燃烧室值班级喷嘴及使用该喷嘴的方法
【专利摘要】本发明涉及燃气轮机领域，公开了一种燃烧室值班级喷嘴，包括第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道、第二空气通道、第三燃料通道、第三空气通道、第一燃料输送组件、第二燃料输送组件、第一衬套和第二衬套，所述第一燃料输送组件的内部空间形成所述第一燃料通道，第二燃料输送组件和第一燃料输送组件之间留有间隙，所述第二燃料输送组件上设有多个通孔，多个通孔和所述间隙共同构成第一空气通道，第一衬套的内壁与第二燃料输送组件的外壁之间留有间距，第二燃料通道和第二空气通道设置在所述间距内。本发明还包括一种使用上述喷嘴的方法。本发明能够使得燃烧室排放维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率，使燃烧室获得更宽的工作负荷范围。
【专利说明】燃烧室值班级喷嘴及使用该喷嘴的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机【技术领域】，特别是涉及一种低污染的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴。
【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。
[0003]为使得燃气轮机有较大的调节比，即更宽的低污染高效工作负荷范围，在燃烧室之外的部件，通常可采用如IBH(进气加热系统)系统来实现这一目标。然而，对于燃烧室本体而言，通常需要加入附加部件，如三菱采用了旁通阀结构，用于在部分负荷条件下引导部分压气机排气直接进入燃烧室过渡段；GE的DLN (Dry Low NOx干式低氮燃烧器)2.6系列燃烧室，则充分利用了多喷嘴不同工作模式的组合，可工作于不同负荷条件的优势，通过对燃烧室多喷嘴的组合控制来达到这一目的。
[0004]不可避免地，上述解决方案均存在如增加燃烧室部件的复杂性，或增加了控制系统的组态难度等缺点。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明所要解决的技术问题是如何使得燃烧室排放维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率，使燃烧室获得更宽的工作负荷范围。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其包括第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道、第二空气通道、第三燃料通道、第三空气通道、第一燃料输送组件、第二燃料输送组件、第一衬套和第二衬套，所述第一燃料输送组件呈筒状，其两端分别为燃料入口和燃料出口，所述第一燃料输送组件的内部空间形成所述第一燃料通道，所述第二燃料输送组件呈筒状，所述第二燃料输送组件套设在所述第一燃料输送组件的外部，且两者之间留有间隙，所述第二燃料输送组件上靠近所述燃料入口的一端的圆周上设有多个通孔，所述多个通孔和所述间隙共同构成所述第一空气通道，所述第一衬套的一端套装在所述第二燃料输送组件上，所述第一衬套的另一端延伸出所述第二燃料输送组件，且所述第一衬套的内壁与第二燃料输送组件的外壁之间留有间距，所述第二燃料通道和所述第二空气通道设置在所述第一衬套与第二燃料输送组件所围成的空间内，所述第二衬套套装在所述第一衬套上，且所述第二衬套的内壁与所述第一衬套的外壁之间留有间距，所述第三燃料通道和第三空气通道设置在所述第一衬套与第二衬套所围成的空间内。
[0009]其中，所述第一衬套与第二燃料输送组件所围成的空间内设有绕所述第二燃料输送组件的周向设置的多个一级旋流叶片，所述一级旋流叶片与所述第一衬套的内壁以及第二燃料输送组件的外壁分别连接，所述一级旋流叶片设置在靠近所述第一衬套的一端处，沿所述一级旋流叶片的长度方向设有第一通槽，所述一级旋流叶片的头部设有与所述第一通槽连通的第一燃料输送管，所述第一燃料输送管的外壁上设有多个第一燃料通孔；所述第一衬套与第二衬套所围成的空间内设有绕所述第一衬套的周向设置的多个二级旋流叶片，所述二级旋流叶片与所述第一衬套的外壁以及第二衬套的内壁分别连接，所述二级旋流叶片设置在靠近所述第二衬套的一端处，沿所述二级旋流叶片的长度方向设有第二通槽，所述二级旋流叶片的头部设有与所述第二通槽连通的第二燃料输送管，所述第二燃料输送管的外壁上设有多个第二燃料通孔，所述第二燃料输送管位于所述第一燃料输送管的内侧。
