一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置制造方法
【專利摘要】一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，屬于燃?xì)廨啓C(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明包括中心燃料通道和外圍環(huán)形空氣通道。外圍軸向環(huán)形空氣通道在中心錐體外部沿軸向布置有一級(jí)空氣旋流裝置，空氣旋流裝置的葉片設(shè)有切口部，起始位置位于葉片吸力側(cè)葉片彎曲角度的變化點(diǎn)，切口部的切面同葉片吸力側(cè)的交線垂直于葉片軸線所在的水平面，且切面的方向沿葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)的切線方向，切口部長(zhǎng)度貫穿至葉片尾部。本發(fā)明可保證空氣通道外周側(cè)的旋流強(qiáng)度，增大空氣通道內(nèi)周側(cè)的氣流速度，匹配噴嘴出口速度分布和燃料空氣的摻混效果，合理控制燃燒區(qū)域，維持燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
【專利說(shuō)明】一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，尤其涉及使用天然氣燃料的燃?xì)廨啓C(jī)低污染燃燒室噴嘴。

【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中，采用傳統(tǒng)燃煤技術(shù)的火力發(fā)電占據(jù)了絕大部分份額。但是這種傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)存在發(fā)電效率低，污染物排放高(尤其是NOx排放)，耗費(fèi)淡水資源多等缺點(diǎn)。以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)作為清潔能源技術(shù)之一，可以在滿足發(fā)電負(fù)荷要求的同時(shí)，有效的降低污染物的排放，這其中燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的設(shè)計(jì)對(duì)于組織燃燒、降低污染物排放尤為重要。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，燃料氣和空氣通過(guò)噴嘴實(shí)現(xiàn)預(yù)混和速度型的改變，在噴嘴出口達(dá)到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空氣混合比例，進(jìn)入燃燒室組織燃燒。當(dāng)前，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的設(shè)計(jì)形式，例如專利CN 100567823C，采用底部帶缺口的空氣旋流葉片，提高空氣通道內(nèi)周側(cè)的速度，匹配噴嘴出口速度型和燃料空氣混合比例。
[0004]但是，由于空氣旋流葉片底部存在缺口，通道內(nèi)周側(cè)的氣流偏轉(zhuǎn)角度小，旋流強(qiáng)度弱，導(dǎo)致這一側(cè)燃料和空氣的摻混效果變差，影響燃燒的組織和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴形式來(lái)組織燃燒和控制污染物排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，使其一方面可保證通道外周側(cè)氣流的旋流強(qiáng)度，同時(shí)將通道內(nèi)周側(cè)氣流方向引導(dǎo)回軸向，增大空氣通道內(nèi)周側(cè)的氣流速度，保證噴嘴出口速度分布合理、燃料空氣摻混均勻。另一方面還能匹配噴嘴出口速度分布、燃料和空氣的摻混效果，合理控制燃燒區(qū)域，維持燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，該空氣旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，其特征在于:空氣旋流裝置的葉片設(shè)有切口部，該切口部的起始位置位于葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)，該切口部的切面同葉片吸力側(cè)的交線垂直于葉片軸線所在的水平面，且切面的方向沿葉片吸力側(cè)彎曲角度的切線方向，切口部長(zhǎng)度貫穿至葉片尾部，切口部徑向深度為葉片高度的20%?95%。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的葉片沿外圍環(huán)形空氣通道均勻布置，葉片個(gè)數(shù)在6?12之間。
[0008]所述的空氣旋流裝置采用中空軸向葉片式結(jié)構(gòu)，并通過(guò)燃料噴射孔與中心燃料通道相連通。
