一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴的制作方法
【专利摘要】一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，属于燃气轮机【技术领域】。该喷嘴含有外围径向燃料通道、外围径向环形空气通道、环形轴向燃料通道、中心轴向环形空气通道和中心轴向燃料通道；中心轴向环形空气通道和中心轴向燃料通道组成一体化可拆卸结构。使用时，通过直接安装标准燃料喷嘴；不使用时，可以方便取出，便于使用内窥镜等光学设备对喷嘴内部进行检查，为燃料回火和喷嘴烧蚀提供有效的判断依据；同时为更换喷嘴组件提供便利,可以单独更换中心部件或外围部件,节约维修成本。
【专利说明】一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴，尤其涉及合成气分级燃烧的燃气轮机低污染燃烧室喷嘴。
【背景技术】
[0002]在我国当前的能源结构中，采用传统燃煤技术的火力发电占据了绝大部分份额。但是这种传统的发电技术存在发电效率低，污染物排放高(尤其是顯X排放)，耗费淡水资源多等缺点。整体煤气化联合循环发电系统)作为一种新型“绿色”燃煤技术，为煤的清洁高效利用提供了一种新的途径。叩⑶系统中的燃气轮机，采用气化炉产生的中低热值合成气为燃料，与压气机输送来的高压空气在燃烧室中进行快速混合和燃烧，高温高压的气流经透平做功，进而带动电机发电。这其中燃气轮机燃烧室喷嘴的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。
[0003]燃气轮机燃烧室中，燃料气和空气通过喷嘴实现分级和预混，形成恰当的分级、预混效果，配合合理的速度型进入燃烧室组织燃烧。当前，对燃气轮机燃烧室喷嘴的设计形式，例如会议论文八3腿612010-22256，采用轴向两级供给燃料气，空气从轴向和斜向分两级进入喷嘴，中心采用扩散燃烧，外围采用预混燃烧的燃烧方式达到全工况范围内燃烧稳定和污染物达标的要求。
[0004]但是，由于轴向两级供给燃料气，中心空气通道进气空间狭小，空气引入困难，中心通道设计复杂，喷嘴的内外两级维修和更换需要整体拆卸。因此，仍然需要设计更加合理有效的燃气轮机燃烧室喷嘴结构来简化维修和更换过程，降低成本，并有效的组织燃烧和控制污染物排放。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，中心轴向环形空气通道和中心轴向燃料通道在使用时，可实现从中心燃料通道喷注燃料，匹配中心轴向旋流装置的出口空气旋流，形成合理的速度、掺混分布；不使用时，喷嘴中心的空间方便使用内窥镜等光学设备对喷嘴内部进行检查，为燃料回火和喷嘴烧蚀提供有效的判断依据，为空气动力学设计提供数据支持；另外为更换喷嘴组件提供便利，节约维修成本。
[0006]本实用新型所采用的技术方案如下:一种燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴，该喷嘴包括外围径向燃料通道和外围径向环形空气通道，其特征在于:与外围径向燃料通道连通的环形燃料通道内部的中心通道布置有可拆卸的中心轴向燃料通道和可拆卸的中心轴向环形空气通道。中心轴向环形空气通道内布置有第一级轴向空气旋流装置，环形燃料通道内布置有第一级轴向燃料旋流装置，外围径向环形空气通道进口布置有第一级径向空气旋流装置，中心轴向燃料通道前端开有燃料喷射孔。
[0007]上述技术方案中，所述的中心轴向燃料通道可与标准燃油喷嘴替换，连同中心轴向环形空气通道一起，根据喷嘴需要可拆卸。
[0008]所述的中心轴向燃料通道与中心轴向环形空气通道拆卸后形成中心轴向空气通道。
[0009]所述的第一级轴向燃料旋流装置采用轴向叶片式结构或轴向叶栅式结构，该叶片或叶栅从中心通道外壁面延伸至喷嘴内壁面，且沿环形空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
[0010]所述的第一级径向空气旋流装置采用径向叶片式结构或径向叶栅式结构，沿径向空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