[0010]其中，多个所述一级旋流叶片之间的间隙形成所述第二空气通道，多个所述二级旋流叶片之间的间隙形成所述第三空气通道。
[0011]其中，所述第一燃料输送组件包括沿燃料的输送方向依次连接的第一燃料头部圆管段、第一燃料中间扩张段、第一燃料中间圆管段、第一燃料端部扩张段，所述第一燃料端部扩张段的端部设有第一燃烧端壁，所述第一燃烧端壁上设有若干个燃料喷孔，若干个所述燃料喷孔形成所述燃料出口；
[0012]所述第二燃料输送组件包括顺次连接的第二燃料圆管段和第二燃料端部扩张段，所述第二燃料端部扩张段的端部超出所述第一燃料端部扩张段的端部；
[0013]所述第一衬套包括依次连接的第一衬套起始圆管段、第一衬套中间扩张段和第一衬套末尾圆管段。
[0014]其中，所述第二衬套呈直筒状，所述第二衬套的长度与所述第一衬套的长度相等。
[0015]其中，还包括喷嘴基座，所述喷嘴基座固定套装在所述第一燃料头部圆管段的位于燃料入口处的端部，所述第二燃料圆管段的一端与所述喷嘴基座的一端对接，所述第二燃料圆管段的外壁圆周上套设有与所述喷嘴基座连接的辅助基座，所述辅助基座呈锥台状，所述辅助基座的大端与所述喷嘴基座的端面连接。
[0016]其中，所述第二燃料圆管段的内壁上与所述辅助基座对应的位置处设有环形凸台，所述环形凸台的内壁与所述第一燃料头部圆管段的外壁之间留有间隙，所述辅助基座和环形凸台的周向设有与所述第二燃料输送通道上的通孔连通的倾斜通孔，所述倾斜通孔的倾斜角度朝向所述燃料入口。
[0017]其中，所述第二燃料圆管段的内部还设有第一辅助圆管段和第二辅助圆管段，所述第二辅助圆管段包裹在所述第一辅助圆管段的外部，所述第一辅助圆管段和第二辅助圆管段的一端分别与所述环形凸台的端部对接，所述第一辅助圆管段和第二辅助圆管段的另一端分别设有与所述第二燃料圆管段的内壁连接的第一辅助端壁和第二辅助端壁，所述第一辅助端壁的位置位于所述第一燃料输送管和第二燃料输送管分别与所述第二燃料圆管段连接的位置之间，所述第二辅助端壁的位置超过所述第二燃料输送管与所述第二燃料圆管段连接的位置。
[0018]其中，所述第一燃料输送管与所述第二燃料圆管段连通，所述第一燃料辅助圆管段与所述第二燃料圆管段所围成的空间、所述第一燃料输送管以及与所述第一燃料输送管连通的第一通槽共同构成所述第二燃料通道；所述第二燃料输送管穿过所述第一衬套与所述第二燃料圆管段连通，所述第一辅助圆管段的外壁和第二辅助圆管段的内壁所围成的空间、所述第二燃料输送管以及与所述第二燃料输送管连通的第二通槽共同构成所述第三燃料通道。
[0019]本发明还提供一种使用上述技术方案所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴的方法，所述喷嘴设计有全扩散燃烧，扩散预混燃烧和全预混燃烧三种燃烧模式，首先从所述第一空气通道、第二空气通道和第三空气通道分别连续吹入空气，当喷嘴的值班级工作于全扩散燃烧模式时，仅所述第一燃料通道通入燃料；当喷嘴的值班级工作于扩散预混燃烧模式时，所述第一燃料通道和第三燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的值班级工作于全预混燃烧模式时，所述第三燃料通道供入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的主燃级工作于预混燃烧模式时，所述第一燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道根据负荷要求决定是否通入燃料；第一衬套中间扩张段和第一衬套末尾圆管段所在的空间内形成燃气和空气的回流区，空气和燃气经过所述回流区之后排进燃气轮机的燃烧区充分燃烧。
[0020](三)有益效果
[0021]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0022]本发明提供的一种燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴以及使用该喷嘴的方法，该喷嘴设计有第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道、第二空气通道、第三燃料通道、第三空气通道、第一燃料输送组件、第二燃料输送组件、第一衬套和第二衬套，能够支持全扩散燃烧，扩散预混燃烧和全预混燃烧三种燃烧模式及不同燃烧模式的组合，用以满足不同负荷范围下燃气轮机低污染高效稳定燃烧的需要，并且能够依照各负荷区间燃气轮机性能的要求作较大幅度的调整，能够给燃气轮机提供更为宽广的高效、稳定、低排放的工作负荷范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明一种燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴的整体结构剖视图；
