支板式多燃料-空气预混器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及燃气轮机【技术领域】，公开了一种支板式多燃料-空气预混器，包括：混合气管、第一燃料管、第二燃料管、旋流器和多个导流支板；第二燃料管安装在第一燃料管的中心；旋流器设置在混合气管内；第一燃料管插入混合气管，且穿过旋流器的中心；多个导流支板安装在第一燃料管的外壁；导流支板设有与第一燃料管连通的导流通道；第一燃料管和第二燃料管的一端分别连接外部供气管路，另一端封闭；导流通道内设有内置管道，且内置管道与第二燃料管连通；导流支板设有多个与导流通道连通的第一燃料喷口；内置管道上设有多个与第一燃料喷口一一对应的第二燃料喷口。无需为液态燃料设计通道，充分利用导流支板内部空间，结构简单，空间利用率高。
【专利说明】支板式多燃料-空气预混器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气轮机【技术领域】，特别是涉及一种支板式多燃料-空气预混器。
【背景技术】
[0002]燃气轮机是清洁利用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(NOx)排放的技术是增强燃气轮机市场竞争力的关键。
[0003]ΝΟχ的生成机理主要有以下三种:热力型，燃料型和快速型。对于目前世界的主流燃气轮机来说，NOx的生成以热力型机理为主。目前对于热力型NOx生成来讲，目前最常用的办法是降低燃烧室内火焰的峰值温度。一种方法是在扩散燃烧中加注氮气或水蒸气等稀释剂，但会降低系统的效率并导致设备的结构和控制复杂。另外一种方法是采用贫预混燃烧技术，也即干式低氮燃烧器(DLN)。后者目前是主流技术并在燃气轮机行业广泛应用，美国专利US5259184公开了一种燃气混合器，即为贫预混燃气技术。
[0004]对于贫预混燃烧室来说，预混器的性能至关重要。在预混器中，燃料和空气掺混的均匀程度、混合的快慢直接影响着预混器下游当量比分布和燃烧产物的停留时间，进而决定着是否有自燃和回火，更决定着污染物的生成。目前预混器多采用空心支板式。
[0005]现有技术的燃料空气预混器只能使用于采用一种燃料的燃气轮机场合，无法适用于燃烧多种燃料的燃气轮机，特别是多种燃料中还包含有液态燃料时，需要专门设计一个液态燃料通道，使得预混器的结构复杂且空间使用率低。
实用新型内容
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的是提供一种适用于燃烧多燃料的燃气轮机使用的支板式多燃料-空气预混器。
[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支板式多燃料-空气预混器，包括:混合气管、第一燃料管、第二燃料管、旋流器和多个导流支板；所述第二燃料管安装在所述第一燃料管的中心；所述旋流器设置在所述混合气管内；所述第一燃料管插入所述混合气管，且穿过所述旋流器的中心；多个所述导流支板安装在所述第一燃料管的外壁；所述导流支板设有与所述第一燃料管连通的导流通道；所述第一燃料管和第二燃料管的一端分别连接外部供气管路，另一端封闭；所述导流通道内设有内置管道，且所述内置管道与所述第二燃料管连通；所述导流支板设有多个与导流通道连通的第一燃料喷口 ；所述内置管道上设有多个与所述第一燃料喷口一一对应的第二燃料喷口。
[0010]其中，所述第一燃料喷口与相对应的所述第二燃料喷口的中心线重合。
[0011]优选的，所述第一燃料喷口与导流通道的中心线呈15°?60°的夹角。
[0012]其中，该预混器还包括支撑法兰，所述支撑法兰设有第一燃料进口和第二燃料进口 ；所述第一燃料管和第二燃料管均通过所述支撑法兰与外部供气管路连接。
[0013]其中，所述导流支板的横截面呈翼形或者圆形；所述导流通道设置在所述导流支板的前缘。
[0014]其中，多个所述导流支板沿周向排布在所述第一燃料管的外壁。
[0015]其中，多个所述第一燃料喷口沿所述导流支板的轴向方向呈两排排布；两排所述第一燃料喷口之间呈0°?240°夹角。
[0016]其中，所述导流通道的横截面为圆形；所述导流通道的内径与所述内置管道的外径比值为1.2?6。
[0017]其中，所述第一燃料喷口与所述第二燃料喷口均为圆形，且所述第一燃料喷口的直径为2?50mm。
[0018]优选的，所述第一燃料喷口的直径与所述第二燃料喷口的直径比值为1.5?5。
[0019](三)有益效果
