專利名稱：設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣輪機技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種應(yīng)用于燃氣輪機燃燒室的燃燒器。
背景技術(shù)：
公知的燃氣輪機燃燒室的燃燒器，如文獻I [Archer S, Gupta A K. ConfinementEffects on Flow Dynamics in Swirling Flames. ASMEPWR2005-50167]報道的結(jié)構(gòu)在筒狀的燃燒器主體的中心位置配置燃料噴嘴，包圍該燃料噴嘴的外周配置有雙級軸向旋流器。這種燃燒器采用了雙級旋流，以適當分配兩級旋流空氣流量，可以增大整個頭部的空氣流量，拓寬負荷調(diào)節(jié)范圍；但是這種燃燒器的燃料噴嘴出口后沒有漸縮引流結(jié)構(gòu)，燃料與空 氣在快速混合方面的性能欠缺。再如文獻2[Fu Yongqiang, Jeng S M,Tacina R. Characterics of the SwirlingFlow Generated by an Axial Swirler. ASME GT2005-68728]報道的結(jié)構(gòu)筒狀的燃燒器主體的中心位置配置燃料噴嘴，燃料噴嘴的外圍為空氣流路，空氣流路的下游為文丘里管式預(yù)混合段。在文丘里管式預(yù)混合段上游的空氣流路中設(shè)置普通單級軸向旋流器，燃料噴嘴出口端面布置于文丘里管式預(yù)混合段的喉部。該種燃燒器采用了文丘里管式預(yù)混合段，所述文丘里管式預(yù)混合段的漸縮結(jié)構(gòu)可以引導(dǎo)空氣射入燃料，實現(xiàn)燃料與空氣的快速充分混合；但是這種燃燒器的軸向旋流器采用單級旋流結(jié)構(gòu)，單級結(jié)構(gòu)的負荷調(diào)節(jié)范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器，能在相當寬的負荷調(diào)節(jié)范圍內(nèi)實現(xiàn)燃料與空氣的快速充分混合，達到降低燃燒過程中污染物排放目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器，其結(jié)構(gòu)為設(shè)置于筒狀燃燒器主體中心位置的燃料噴嘴；包圍所述燃料噴嘴并與所述燃料噴嘴同軸布置的環(huán)狀的空氣流路；空氣流路下游連接文丘里管式預(yù)混合段；文丘里管式預(yù)混合段上游的空氣流路中設(shè)置有內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)的雙級軸向旋流器；燃料噴嘴出口端面設(shè)置在文丘里管式預(yù)混合段的喉部。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)均為葉片結(jié)構(gòu)。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)的葉片和外周旋流結(jié)構(gòu)的葉片的切向相同或相反。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)均為斜切孔結(jié)構(gòu)。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)的斜切孔和外周旋流結(jié)構(gòu)的斜切孔的切向相同或相反。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)為斜切孔結(jié)構(gòu)，外周旋流結(jié)構(gòu)為葉片結(jié)構(gòu)。所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的斜切孔和葉片的切向相同或相反。
本發(fā)明耦合了文丘里管式預(yù)混合段結(jié)構(gòu)與雙級軸向旋流器結(jié)構(gòu)，其中燃料噴嘴出口端面布置于耦合后的文丘里管式預(yù)混合段的喉部。本發(fā)明采用雙級旋流以適當分配兩級旋流空氣流量，可以增大整個頭部的空氣流量，拓寬負荷調(diào)節(jié)范圍；本發(fā)明設(shè)置文丘里管式預(yù)混合段，其中漸縮段以引導(dǎo)空氣射入燃料，實現(xiàn)燃料與空氣的快速充分混合；漸擴段以適應(yīng)燃料空氣擴散需要。本發(fā)明可以在相當寬的負荷調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，實現(xiàn)燃料與空氣的快速充分混合，達到降低燃燒過程中污染物排放的目的。


圖I是本發(fā)明的原理構(gòu)造圖。圖2是本發(fā)明第一個實施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖3是圖2的右視圖。圖4是本發(fā)明第二個實施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖5是圖4的右視圖。圖6是本發(fā)明第三個實施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖7是圖6的右視圖。圖中1文丘里管式預(yù)混合段；la漸縮段；lb喉部；lc漸擴段；2雙級軸向旋流器；2a內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)；2b外周旋流結(jié)構(gòu)；3空氣流路；4燃料噴嘴。
