预混燃烧，可以降低污染物排放。
[0031]本发明提供的用于燃气轮机燃烧室中的所述中心体3包括主体段31及尖端段32，所述防回火装置320设置于所述尖端段32上，所述尖端段32 —端与所述主体段31连接，另一端设置有端面，所述端面上设置有能够与所述轴向燃料通道312连通的尖端燃料出口326。需要注意的是:本发明提出了一种尖端燃料出口 326与轴向燃料通道312由正常工作情况下的隔绝到回火状态下的连通之间转化的实现方式，但需要注意的是其他类似转化方式也在本发明的保护范围之内。
[0032]本实施例中所述尖端段32为波纹管323，所述防回火装置320包括第一密封段324及第二密封段325，所述第二密封段325 —端与所述波纹管323固定连接，另一端与所述第一密封段324连接，所述第一密封段324对应于所述尖端燃料出口 326设置。第一密封段324沿竖直方向设置于所述轴向燃料通道312的内壁上，第二密封段325沿轴向燃料通道312的轴向，即左右方向设置于波纹管323上。波纹管323产生的膨胀位移量与波纹管323总长有关。波纹管323越长，回火时第一密封段325与第二密封段325之间的燃料缝327越大。为了保证波纹管323能在回火时产生足够的膨胀，优选的，波纹管323总长度范围为20?200mm。为了保证波纹管323有足够的强度，优选的，波纹管323壁厚范围为0.5 ?3mmο
[0033]所述第二密封段325能够沿所述轴向燃料通道312的轴向移动，使所述第二密封段325与所述第一密封段324之间形成燃料缝327，所述尖端燃料出口 326与所述燃料缝327连通。
[0034]当回火发生时，高温致使波纹管323膨胀，使得尖端燃料出口326与轴向燃料通道312连通，气体燃料从尖端燃料出口 326喷出。由于流经喷嘴的燃料流量是一定的，当一部分气体燃料从尖端燃料出口 326喷出时，旋流器产生的燃料-空气混合物中燃料的浓度将会下降，可燃性降低。另一方面，从尖端燃料出口 326喷出的气体燃料与周围的空气产生扩散燃烧。扩散燃烧的稳定性更好，于是燃烧室的工作模式由预混燃烧转化为扩散燃烧，及时制止回火火焰向头部蔓延。当回火完全消失，燃烧室恢复到正常燃烧工况时，喷嘴尖端段32温度降低，波纹管323收缩至初始形状，此时，尖端燃料出口 326与轴向燃料通道312分离，燃料只从旋流器2上的燃料出口 23喷出，燃烧时的工作模式由扩散燃烧转回污染物排放较低的预混燃烧。通过燃烧室方式的自动切换可以及时阻止回火，并且最大程度地减小扩散燃烧带来的污染物的排放。
[0035]为了防止正常工作条件下火焰在喷嘴尖端段32上附着，所述法兰I上还设置有空气进口 12，所述中心体3内设置有与所述空气进口 12连通的空气通道311，所述端面上设置有与所述空气通道311连通的空气出口 322。来空气由空气进口 12流经空气通道311，在空气出口 322喷出，从而对尖端段32进行清吹。为了保证回火时，清吹空气不影响扩散燃烧，优选的，空气出口 322和尖端燃料出口 326交错布置。
[0036]为了保证回火时预混燃烧到扩散燃烧的顺利切换，优选的，尖端燃料出口 326的总面积为旋流器2上燃料出口 23总面积的20%?50%。燃料-空气混合物可燃条件下当量比的范围一般为0.4?2，预混燃烧设计的燃料-空气混合物当量比一般在0.5左右。尖端燃料出口 326的总面积为旋流器2上燃料出口 23总面积的20%?50%时将旋流器2中燃料-空气混合物当量降到0.4以下的可能性比较大。
[0037]本发明用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴使用时，来自法兰I上燃料进口 11的气体燃料，经过轴向燃料通道312和径向燃料通道22之后在燃料出口 23喷出，并与来自旋流器2上游的空气混合，利用波纹管受热膨胀的原理设计的防回火装置，当发生回火时波纹管323膨胀导致第一密封段324与第二密封段325分离，燃料通过两段之间的燃料缝327流经尖端燃料出口至喷嘴下游，燃烧模式由预混燃烧变为扩散燃烧，这样可以及时阻止火焰向头部蔓延，保护了头部结构。
[0038]综上所述，本发明具有以下优点:本发明提供了一种用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴中的法兰上设置有燃料进口，中心体内设置有与燃料进口连通的轴向燃料通道，旋流器上设置有旋流叶片，旋流叶片上设置有与轴向燃料通道连通的径向燃料通道，径向燃料通道上设置有燃料出口，中心体上设置有防回火装置。本发明提供的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴中设置有防回火装置，燃烧模式由预混燃烧变为扩散燃烧，这样可以及时阻止火焰向头部蔓延，保护了头部结构。燃烧模式改变之后，不会影响燃烧室的继续运行；从而有效降低燃气轮机燃烧室的使用和维护成本；当回火被顺利阻止之后，燃烧模式也恢复为预混燃烧，可以降低污染物排放。
