较大，燃烧室的可靠点火是比较困难的，现有技术中解决方法通常是中心体轴向长度小于预混喷嘴外壁面的长度，使得燃料空气混合气体从环形预混通道流出时先向中心体头部端壁下游的中心区域扩张，在中心体头部端壁下游的中心区域形成回流区，然后进入火焰筒内在火焰筒内进一步扩张，进而在火焰筒内形成较大的回流区域，用于火焰的稳定，但这两个回流区域易受火焰筒内其他气流的影响作用，这种方法是单纯的从形成稳定回流区的气动角度来改善预混火焰的稳定性，考虑到进入回流区的仍然是不易着火的、当量比较低的燃料空气混合气，燃烧室仍然存在不能点火成功的风险。
[0004]为了提高火焰的稳定性，现有专利文献(CN1704574)中，采用了在预混喷嘴出口中心体附近制造与主流流动方向相反的撞击空气流动，形成再循环涡流，减少了喷射到回流区中的空气量，从而降低预混喷嘴出口附近射流速度，提高了火焰稳定性。从气动角度来看，这种预混喷嘴只是提高局部回流区的稳定性，只是对火焰的稳定有一定作用，并不能可靠地改善预混喷嘴的点火性能，且从加工工艺角度来看，这种预混喷嘴内层挡板等结构加工连接等较为复杂，且不易于维修更换。
[0005]因此，针对以上不足，需要一种可改善点火性能的预混喷嘴及燃气轮机。
【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提供了一种预混喷嘴及燃气轮机，该预混喷嘴可有效改善点火性能。
[0008]( 二 )技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型提供预混喷嘴包括中心体、环形内壁和旋流装置，所述环形内壁同轴设置在中心体的外围，所述旋流装置位于中心体与环形内壁之间，所述环形内壁的外围同轴设有环形外壁，在所述环形内壁与环形外壁之间形成扩散燃料通道；所述扩散燃料通道与集油腔连通，所述环形内壁上设有稳火钝体，所述集油腔连通有点火燃料喷射孔和稳火燃料喷射孔，所述点火燃料喷射孔朝向火焰筒的点火区域，所述稳火燃料喷射孔朝向稳火钝体的下游区域。
[0010]其中，所述集油腔通过喷嘴出口端壁与喷嘴出口内环壁围成；所述喷嘴出口内环壁位于喷嘴出口端壁与稳火钝体之间；所述点火燃料喷射孔开设于喷嘴出口端壁上，所述稳火燃料喷射孔开设于喷嘴出口内环壁上。
[0011]其中，所述中心体末端设置有中心体头部端壁，所述中心体头部端壁上设有中心空气喷射孔；所述稳火钝体位于中心体头部端壁的下游。
[0012]其中，所述稳火钝体沿环形内壁的周向设置，且稳火钝体的周向范围不大于环形内壁圆周的二分之一。
[0013]其中，所述稳火钝体的横截面形状为三角形或矩形或梯形或圆弧形。
[0014]其中，所述点火燃料喷射孔和稳火燃料喷射孔开设的周向范围均不超过稳火钝体的周向范围。
[0015]其中，所述点火燃料喷射孔和稳火燃料喷射孔为直孔或斜孔。
[0016]其中，所述点火燃料喷射孔和稳火燃料喷射孔的开孔面积比在0.5-10之间。
[0017]其中，所述旋流装置包括沿中心体周向设置的旋流叶片，所述旋流叶片上设有叶片内部通道，所述叶片内部通道上设置有燃料孔，所述中心体内设有与所述叶片内部通道连通的预混燃料通道。
[0018]本实用新型还提供一种燃气轮机，其包括所述的预混喷嘴。
[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:本实用新型提供一种预混喷嘴，通过在预混喷嘴环壁上设置独立的扩散燃料通道，使部分燃料从点火燃料喷射孔直接喷射进入火焰筒，极大地提高了预混喷嘴的点火性能；而且，通过在喷嘴靠近出口处的环形内壁面上设置钝体结构，从而形成稳定的回流区，且扩散燃料通道中部分燃料可直接喷射进入钝体后回流区，形成稳定的稳火区域，其紧邻点火燃料喷射孔的位置，大大提高了火焰的稳定性，并进一步提高了喷嘴的点火性能。该预混喷嘴结构简单，容易实现，并且不受燃烧室其他部件的限制，没有匹配等问题。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例预混喷嘴的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型实施例预混喷嘴出口的局部放大示意图；
[0023]图3为本实用新型实施例预混喷嘴的正面示意图；
[0024]图4为本实用新型实施例预混喷嘴的立体图；
[0025]图5为本实用新型实施例预混喷嘴的使用状态示意图。
[0026]其中，1:中心体；2:环形内壁；3:环形外壁；4:旋流装置；5:旋流叶片；6:中心体头部端壁；7:稳火钝体；8:喷嘴出口端壁；9:喷嘴出口内环壁；10:预混燃料通道；11:扩散燃料通道；12:叶片内部通道；13:预混燃料喷射孔；14:集油腔；15:点火燃料喷射孔；16:稳火燃料喷射孔；17:钝体后稳火区；18:中心空气喷射孔；19:预混喷嘴；20:火焰筒壁面;21:点火器；22:火花。
【具体实施方式】
[0027]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。
[0028]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；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。
[0029]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“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。
[0030]如图1-5所示，本实施例预混喷嘴包括中心体1、环形内壁2和旋流装置4，环形内壁2同轴设置在中心体I的外围，旋流装置4位于中心体I与环形内壁2之间且靠近中心体I进口的一端，用于产生旋流空气；而且，在环形内壁2的外围同轴设有环形外壁3，并在环形内壁2与环形外壁3之间形成扩散燃料通道11 ;而且，扩散燃料通道11与集油腔14连通。同时，在环形内壁2上设有稳火钝体7，该集油腔14位于预混喷嘴的末端位置，并连通有点火燃料喷射孔15和稳火燃料喷射孔16。其中，点火燃料喷射孔15朝向火焰筒的点火区域(即，点火燃料喷射孔15的开口方向与该预混喷嘴的轴向一致)，对应的，稳火燃料喷射孔16朝向稳火钝体7的下游区域(即，稳火燃料喷射孔16的开口方向与预混喷嘴的径向一致)。
[0031]如图2所示，集油腔14通过喷嘴出口端壁8与喷嘴出口内环壁9围成，并位于预混喷嘴的末端。其中，喷嘴出口内环壁9位于喷嘴出口端壁8与稳火钝体7之间。而且，稳火燃料喷射孔16开设于喷嘴出口内环壁9上，并使稳火燃料喷射孔16朝向稳火钝体7的下游区域；同时，点火燃料喷射孔15开设于喷嘴出口端壁8上，并使点火燃料喷射孔15朝向火焰筒的点火区域。
[0032]稳火燃料喷射孔16可使部分燃料直接喷射进入稳火钝体7下游的局部低速区或回流区，从而形成局部的富燃料区域，更容易被点火燃料喷射孔15喷出的燃料形成的扩散火焰引燃，且火焰能够稳定在该区域形成钝体后稳火区17。
[0033]此外，在中心体I末端设置有中心体头部端壁6，中心体头部端壁