[0024]图2为图1中I部分的局部放大图。
[0025]图中:1:第一燃料输送组件；100:第一燃料头部圆管段；110:第一燃料中间扩张段；120:第一燃料中间圆管段；130:第一燃料端部扩张段；140:第一燃烧端壁；150:燃料喷孔；2:第二燃料输送组件；200:第二燃料圆管段；210:第二燃料端部扩张段；220:通孔；3:第一衬套；300:第一衬套起始圆管段；310:第一衬套中间扩张段；320:第一衬套末尾圆管段；4:第二衬套；5:喷嘴基座；6:辅助基座；600:倾斜通孔；7:第一燃料输送管；700:第一燃料通孔；8:—级旋流叶片；9:第二燃料输送管；900:第二燃料通孔；10:二级旋流叶片；11:环形凸台；12:第一辅助圆管段；102:第一辅助端壁；13:第二辅助圆管段；103 --第二辅助端壁。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。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]在本发明的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。
[0029]此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
[0030]如图1所示，为本发明提供的一种燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其包括第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道、第二空气通道、第三燃料通道、第三空气通道、第一燃料输送组件1、第二燃料输送组件2、第一衬套3和第二衬套4，所述第一燃料输送组件I与所述喷嘴同轴设置，所述第一燃料输送组件I呈筒状，其两端分别为燃料入口和燃料出口，所述第一燃料输送组件I的内部空间形成所述第一燃料通道，所述第二燃料输送组件2呈筒状，所述第二燃料输送组件2套设在所述第一燃料输送组件I的外部，且两者之间留有间隙，所述第二燃料输送组件2上靠近所述燃料入口的一端的圆周上设有多个通孔220，用于通入空气，所述多个通孔220和所述间隙共同构成所述第一空气通道，所述第一衬套3的一端套装在所述第二燃料输送组件2上，且所述第一衬套3的一端与所述第二燃料输送组件2的靠近燃料入口的一端留有一段距离，所述第一衬套3的另一端延伸出所述第二燃料输送组件2，且所述第一衬套3的内壁与第二燃料输送组件2的外壁之间留有间距，所述第二燃料通道和所述第二空气通道设置在所述第一衬套3与第二燃料输送组件
2所围成的空间内，所述第二衬套4套装在所述第一衬套3上，且所述第二衬套4的内壁与所述第一衬套的外壁之间留有间距，所述第三燃料通道和第三空气通道设置在所述第一衬套3与第二衬套4所围成的空间内。所述值班级喷嘴采用多股通道设计，能够拓宽值班级低污染高效稳定燃烧的工作负荷区间，采用该值班级喷嘴的燃烧室具有比现有技术更好的降参数工作能力。其存在多种燃烧模式的组合，用于不同的燃机负荷区间，并且能够依照各负荷区间燃机性能的要求作较大幅度的调整。在采用顺序启动和顺序关闭方式时，能够给燃机提供更为优良的降负荷能力，即能够给燃机提供更为宽广的高效、稳定、低排放工作负荷范围。