[0039]另外，本发明的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴为了防止正常工作条件下火焰在喷嘴尖端段上附着，法兰上还设置有空气进口，中心体内设置有与空气进口连通的空气通道。
[0040]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:包括法兰(1)、旋流器(2)及中心体(3);所述法兰⑴上设置有燃料进口(11)，所述中心体(3)内设置有与所述燃料进口(11)连通的轴向燃料通道(312)，所述旋流器(2)上设置有旋流叶片(21)，所述旋流叶片(21)上设置有与所述轴向燃料通道(312)连通的径向燃料通道(22)，所述径向燃料通道(22)上设置有燃料出口(23)，所述中心体(3)上设置有防回火装置(320)。
2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述中心体(3)包括主体段(31)及尖端段(32)，所述尖端段(32) —端与所述主体段(31)连接，另一端设置有端面，所述端面上设置有能够与所述轴向燃料通道(312)连通的尖端燃料出口(326)，所述防回火装置(320)设置于所述尖端段(32)上。
3.根据权利要求2所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述尖端段(32)为波纹管(323)，所述防回火装置(320)包括第一密封段(324)及第二密封段(325)，所述第二密封段(325) —端与所述波纹管(323)固定连接，另一端与所述第一密封段(324)连接，所述第一密封段(324)对应于所述尖端燃料出口(326)设置。
4.根据权利要求3所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述第二密封段(325)能够沿所述轴向燃料通道(312)的轴向移动，使所述第二密封段(325)与所述第一密封段(324)之间形成燃料缝(327)，所述尖端燃料出口(326)与所述燃料缝(327)连通。
5.根据权利要求3所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述波纹管(323)的总长度为20?200mm。
6.根据权利要求3所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述波纹管(323)的壁厚为0.5?3mm。
7.根据权利要求2所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述法兰(I)上还设置有空气进口(12)，所述中心体(3)内设置有与所述空气进口(12)连通的空气通道(311)，所述端面上设置有与所述空气通道(311)连通的空气出口(322)。
8.根据权利要求7所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述空气出口(322)与所述尖端燃料出口(326)交错布置。
9.根据权利要求1所述的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴，其特征在于:所述尖端燃料出口(326)的总面积为旋流器(2)上燃料出口(23)总面积的20%?50%。
【专利摘要】本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴。该用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴包括法兰、旋流器及中心体；所述法兰上设置有燃料进口，所述中心体内设置有与所述燃料进口连通的轴向燃料通道，所述旋流器上设置有旋流叶片，所述旋流叶片上设置有与所述轴向燃料通道连通的径向燃料通道，所述径向燃料通道上设置有燃料出口，所述中心体上设置有防回火装置。本发明提供的用于燃气轮机燃烧室的防回火喷嘴中设置有防回火装置，可以及时阻止火焰向头部蔓延，保护了头部结构。从而有效降低燃气轮机燃烧室的使用和维护成本；当回火被顺利阻止之后，燃烧模式也恢复为预混燃烧，可以降低污染物排放。
【IPC分类】F23R3-38
【公开号】CN104696986
【申请号】CN201510088796
【发明人】方子文, 耿杰峰, 吕煊
【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
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月26日