[0020]本实用新型提供的支板式多燃料-空气预混器，无需为液态燃料专门设计通道，充分利用导流支板的内部空间，使得整个结构简单，且空间利用率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型实施例1或2的纵向剖视图；
[0022]图2a为本实用新型实施例1的图1沿A-A方向的剖视图；
[0023]图2b为本实用新型实施例2的图1沿A-A方向的剖视图。
[0024]图中，101:支撑法兰；102:第一燃料进口 ；103:第二燃料进口 ；104:第一燃料管；105:第二燃料管；106:混合气管；107:旋流器；108:内置管道；109:第二燃料喷口 ；110:导流支板；111:导流通道；112:第一燃料喷口。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0026]如图1和2a所示，本实用新型的支板式多燃料-空气预混器，包括:支撑法兰101、混合气管106、第一燃料管104、第二燃料管105、旋流器107和多个导流支板110。第二燃料管105的外径小于第一燃料管104的内径，第二燃料管105安装在第一燃料管104的中心，与第一燃料管104同轴布置。旋流器107设置在混合气管106内；第一燃料管104插入混合气管106，且穿过旋流器107的中心。多个导流支板110安装在第一燃料管104的外壁，位于旋流器107的下游，且沿第一燃料管104的外壁周向排布。导流支板110设有与第一燃料管104连通的导流通道111。第一燃料管104和第二燃料管105的一端分别通过支撑法兰101连接外部供气管路，另一端封闭。在支撑法兰101设有第二燃料进口 103和第一燃料进口 102。第一燃料管104和第二燃料管105均通过支撑法兰101与外部供气管路连接，具体的，支撑法兰101上的第一燃料进口 102 —端与第一燃料管104连通，另一端与外部第一燃料供气管连通；支撑法兰101上的第二燃料进口 103 —端与第二燃料管105连通，另一端与外部第二燃料供气管连通。导流通道111内设有内置管道108，且内置管道108与第二燃料管105连通。导流支板110设有多个与导流通道111连通的第一燃料喷口112;多个第一燃料喷口 112沿导流支板110轴向呈一排布置。内置管道108上设有多个第二燃料喷口 109;第一燃料喷口 112与第二燃料喷口 109—一对应。优选的，第一燃料喷口112与相对应的第二燃料喷口 109的中心线重合。第一燃料喷口 112、第二燃料喷口 109与导流通道111的中心线呈15°?60°的夹角。
[0027]优选的，如图2a所示，导流支板110的横截面呈翼形。导流通道111设置在导流支板110的前缘，即导流通道111设置在靠近导流支板110翼形的根部位置，且沿导流支板110的轴向延伸。当然，导流支板110的横截面也可以为圆形。
[0028]优选的，导流通道111的横截面为圆形。导流通道111的内径与内置管道108的外径比值为1.2?6。
[0029]优选的，第一燃料喷口 112与第二燃料喷口 109均为圆形，且第一燃料喷口 112的直径为2?50_。优选的，第一燃料喷口 112的直径为4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、16mm和20mm。第一燃料喷口 112的直径与第二燃料喷口 109的直径比值为1.5?5。
[0030]实施例2:
[0031]本实施例与实施例1基本相同，所不同之处在于:如图2b所示，本实用新型的多个第一燃料喷口 112沿导流支板110的轴向方向呈两排排布；两排第一燃料喷口 112之间呈0°?240°夹角，且两排第一燃料喷口 112沿导流支板110的中心线对称设置。优选的，两排第一燃料喷口 112之间的夹角呈15°、30。、45。、60。、90。。
[0032]具体实施过程中，当使用气态的第一燃料参与燃烧时，第一燃料供给管的阀门打开，将第一燃料注入第一燃料管104的流到导流通道111与内置管道108间的空腔中，由于第一燃料的压力高于导流支板110外的空气压力，第一燃料从导流支板110的外壁面上的第一燃料喷口 112喷出形成第一燃料射流，或逆向、或成一定角度与旋流器107吹过来的空气进行掺混，为随后的组织燃烧提供条件。在这个过程中，内置管道108内可以有以下三个状态:1)内置管道108内部保持静止，无任何流质；2)内置管道108内部注入高压空气，空气从内置管道108上开设的第二燃料喷口 109喷出，而后射流从第一燃料喷口 112喷出，最后与空气掺混，这个过程中，气态的第一燃料与内外二股气流的相互作用，可迅速且均匀完成混合过程；3)内置管道108中注入第二燃料，依次从第二燃料喷口 109和第一燃料喷口112中喷出，形成混合燃料射流，最后与旋流器107吹出的空气进行掺混，这个过程中，可以通过调节第二燃料的流量和成分，来主动控制燃烧过程中可能存在的振荡燃烧和熄火。