[0031]其中，所述第一衬套3与第二燃料输送组件2所围成的空间内设有绕所述第二燃料输送组件2的周向设置的多个一级旋流叶片8，所述一级旋流叶片8与所述第一衬套的内壁以及第二燃料输送组件2的外壁分别连接，所述一级旋流叶片8设置在靠近所述第一衬套3的一端处，沿所述一级旋流叶片8的长度方向设有第一通槽，所述一级旋流叶片8的头部设有与所述第一通槽连通的第一燃料输送管7，所述第一燃料输送管7的外壁上设有多个第一燃料通孔700，所述第一燃料输送管7为多个，其在所述第二燃料输送组件2的周向等角度分布；所述第一衬套3与第二衬套4所围成的空间内设有绕所述第一衬套3的周向设置的多个二级旋流叶片10，所述二级旋流叶片10与所述第一衬套3的外壁以及第二衬套4的内壁分别连接，所述二级旋流叶片10设置在靠近所述第二衬套4的一端处，沿所述二级旋流叶片10的长度方向设有第二通槽，所述二级旋流叶片10的头部设有与所述第二通槽连通的第二燃料输送管9，所述第二燃料输送管9的外壁上设有多个第二燃料通孔900，所述第二燃料输送管9在所述第一衬套3的周向等角度分布；所述第二燃料输送管9位于所述第一燃料输送管7的内侧，即所述第二燃料输送管9位于远离所述第一衬套3的一端的一侧。所述一级旋流叶片8可以沿所述第二燃料输送组件2的径向或轴向设置；相应地，所述二级旋流叶片10可以沿所述第一衬套3的径向或轴向设置。所述一级旋流叶片8和二级旋流叶片10的每一片叶片呈头部大、尾部小的类似树叶的形状，以便于燃料的通入。
[0032]相邻叶片之间的间隙形成空气流通的通道，多个所述一级旋流叶片8之间的间隙形成所述第二空气通道，多个所述二级旋流叶片10之间的间隙形成所述第三空气通道。以便于从第一通槽和第二通槽进入的燃料与从所述第二空气通道和第三空气通道进入的空气充分混合。
[0033]优选地，所述第一燃料输送组件I包括沿燃料的输送方向依次连接的第一燃料头部圆管段100、第一燃料中间扩张段110、第一燃料中间圆管段120、第一燃料端部扩张段130，所述第一燃料端部扩张段130的端部设有第一燃烧端壁140，所述第一燃烧端壁140上设有若干个燃料喷孔150，若干个所述燃料喷孔150形成所述燃料出口，用于喷射出燃料；
[0034]所述第二燃料输送组件2包括顺次连接的第二燃料圆管段200和第二燃料端部扩张段210，所述第二燃料端部扩张段210的端部超出所述第一燃料端部扩张段130的端部，以使得燃料和空气充分混合；
[0035]所述第一衬套3包括依次连接的第一衬套起始圆管段300、第一衬套中间扩张段310和第一衬套末尾圆管段320，优选地，所述第一燃料端部扩张段130、第二燃料端部扩张段210和所述第一衬套中间扩张段310的起始位置在同一个竖直平面内。
[0036]其中，所述第二衬套4呈直筒状，所述第二衬套4的长度与所述第一衬套的长度相坐寸ο
[0037]进一步地，该喷嘴还包括喷嘴基座5，所述喷嘴基座5固定套装在所述第一燃料头部圆管段100的位于燃料入口处的端部，具体地，所述喷嘴基座5与所述第一燃料头部圆管段100之间采用螺纹或者焊接的方式连接，所述第二燃料圆管段200的一端与所述喷嘴基座5的一端对接，所述第二燃料圆管段200的外壁圆周上套设有与所述喷嘴基座5连接的辅助基座6，所述辅助基座6呈锥台状，所述辅助基座6的大端与所述喷嘴基座5的端面连接。
[0038]如图2所示，所述第二燃料圆管段200的内壁上与所述辅助基座6对应的位置处设有环形凸台11，所述环形凸台11的内壁与所述第一燃料头部圆管段100的外壁之间留有间隙，所述辅助基座6和环形凸台11的周向设有与所述第二燃料输送通道上的通孔连通的倾斜通孔600，所述倾斜通孔600的倾斜角度朝向所述燃料入口。
[0039]所述第二燃料圆管段200的内部还设有第一辅助圆管段12和第二辅助圆管段13，所述第二辅助圆管段13包裹在所述第一辅助圆管段12的外部，所述第一辅助圆管段12和第二辅助圆管段13的一端分别与所述环形凸台11的端部对接，所述第一辅助圆管段12和第二辅助圆管段13的另一端分别设有与所述第二燃料圆管段200的内壁连接的第一辅助端壁102和第二辅助端壁103，所述第一辅助端壁102的位置位于所述第一燃料输送管7和第二燃料输送管9分别与所述第二燃料圆管段200连接的位置之间，以便于将所述第一燃料输送管7围在所述第一辅助圆管段12内；所述第二辅助端壁103的位置超过所述第二燃料输送管9与所述第二燃料圆管段200连接的位置，以便于将所述第二燃料输送管9围在所述第二辅助圆管段13内。
[0040]所述第一燃料输送管7与所述第二燃料圆管段200连通，所述第一燃料辅助圆管段与所述第二燃料圆管段200所围成的空间、所述第一燃料输送管7以及与所述第一燃料输送管7连通的第一通槽共同构成所述第二燃料通道；所述第二燃料输送管9穿过所述第一衬套3与所述第二燃料圆管段200连通，所述第一辅助圆管段12的外壁和第二辅助圆管段13的内壁所围成的空间、所述第二燃料输送管9以及与所述第二燃料输送管9连通的第二通槽共同构成所述第三燃料通道。