[0011]所述的第二级轴向空气旋流装置布置采用轴向叶片式结构或轴向叶栅式结构，该叶片或叶栅从中心径向燃料通道外壁面延伸至中心通道内壁面，且沿环形空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
[0012]该实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:①本实用新型的中心轴向燃料通道和中心轴向环形空气通道可拆卸，使用时，从中心燃料通道喷注燃料；不使用时，方便使用内窥镜对喷嘴内部进行检查，为燃料回火和喷嘴烧蚀提供有效的判断依据，为空气动力学设计提供数据支持。②本实用新型的中心轴向燃料通道和中心轴向环形空气通道可拆卸，为更换喷嘴组件提供便利，可以单独更换中心部件或外围部件，节约维修成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型提供的一种燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴的结构原理示意图。
[0014]图2为中心轴向环形空气通道和中心轴向燃料通道组成的一体化可拆卸结构示意图。
[0015]图3为拆卸后的燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴的结构原理示意图。
[0016]图4为燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴的三维剖视图。
[0017]图中符号说明如下:
[0018]1-外围径向燃料通道；2-外围径向环形空气通道；3-中心轴向燃料通道；4-中心轴向环形空气通道；5-第一级轴向空气旋流装置；6-第一级径向空气旋流装置；7-第一级轴向燃料旋流装置环形轴向燃料通道；9-燃料喷射孔；10-中心轴向空气通道；11-中心通道安装法兰；12-径向通道安装法兰。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的原理、结构和【具体实施方式】做进一步的说明。
[0020]图1为本实用新型提供的一种燃气轮机燃烧室径向可拆卸喷嘴的结构原理示意图，该喷嘴含有外围径向燃料通道1、外围径向环形空气通道2、环形轴向燃料通道8、中心轴向环形空气通道4和中心轴向燃料通道3 ；外围径向环形空气通道2的进口布置有第一级径向空气旋流装置6，中心轴向环形空气通道4内布置有第一级轴向空气旋流装置5，环形轴向燃料通道8内布置有第一级轴向燃料旋流装置7 ；中心轴向环形空气通道4和中心轴向燃料通道3组成一体化可拆卸结构(参见图2)。
[0021]外围径向燃料通道1的前端与径向通道安装法兰12相连接，供给燃料气。中心轴向燃料通道3的前端固定在中心通道安装法兰11上。第一级轴向空气旋流装置5的下部与中心轴向燃料通道3外壁固定在一起；中心轴向环形空气通道4的外壁与环形轴向燃料通道8的内壁之间采用滑动配合；拆卸中心轴向环形空气通道4和中心轴向燃料通道3后，中心通道安装法兰11采用盲板封严。
[0022]中心轴向燃料通道3前端开有燃料喷射孔9，燃料喷射孔9的孔径为￠0.1?1臟之间，燃料喷射孔9的分布可以根据气体动力学设计调整。
[0023]本实验新型的中心轴向燃料通道3采用标准燃油喷嘴，也可以按照标准燃油喷嘴尺寸自行设计。
[0024]中心轴向环形空气通道4内布置的第一级轴向空气旋流装置5和环形轴向燃料通道8布置的第一级轴向燃料旋流装置7均采用轴向叶片式结构或轴向叶栅式结构，叶片沿环形空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
[0025]外围径向环形空气通道2的进口布置的第一级径向空气旋流装置6采用径向叶片式结构或径向叶栅式结构，叶片沿径向空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
[0026]本实用新型的工作原理如下:
[0027]合成气燃料沿径向方向进入外围径向燃料通道1，通过轴向出口布置的第一级轴向燃料旋流装置7产生旋流到达喷嘴出口。空气一部分进入外围径向环形空气通道2，在第一级径向空气旋流装置6产生旋流后，旋流沿轴向方向至喷嘴出口。空气另一部分从轴向进入喷嘴内部。当使用中心轴向燃料通道3和中心轴向环形空气通道4时，合成气进入中心轴向燃料通道3，空气进入中心轴向环形空气通道4，经过第一级轴向空气旋流装置5产生旋流至喷嘴出口 ；当拆除中心轴向燃料通道3和中心轴向环形空气通道4时，空气沿轴向进入整个中心轴向空气通道10 ；在喷嘴出口，两级空气旋流和一级或两级燃料旋流进行混合，形成匹配的喷嘴出口速度分布和燃料空气掺混效果，保证燃烧的稳定性和良好的出口温度分布。
[0028]该技术方案中，燃料气径向进入，经过一级轴向燃料气旋流装置，改变速度分布。空气一部分从喷嘴外围径向进入，经过径向空气旋流装置产生旋流；另一部分通过喷嘴中心通道进入，经过轴向空气旋流装置产生旋流，在喷嘴出口与燃料旋流发生掺混，匹配喷嘴出口速度分布和燃料空气的掺混效果。由于该技术方案的中心喷嘴可拆卸，使用时，通过直接安装标准燃料喷嘴，可实现从中心通道喷注燃料，匹配中心轴向旋流装置的出口空气旋流，形成合理的速度、掺混分布；不使用时，中心喷嘴的安装空间方便使用内窥镜等光学设备对喷嘴内部进行检查，为燃料回火和喷嘴烧蚀提供有效的判断依据，为空气动力学设计提供数据支持。径向注入燃料气的设计使空气进入到喷嘴中心更容易实现。通过以上方式，可以在保证有效的组织燃烧和控制污染物排放的同时，为更换喷嘴组件提供便利，可以单独更换中心部件或外围部件，节约维修成本。
【权利要求】
1.一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，该喷嘴含有外围径向燃料通道(I)、外围径向环形空气通道(2)、环形轴向燃料通道(8)、中心轴向环形空气通道(4)和中心轴向燃料通道(3);所述的外围径向环形空气通道(2)的进口布置有第一级径向空气旋流装置(6)，中心轴向环形空气通道(4)内布置有第一级轴向空气旋流装置(5)，环形轴向燃料通道(8)内布置有第一级轴向燃料旋流装置(J)，其特征在于:所述的中心轴向环形空气通道(4)和中心轴向燃料通道(3)组成一体化可拆卸结构，其中，所述的中心轴向燃料通道(3)的前端固定在中心通道安装法兰(11)上，所述的第一级轴向空气旋流装置(5)的下部与中心轴向燃料通道(3)外壁固定在一起；中心轴向环形空气通道(4)的外壁与环形轴向燃料通道(8)的内壁之间采用滑动配合。
2.按照权利要求1所述的一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，其特征在于:中心轴向燃料通道(3)前端开有燃料喷射孔(9);所述燃料喷射孔的孔径为Φ0.1?Imm之间。
3.如权利要求1所述的一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，其特征在于:中心轴向燃料通道(3)采用标准燃油喷嘴。
4.如权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，其特征在于:所述中心轴向环形空气通道(4)布置的第一级轴向空气旋流装置(5)采用轴向叶片式结构或轴向叶栅式结构，叶片沿环形空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
5.如权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，其特征在于:所述外围径向环形空气通道(2)的进口布置的第一级径向空气旋流装置(6)采用径向叶片式结构或径向叶栅式结构，叶片沿径向空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
6.如权利要求1、2或3所述的一种燃气轮机径向可拆卸型燃烧室喷嘴，其特征在于:所述环形轴向燃料通道(8)内布置的第一级轴向燃料旋流装置(7)采用轴向叶片式结构或轴向叶栅式结构，叶片沿环形空气通道均匀布置，叶片个数或叶栅通道个数在6?12之间。
【文档编号】F23R3/58GK204254679SQ201420631441
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】查筱晨, 张龙, 张珊珊, 刘小龙 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