[0033]当使用液态的燃料进行组织燃烧的时候，使用第二燃料管105作为燃料供给通道。第二燃料供给管的阀门打开，第二燃料被第二燃料管105注入到内置管道108的空腔中，由于液态的第二燃料的压力更高，第二燃料射流以极高的速度从第二燃料喷口 109射出，而后穿过导流支板110上的第一燃料喷口 112喷出，形成燃料射流，最后燃料射流或逆向、或成一定角度地与旋流器107提供的空气进行掺混。在这个过程中，导流支板110的导流通道111内有以下二种状态:1)导流通道111内保持静止，无任何流质流动；2)导流通道111内注入高压空气，高压空气压力低于内置管道108内的液态燃料的压力，故导流通道111内的空气以射流的形式从第一燃料喷口 112喷出，这个过程中，高压空气射流以极高的速度在液态燃料射流束的周围穿过第一燃料喷口 112，通过二股射流边界的相互剪切和卷吸作用，可以起到类似空气雾化，增强掺混的效果。
[0034]本实用新型提出的支板式多燃料-空气预混器，将管道内置于导流支板110的导流通道111中，内置管道108中既可以作为气态燃料的通道，又可以作为液态燃料的通道，还可以作为起增强掺混作用的高压空气通道，无需为液态燃料专门设计通道，充分利用导流支板的内部空间，使得整个结构简单，且空间利用率高。
[0035]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种支板式多燃料-空气预混器，包括:混合气管、第一燃料管、第二燃料管、旋流器和多个导流支板；所述第二燃料管安装在所述第一燃料管的中心；所述旋流器设置在所述混合气管内；所述第一燃料管插入所述混合气管，且穿过所述旋流器的中心；多个所述导流支板安装在所述第一燃料管的外壁；所述导流支板设有与所述第一燃料管连通的导流通道；其特征在于，所述第一燃料管和第二燃料管的一端分别连接外部供气管路，另一端封闭；所述导流通道内设有内置管道，且所述内置管道与所述第二燃料管连通；所述导流支板设有多个与导流通道连通的第一燃料喷口 ；所述内置管道上设有多个与所述第一燃料喷口一一对应的第二燃料喷口。
2.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述第一燃料喷口与相对应的所述第二燃料喷口的中心线重合。
3.如权利要求2所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述第一燃料喷口与导流通道的中心线呈15°?60°的夹角。
4.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，该预混器还包括支撑法兰，所述支撑法兰设有第一燃料进口和第二燃料进口 ；所述第一燃料管和第二燃料管均通过所述支撑法兰与外部供气管路连接。
5.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述导流支板的横截面呈翼形或者圆形；所述导流通道设置在所述导流支板的前缘。
6.如权利要求5所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，多个所述导流支板沿周向排布在所述第一燃料管的外壁。
7.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，多个所述第一燃料喷口沿所述导流支板的轴向方向呈两排排布；两排所述第一燃料喷口之间呈0°?240°夹角。
8.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述导流通道的横截面为圆形；所述导流通道的内径与所述内置管道的外径比值为1.2?6。
9.如权利要求1所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述第一燃料喷口与所述第二燃料喷口均为圆形，且所述第一燃料喷口的直径为2?50mm。
10.如权利要求9所述的支板式多燃料-空气预混器，其特征在于，所述第一燃料喷口的直径与所述第二燃料喷口的直径比值为1.5?5。
【文档编号】F23R3/38GK204227462SQ201420447910
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】井文明, 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