[0041]本发明还提供一种使用上述技术方案所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴的方法，所述喷嘴设计有全扩散燃烧，扩散预混燃烧和全预混燃烧三种燃烧模式，首先从所述第一空气通道、第二空气通道和第三空气通道分别连续吹入空气，当喷嘴的值班级工作于全扩散燃烧模式时，仅所述第一燃料通道通入燃料；当喷嘴的值班级工作于扩散预混燃烧模式时，所述第一燃料通道和第三燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的值班级工作于全预混燃烧模式时，所述第三燃料通道供入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的主燃级工作于预混燃烧模式时，所述第一燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道根据负荷要求决定是否通入燃料；第一衬套中间扩张段310和第一衬套末尾圆管段320所在的空间内形成燃气和空气的回流区，空气和燃气经过所述回流区之后排进燃气轮机的燃烧区充分燃烧。喷嘴的值班级采用小回流区设计，在不损失值班级对主燃级火焰稳定能力的前提下，降低了值班级对燃烧室总NOx排放贡献的所占比例。
[0042]本发明的工作过程为:在燃气轮机工作于启动阶段时，全部燃料供入值班级，且值班级首先工作于全扩散燃烧模式；随着燃气轮机负荷的增加，燃料依然全部供入值班级，但是在值班级内各子级的分配比例发生变化，值班级燃烧模式也逐渐由全扩散燃烧模式转变至扩散预混燃烧模式；当燃气轮机功率进一步增加，并且直至基本负荷时，主燃级开始工作，同时以预混燃烧模式消耗大部分的燃料，仅有少部分燃料供给至值班级用作火焰稳定，此时值班级可存在三种状态，其一为全扩散燃烧模式，其二为扩散预混燃烧模式，其三为全预混燃烧模式。本发明的值班级在采用扩散预混燃烧模式或全预混燃烧模式时，能够获得极低的NOx排放，可满足未来更严格的NOx排放标准。
[0043]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，包括第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道、第二空气通道、第三燃料通道、第三空气通道、第一燃料输送组件、第二燃料输送组件、第一衬套和第二衬套，所述第一燃料输送组件呈筒状，其两端分别为燃料入口和燃料出口，所述第一燃料输送组件的内部空间形成所述第一燃料通道，所述第二燃料输送组件呈筒状，所述第二燃料输送组件套设在所述第一燃料输送组件的外部，且两者之间留有间隙，所述第二燃料输送组件上靠近所述燃料入口的一端的圆周上设有多个通孔，所述多个通孔和所述间隙共同构成所述第一空气通道，所述第一衬套的一端套装在所述第二燃料输送组件上，所述第一衬套的另一端延伸出所述第二燃料输送组件，且所述第一衬套的内壁与第二燃料输送组件的外壁之间留有间距，所述第二燃料通道和所述第二空气通道设置在所述第一衬套与第二燃料输送组件所围成的空间内，所述第二衬套套装在所述第一衬套上，且所述第二衬套的内壁与所述第一衬套的外壁之间留有间距，所述第三燃料通道和第三空气通道设置在所述第一衬套与第二衬套所围成的空间内。
2.如权利要求1所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第一衬套与第二燃料输送组件所围成的空间内设有绕所述第二燃料输送组件的周向设置的多个一级旋流叶片，所述一级旋流叶片与所述第一衬套的内壁以及第二燃料输送组件的外壁分别连接，所述一级旋流叶片设置在靠近所述第一衬套的一端处，沿所述一级旋流叶片的长度方向设有第一通槽，所述一级旋流叶片的头部设有与所述第一通槽连通的第一燃料输送管，所述第一燃料输送管的外壁上设有多个第一燃料通孔；所述第一衬套与第二衬套所围成的空间内设有绕所述第一衬套的周向设置的多个二级旋流叶片，所述二级旋流叶片与所述第一衬套的外壁以及第二衬套的内壁分别连接，所述二级旋流叶片设置在靠近所述第二衬套的一端处，沿所述二级旋流叶片的长度方向设有第二通槽，所述二级旋流叶片的头部设有与所述第二通槽连通的第二燃料输送管，所述第二燃料输送管的外壁上设有多个第二燃料通孔，所述第二燃料输送管位于所述第一燃料输送管的内侧。
3.如权利要求2所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，多个所述一级旋流叶片之间的间隙形成所述第二空气通道，多个所述二级旋流叶片之间的间隙形成所述第三空气通道。
