一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，涉及燃氣輪機預(yù)混燃燒的燃燒室用的噴嘴。該預(yù)混合噴嘴包括旋流器，中心體和混合段。旋流器的前端設(shè)置有空氣進口，在旋流器的旋流葉片上設(shè)置有氣體燃料出口和氣體燃料通道，中心體上設(shè)置有氣體燃料進口，該氣體燃料進口與氣體燃料通道相連通，并在混合段內(nèi)壁面上至少布置一排具有光滑表面的擾流器。所述的擾流器位于中心體的下游，呈凸起狀結(jié)構(gòu)。本實用新型通過在中心體下游引入擾流器，有效地加強了混合效果，從而起到了穩(wěn)定燃燒、降低污染物排放的作用。
【專利說明】一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種燃氣輪機預(yù)混燃燒的燃燒室用的噴嘴，屬于燃氣輪機燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【背景技術(shù)】
[0002]由于環(huán)境保護的要求越來越嚴格，在近年來燃氣輪機燃燒器中越來越多地使用預(yù)混燃燒的方式來降低污染物的排放。通過將燃料與空氣預(yù)先混合為均相的可燃混合物，使得其燃燒方式由傳統(tǒng)的擴散燃燒轉(zhuǎn)化為預(yù)混燃燒，從而能夠降低燃燒室內(nèi)的峰值溫度，進而可以降低氮氧化物(NOx)的排放。
[0003]為了達到較低的污染物排放水平，離開噴嘴進入到火焰筒的反應(yīng)區(qū)域的燃料和空氣的混合物必須非常均勻。如果在流場中存在燃料-空氣混合強度顯著高于平均值的區(qū)域，那么這些區(qū)域中的燃燒產(chǎn)物的溫度將高于平均溫度；而高溫時產(chǎn)生氮氧化物(NOx)是一個非常重要的原因。如果在流場中存在燃料-空氣混合強度顯著低于平均值的區(qū)域，那么這些區(qū)域中的燃燒產(chǎn)物的溫度將低于平均溫度，這些區(qū)域可能會發(fā)生猝熄或者燃燒不完全，從而增大一氧化碳(CO)和未燃燒烴(UHC)的排放。所以，提高燃料-空氣混合強度是預(yù)混合噴嘴要解決的重要問題。
[0004]預(yù)混燃燒燃燒室多采用旋流混合技術(shù)來實現(xiàn)燃料與空氣的良好混合，這種旋流混合技術(shù)通過在混合段上游設(shè)置多個葉片結(jié)構(gòu)從而給氣流施加一定的切向動量，由此產(chǎn)生的湍流擾動使得燃料與空氣能夠在下游空間實現(xiàn)快速并且均勻的混合效果。通常認為，旋流強度越大，越能夠?qū)崿F(xiàn)均勻混合。但是旋流強度太高容易導(dǎo)致燃燒穩(wěn)定性下降。在燃燒穩(wěn)定性的限制下，一般預(yù)混合噴嘴的旋流角度不會超過40°。對于燃料從旋流葉片上噴出的噴嘴結(jié)構(gòu)，燃料容易在旋流葉片附近聚集，旋流強度往往不足以保證燃料和空氣的充分混合。因而，燃料-空氣的混合性能存在改進空間。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，旨在加強混合效果，從而穩(wěn)定燃燒、降低污染物排放。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，該預(yù)混合噴嘴包括旋流器，中心體和混合段，在所述旋流器的前端設(shè)置有空氣進口，在旋流器的旋流葉片上設(shè)置有氣體燃料出口和氣體燃料通道，在中心體上設(shè)置有氣體燃料進口，氣體燃料進口與氣體燃料通道相連通，其特征在于:在混合段內(nèi)壁面上至少布置一排具有光滑表面的擾流器。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的擾流器位于中心體的下游。該擾流器呈凸起狀結(jié)構(gòu)；所述凸起狀結(jié)構(gòu)為連續(xù)的圓環(huán)凸起狀或離散的凸起狀；所述的離散的凸起狀沿周向均勻分布，且個數(shù)優(yōu)選等于旋流葉片的個數(shù)。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:本實用新型在基本不改變噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過在中心體下游的混合段內(nèi)壁面上布置擾流器，可以對旋流空氣進行一定的壓縮與擾動，有效地加強了混合效果，從而起到了穩(wěn)定燃燒、降低污染物排放的作用。同時，本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，易于制造和成本低等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型提供的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0010]圖2為圖1中A-A截面示意圖。
