一种燃机进气用喷头矩阵结构及其喷洒方法与流程

本发明涉及燃机用喷头，尤其是一种燃机进气用喷头矩阵结构及其喷洒方法。

背景技术：

1、在秋季干燥季节，燃机尾气排放nox 指标时有超标，大型燃机烟气中的nox最高排放限值为50mg/m3，其主要有两个来源：一种为热力型氮氧化物，另一种为燃料型氮氧化物。燃气轮机机组正常运行过程中，氮氧化物一般不会超过排放限值，但是部分情况下，氮氧化物排放量并不稳定，数值变化较大，甚至会出现超标情况。在环保压力越来越大的今天，污染物排放超标将直接影响机组的安全稳定运行。

2、为了降低氮氧化物的排放量，通常在燃机进气时采用雾化喷嘴对进气加湿减少氮氧化物的排放，例如中国专利号cn113062799a公开一种燃气轮机加湿减排装置及其控制方法，将雾化室设计为扇形结构，并在雾化室顶棚上固定若干组弧形供水管和相配合的雾化喷头，当气体进入时，扇形雾化室使得通过弧形侧壁进入室内的气体在室内形成稳定的气体流向且室内空气流速自外至内依次增大，加速雾化颗粒在气体内的蒸发、融合；各弧形供水支管上的雾化喷头的工作压力自气体流动方向依次增大，使得自气体流动方向雾化喷头的喷雾粒度依次减小，使得气体流动过程中被逐级雾化，精确地控制雾化参数、节约雾化用水的同时可改善雾化效果，由此对燃机的进气加湿减少氮氧化物排放。但是，由于雾化喷头设计在顶棚处，喷雾落下时极易受到进气气流的影响，导致上层喷雾向后吹去，因此能达到下层的喷雾较为稀少，这就造成了下层进气无法有效进行加湿减排，无疑是降低了处理进气处理效果。

3、为了避免上述问题，中国专利号cn218177325u公开了一种燃气轮机氮氧化物降低排放装置，虽然技术方案中并未给出雾化喷头的具体设置方式，但从附图可以看出，其主要是将雾化喷头竖向排列，即沿着进气的纵截面排布，这样可以保证上下层均有一定量的喷雾喷出，与气体融合处理。但是仅仅采用纵截面排布的方式，虽然一定程度上可以避免上下层喷雾分布不均的缺陷，但是气流流速方向与雾化喷头所在面相互垂直，加上进气流速大，最先进入的气流将喷雾向后方吹开，导致后进入的气流不能够与喷雾有效接触，且这种单层竖向单一化排布方式会随着气体流速的增加，喷雾处理效果逐渐减弱。

技术实现思路

1、本发明目的就是为了解决现有燃机进气风速大、喷雾处理效果差的问题，提供了一种燃机进气用喷头矩阵结构，不仅可以对气流进行干扰和分散，降低气流对喷雾的不良影响，而且还可以提高喷雾处理效果，利于对氮氧化物的吸收与排除。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种燃机进气用喷头矩阵结构，包括设于扇形雾化室内的扇形孔板，扇形孔板竖向设置且其上设有正六边形结构的进气孔道，进气孔道的孔径由靠近扇形雾化室的弧形侧壁一侧向远离扇形雾化室的弧形侧壁一侧逐渐减小；

4、进气孔道在扇形孔板上呈蜂巢矩阵结构排布，且相邻进气孔道之间设有孔板空腔，使扇形孔板上的孔板空腔形成蜂巢网状结构，孔板空腔内预设喷雾管道，相邻的三个进气孔道相交处设有一个雾化喷头，其包括相互配合的喷头主体和设于喷头主体喷射端的自动旋转装置，喷头主体连于扇形孔板上且其与孔板空腔内的喷雾管道相连，以用于为喷头供液；

5、雾化喷头设于扇形孔板远离弧形外壁的一侧且雾化喷头的喷射端朝向亦与弧形外壁所在一侧的方向相反，以用于避免正对气流影响喷头寿命和喷洒效果。

6、进一步地，所述进气孔道内设有凸起的扰流板，扰流板由进气孔道的进气口一端起呈螺旋状分布在进气孔道的内壁上，且靠近进气孔道的出气口一端时扰流板形成六股分散开的分流板，每个分流板的末端设于正六边形结构的一条边上。