4.如权利要求3所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第一燃料输送组件包括沿燃料的输送方向依次连接的第一燃料头部圆管段、第一燃料中间扩张段、第一燃料中间圆管段、第一燃料端部扩张段，所述第一燃料端部扩张段的端部设有第一燃烧端壁，所述第一燃烧端壁上设有若干个燃料喷孔，若干个所述燃料喷孔形成所述燃料出口 ； 所述第二燃料输送组件包括顺次连接的第二燃料圆管段和第二燃料端部扩张段，所述第二燃料端部扩张段的端部超出所述第一燃料端部扩张段的端部； 所述第一衬套包括依次连接的第一衬套起始圆管段、第一衬套中间扩张段和第一衬套末尾圆管段。
5.如权利要求4所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第二衬套呈直筒状，所述第二衬套的长度与所述第一衬套的长度相等。
6.如权利要求5所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，还包括喷嘴基座，所述喷嘴基座固定套装在所述第一燃料头部圆管段的位于燃料入口处的端部，所述第二燃料圆管段的一端与所述喷嘴基座的一端对接，所述第二燃料圆管段的外壁圆周上套设有与所述喷嘴基座连接的辅助基座，所述辅助基座呈锥台状，所述辅助基座的大端与所述喷嘴基座的端面连接。
7.如权利要求6所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第二燃料圆管段的内壁上与所述辅助基座对应的位置处设有环形凸台，所述环形凸台的内壁与所述第一燃料头部圆管段的外壁之间留有间隙，所述辅助基座和环形凸台的周向设有与所述第二燃料输送通道上的通孔连通的倾斜通孔，所述倾斜通孔的倾斜角度朝向所述燃料入□。
8.如权利要求7所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第二燃料圆管段的内部还设有第一辅助圆管段和第二辅助圆管段，所述第二辅助圆管段包裹在所述第一辅助圆管段的外部，所述第一辅助圆管段和第二辅助圆管段的一端分别与所述环形凸台的端部对接，所述第一辅助圆管段和第二辅助圆管段的另一端分别设有与所述第二燃料圆管段的内壁连接的第一辅助端壁和第二辅助端壁，所述第一辅助端壁的位置位于所述第一燃料输送管和第二燃料输送管分别与所述第二燃料圆管段连接的位置之间，所述第二辅助端壁的位置超过所述第二燃料输送管与所述第二燃料圆管段连接的位置。
9.如权利要求8所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴，其特征在于，所述第一燃料输送管与所述第二燃料圆管段连通，所述第一辅助圆管段与所述第二燃料圆管段所围成的空间、所述第一燃料输送管以及与所述第一燃料输送管连通的第一通槽共同构成所述第二燃料通道；所述第二燃料输送管穿过所述第一衬套与所述第二燃料圆管段连通，所述第一辅助圆管段的外壁和第二辅助圆管段的内壁所围成的空间、所述第二燃料输送管以及与所述第二燃料输送管连通的第二通槽共同构成所述第三燃料通道。
10.一种使用如权利要求1所述的燃用气态燃料的燃烧室值班级喷嘴的方法，其特征在于，所述喷嘴设计有全扩散燃烧，扩散预混燃烧和全预混燃烧三种燃烧模式，首先从所述第一空气通道、第二空气通道和第三空气通道分别连续吹入空气，当喷嘴的值班级工作于全扩散燃烧模式时，仅所述第一燃料通道通入燃料；当喷嘴的值班级工作于扩散预混燃烧模式时，所述第一燃料通道和第三燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的值班级工作于全预混燃烧模式时，所述第三燃料通道供入燃料，所述第二燃料通道依据负荷要求决定是否通入燃料；当喷嘴的主燃级工作于预混燃烧模式时，所述第一燃料通道通入燃料，所述第二燃料通道根据负荷要求决定是否通入燃料；第一衬套中间扩张段和第一衬套末尾圆管段所在的空间内形成燃气和空气的回流区，空气和燃气经过所述回流区之后排进燃气轮机的燃烧区充分燃烧。
【文档编号】F23R3/38GK104315541SQ201410505958
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】张珊珊, 查筱晨, 谢法 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