[0011]圖3為預(yù)混合噴嘴立體剖面示意圖。
[0012]圖4為本實用新型的另一個實施例。
[0013]圖5為圖4中B-B截面示意圖。
[0014]圖中符號說明如下:1_旋流器；11_空氣進口 ；12_旋流葉片；121_氣體燃料通道；122-氣體燃料出口 ；13_旋流器外壁；2_中心體；21_氣體燃料進口 ；3_混合段；4_擾流器。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實施方式】做進一步的說明。
[0016]圖1為本實用新型提供的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該預(yù)混合噴嘴包括旋流器1、中心體2和混合段3，其中，在旋流器I的前端設(shè)置有空氣進口 11，在旋流葉片12上設(shè)置有氣體燃料出口 122和氣體燃料通道121，在中心體2上設(shè)置有氣體燃料進口 21，氣體燃料進口 21與氣體燃料通道121相連通。來自氣體燃料進口21的氣體燃料通過氣體燃料通道121，在氣體燃料出口 122噴出，與來空氣進口 11的空氣在混合段3內(nèi)發(fā)生混合。由于燃料從旋流葉片12的表面噴出且旋流葉片12的旋流強度有限，在混合段3內(nèi)會出現(xiàn)燃料與空氣混合不均勻的情況。在靠近混合段3內(nèi)壁面區(qū)域，由于邊界層的影響，這種混合不均勻的情況更加嚴重。
[0017]為了在加強燃料與空氣混合效果的同時盡量不增加噴嘴結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，本實用新型在混合段內(nèi)壁面上至少布置一排擾流器4 ;該擾流器優(yōu)選布置在中心體下游的混合段3的內(nèi)壁面上；所述擾流器呈凸起狀結(jié)構(gòu)，凸起狀結(jié)構(gòu)可為連續(xù)的圓環(huán)凸起狀，沿周向連續(xù)分布(參見圖2);或為離散的凸起狀；若采用離散的凸起狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)沿周向離散均勻分布，且個數(shù)優(yōu)選等于旋流葉片的個數(shù)(參見圖4、圖5所示)。將擾流器4離散化布置的優(yōu)點在于可以用較少的材料達到同樣的混合效果，同時減少對原有設(shè)計流場的破壞。擾流器4可對不均勻混合區(qū)的流場進行壓縮與干擾，從而促進了燃料與空氣的混合。另外，擾流器4應(yīng)具有光滑的表面，以防止空氣分離。引入擾流器4之后，混合段3內(nèi)燃料與空氣的混合會得到較大的改善。
[0018]擾流器4可以直接焊接到混合段3內(nèi)壁面上或者作為混合段3外殼的一部分。這樣，在基本不改變噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改善了噴嘴的混合性能，從而起到降低污染物排放的作用。
[0019]本實用新型所述的中心體可以采用漸縮型中心體，也可以采用其他類型的中心體。所述的旋流器可以是軸向旋流器，也可以是徑向旋流器。
【權(quán)利要求】
1.一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，該預(yù)混合噴嘴包括旋流器(1)，中心體(2)和混合段(3)，在所述旋流器(I)的前端設(shè)置有空氣進口(11)，在旋流器的旋流葉片(12)上設(shè)置有氣體燃料出口(122)和氣體燃料通道(121)，在中心體(2)上設(shè)置有氣體燃料進口(21)，氣體燃料進口(21)與氣體燃料通道(121)相連通，其特征在于:在混合段(3)內(nèi)壁面上至少布置一排具有光滑表面的擾流器(4)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，其特征在于:所述的擾流器(4)位于中心體(2)的下游。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，其特征在于:所述的擾流器(4)呈凸起狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，其特征在于:所述的呈凸起狀結(jié)構(gòu)為連續(xù)的圓環(huán)凸起狀或離散的凸起狀。
5.如權(quán)利要求4所述的一種燃氣輪機用的預(yù)混合噴嘴，其特征在于:所述的離散的凸起狀沿周向均勻分布，且個數(shù)等于旋流葉片(12)的個數(shù)。
【文檔編號】F23R3/38GK204006119SQ201420378455
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】方子文, 張珊珊, 查筱晨 申請人:北京華清燃氣輪機與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司