7、进一步地，所述分流板包括相连的圆弧段和切口段，圆弧段的一端朝向扰流板设置、另一端与切口段平滑相切，圆弧段的圆心设于所在正六边形结构的侧面中线上，切口段的末端出气方向平行于正六边形结构的棱边设置，分流板与扰流板与进气孔道一体成型。

8、进一步地，所述雾化喷头的喷头主体包括相连的输送管和喷雾嘴，输送管的一端与扇形孔板相连且其管腔与喷雾管道相通，喷雾嘴的一端伸出喷头主体且其外套设有自动旋转装置，自动旋转装置为圆柱体管状结构，其一侧设有凹陷的安装槽，安装槽的底面中部设有喷嘴穿孔，喷嘴穿孔与分散仓相连，安装槽、喷嘴穿孔和分散仓与圆柱体管状结构处于同一轴线上，喷雾嘴伸入安装槽内并穿过喷嘴穿孔向内进入分散仓，安装槽的内壁与喷头主体之间通过轴承一相连，喷嘴穿孔的内壁与喷雾嘴之间通过轴承二相连，伸入分散仓的喷雾嘴上设有一个倾斜的喷射口，喷射口朝向分散仓靠近输送管的一侧设置，分散仓的外壁上设有一组分散口。

9、进一步地，所述安装槽的直径大于喷嘴穿孔的直径，喷嘴穿孔的直径小于分散仓的直径，喷头主体的前端嵌于安装槽内且喷嘴穿孔正好卡在喷头主体与喷雾嘴的连接处，分散仓靠近输送管的一侧设有三角凹槽，且喷射口的轴线延长线正好交于三角凹槽的槽底，以用于向槽底喷射水流后带动自动旋转装置转动。

10、进一步地，所述喷嘴穿孔与喷雾嘴之间设有密封环，以用于隔绝分散仓内的液体。

11、进一步地，所述输送管上设有孔板流量计和截止阀，以用于控制喷头启闭。

12、进一步地，所述扇形孔板的弧度与扇形雾化室的弧形侧壁弧度相同且每排扇形孔板与扇形雾化室的弧形侧壁之间形成同心扇形环。

13、进一步地，所述进气孔道的轴线与燃机进气方向相同，扇形孔板垂直于燃机进气方向设置。

14、为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种燃机进气用喷头矩阵结构的喷洒方法，具体步骤如下，包括：

15、（1）气体由扇形雾化室的弧形外壁进入室内，经过第一层扇形孔板的进气孔道，进气孔道干扰气体流速和流向，使其趋向于稳定；

16、（2）进入进气孔道内的气体在扰流板的作用下形成一股旋流，当靠近进气孔道的出气口时，旋流在分流板的作用下形成六股分散的气流，由正六边形结构的六条边吹出；

17、（3）扇形孔板内侧的雾化喷头喷出喷雾，带有高压气体的液体由喷雾嘴的喷射口向自动旋转装置的分散仓射去，带动自动旋转装置绕着雾化喷头高速转动，且带有高压气体的液体充满分散仓并由分散仓侧壁的分散口射出，在转动中喷出与分散的气流相互融合；

18、（4）经过第一层扇形孔板处理后的气体继续沿着扇形雾化室向后至第二层扇形孔板，处理方式与第一层扇形孔板相同，重复循环，以此完成对气体的减排处理。

19、与现有技术相比，本发明的技术方案的优点具体在于：

20、（1）本发明在燃机进气口采用喷雾加湿，在燃机燃烧中抑制氮氧化物的生成，扇形孔板采用竖向排列，避免了上下层气体与喷雾融合不均的现象，提高喷雾处理效果，利于对氮氧化物的吸收与排除；

21、（2）本发明中，当每股气流吹出孔道时，至少被扇形孔板上的两个雾化喷头共同处理，且相比于整体气流的流量而言，分散的气流流量较少，小流量的气体与多组喷雾相互作用，处理效果更佳；

22、（3）本发明在雾化喷头前增设自动旋转装置，无需额外动力，仅靠高压水对仓体的冲击带动整个装置旋转，从而保证喷雾在高速旋转中喷出，不仅增加了喷雾的喷速和射程，提高了喷雾可接触的气流量，同时还大大提升了喷雾的分散度，使其更加均匀，提高喷雾与气体的接触面积。