具體實施例方式本發(fā)明的設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器其原理結(jié)構(gòu)如圖I所示，其具有設(shè)置于筒狀燃燒器主體中心位置的燃料噴嘴4 ；以包圍燃料噴嘴4并與燃料噴嘴4同軸布置的環(huán)狀的空氣流路3 ;空氣流路3下游連接文丘里管式預(yù)混合段I ;文丘里管式預(yù)混合段I上游的空氣流路3中布置雙級軸向旋流器2。本發(fā)明的特征是耦合了文丘里管式預(yù)混合段I與雙級軸向旋流器2，其中燃料噴嘴4出口端面布置于耦合后的文丘里管式預(yù)混合段的喉部lb。以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例一請參閱圖2和圖3，本發(fā)明第一個實施例中，有如下結(jié)構(gòu)筒狀的燃燒器主體的中心位置配置燃料噴嘴4 ;燃料噴嘴4的外圍為空氣流路3，該空氣流路3與所述燃料噴嘴4同軸布置；空氣流路3的下游為文丘里管式預(yù)混合段I ;在文丘里管式預(yù)混合段I上游的空氣流路3中設(shè)置雙級軸向旋流器2 ;雙級軸向旋流器2的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)2a與外周旋流結(jié)構(gòu)2b均采用葉片結(jié)構(gòu)；燃料噴嘴4出口端面布置于文丘里管式預(yù)混合段的喉部lb。
本發(fā)明中的葉片切向可以相同，也可以相反。本實施例和圖2及圖3是以切向相反為例。實施例二請參閱圖4和圖5，本發(fā)明第二個實施例中，有如下結(jié)構(gòu)筒狀的燃燒器主體的中心位置配置燃料噴嘴4 ;燃料噴嘴4的外圍為空氣流路3，該空氣流路3與所述燃料噴嘴4同軸布置；空氣流路3的下游為文丘里管式預(yù)混合段I ;在文丘里管式預(yù)混合段I上游的空氣流路3中設(shè)置雙級軸向旋流器2 ;雙級軸向旋流器2的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)2a與外周旋流結(jié)構(gòu)2b均采用斜切孔結(jié)構(gòu)；燃料噴嘴4出口端面布置于文丘里管式預(yù)混合段的喉部lb。本發(fā)明中的斜切孔切向可以相同，也可以相反。本實施例和圖4及圖5是以切向相反為例。 實施例三請參閱圖6和圖7，本發(fā)明第三個實施例中，有如下結(jié)構(gòu)筒狀的燃燒器主體的中心位置配置燃料噴嘴4 ;燃料噴嘴4的外圍為空氣流路3，該空氣流路3與所述燃料噴嘴4同軸布置；空氣流路3的下游為文丘里管式預(yù)混合段I ;在文丘里管式預(yù)混合段I上游的空氣流路3中設(shè)置雙級軸向旋流器2 ;雙級軸向旋流器2的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)2a采用斜切孔結(jié)構(gòu)，外周旋流結(jié)構(gòu)2b采用葉片結(jié)構(gòu)；燃料噴嘴4出口端面布置于文丘里管式預(yù)混合段的喉部lb。本發(fā)明中的斜切孔和葉片的切向可以相同，也可以相反。本實施例和圖6及圖7是以切向相反為例。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器，包括有 設(shè)置于筒狀燃燒器主體中心位置的燃料噴嘴； 包圍所述燃料噴嘴并與所述燃料噴嘴同軸布置的環(huán)狀的空氣流路； 空氣流路下游連接文丘里管式預(yù)混合段； 文丘里管式預(yù)混合段上游的空氣流路中設(shè)置有內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)的雙級軸向旋流器； 燃料噴嘴出口端面設(shè)置在文丘里管式預(yù)混合段的喉部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)均為葉片結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)的葉片和外周旋流結(jié)構(gòu)的葉片的切向相同或相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)均為斜切孔結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)的斜切孔和外周旋流結(jié)構(gòu)的斜切孔的切向相同或相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)為斜切孔結(jié)構(gòu)，外周旋流結(jié)構(gòu)為葉片結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙旋流燃燒器，其中，雙級軸向旋流器的斜切孔和葉片的切向相同或相反。
全文摘要
一種設(shè)有文丘里管式預(yù)混合段的雙旋流燃燒器，包括有設(shè)置于筒狀燃燒器主體中心位置的燃料噴嘴；包圍所述燃料噴嘴并與所述燃料噴嘴同軸布置的環(huán)狀的空氣流路；空氣流路下游連接文丘里管式預(yù)混合段；文丘里管式預(yù)混合段上游的空氣流路中設(shè)置有內(nèi)周旋流結(jié)構(gòu)和外周旋流結(jié)構(gòu)的雙級軸向旋流器；燃料噴嘴出口端面設(shè)置在文丘里管式預(yù)混合段的喉部。本發(fā)明的雙旋流燃燒器在相當寬的負荷調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)燃料與空氣的快速充分混合，達到降低燃燒過程中污染物排放目的。
文檔編號F23D14/62GK102809156SQ20111014413
公開日2012年12月5日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者孔文俊, 曾青華, 艾育華, 王寶瑞 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所