[0009]所述的切口部葉片吸力側(cè)的內(nèi)周側(cè)彎曲角度從α變化至O度。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:①本發(fā)明可保證通道外周側(cè)氣流的旋流強(qiáng)度，同時(shí)將通道內(nèi)周側(cè)氣流方向引導(dǎo)回軸向，將空氣通道內(nèi)周側(cè)的旋流空氣軸向速度增大，減少中心錐體附面層對(duì)噴嘴出口速度型的影響，保證空氣通道內(nèi)周側(cè)速度型和燃料空氣摻混匹配，中心錐體下游不產(chǎn)生回流區(qū)，提高燃燒可靠性。②本發(fā)明的葉片切口部的起始位置、切口長(zhǎng)度、切口徑向深度的調(diào)整能夠?yàn)閲娮炜諝庑餮b置提供更寬的設(shè)計(jì)空間，滿足不同燃料和空氣摻混的需要，能夠改善噴嘴中心錐體至噴嘴出口部分的速度分布。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為布置有空氣旋流裝置的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0012]圖2為圖1的三維結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的空氣旋流裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明的空氣旋流裝置的葉片結(jié)構(gòu)的單個(gè)旋流葉片的三維結(jié)構(gòu)示意圖(表示切口部在葉片吸力面的位置)。
[0015]圖5為本發(fā)明的空氣旋流裝置的葉片結(jié)構(gòu)的單個(gè)旋流葉片三維三維結(jié)構(gòu)示意圖(表示出切口部在壓力面的位置)。
[0016]圖6為本發(fā)明的空氣旋流裝置的葉片結(jié)構(gòu)的單個(gè)旋流葉片俯視圖。
[0017]圖中符號(hào)說(shuō)明如下:1-中心燃料通道；2_外圍環(huán)形空氣通道；3_中心錐體；4_空氣旋流裝置；5_切口部；6_燃料噴射孔；7-葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)；8_交線；9_噴嘴收縮段；10-葉片吸力側(cè)彎曲角度切線；11-葉片吸力側(cè)；12-葉片壓力側(cè)；13_切面；14_水平面。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]圖1、圖2和圖3為布置有空氣旋流裝置的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖，空氣旋流裝置設(shè)置在外圍環(huán)形空氣通道2內(nèi)的中心錐體3的上游，該空氣旋流裝置4采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，最好采用中空軸向葉片式結(jié)構(gòu)，并沿外圍環(huán)形空氣通道2均勻布置，通過(guò)燃料噴射孔6與中心燃料通道I相連通，葉片個(gè)數(shù)一般在6?12之間。
[0020]空氣旋流裝置4的葉片設(shè)有切口部5，起始位置位于葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)7，切口部5的切面13同葉片吸力側(cè)11的交線8垂直于葉片軸線所在的水平面14，且切面13的方向沿葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)7的切線10方向，切口部5長(zhǎng)度貫穿至葉片尾部，切口部5徑向深度為葉片高度的20%?95%。
[0021]空氣旋流裝置4在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)具體的空氣動(dòng)力學(xué)要求和燃料摻混的不同要求，葉片吸力側(cè)彎曲角度α也有所不同。葉片在整體鑄造成型后，通過(guò)切割加工出切口部成為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。葉片整體鑄造時(shí)的模具在不同的葉高方向，彎曲角度均從O增加至α，再?gòu)摩翜p小至O。葉片吸力側(cè)彎曲角度的變化點(diǎn)7為起始位置，切割從起始位置所在的交線8開(kāi)始沿葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)7的切線10方向切割出切面13，切面13同葉片吸力側(cè)11的交線8垂直于葉片軸線所在的水平面14。(參見(jiàn)圖4、圖5和圖6)
[0022]葉片切口部5吸力側(cè)11的內(nèi)周側(cè)彎曲角度從α變化至O度。
[0023]本發(fā)明的工作原理如下:
[0024]天然氣燃料進(jìn)入軸向中心燃料通道1，通過(guò)中心錐體3壁面開(kāi)孔進(jìn)入空氣旋流裝置4的葉片上右側(cè)位置，從葉片兩側(cè)燃料噴射孔6噴出。空氣進(jìn)入外圍軸向環(huán)形空氣通道2，在空氣旋流裝置4前端同燃料進(jìn)行混合，并經(jīng)過(guò)空氣旋流裝置4作用產(chǎn)生旋流，混合效果增強(qiáng)。遠(yuǎn)離中心錐體3的空氣通道外周側(cè)的燃料和空氣混合氣到達(dá)切口部5位置后，保持原有的旋流強(qiáng)度至空氣旋流裝置4出口 ；貼近中心錐體3的空氣通道內(nèi)周側(cè)的燃料和空氣混合氣到達(dá)切口部5位置后，葉片彎曲角度反向，混合氣速度方向偏轉(zhuǎn)回軸向至空氣旋流裝置4出口。空氣通道內(nèi)、外周測(cè)燃料和空氣混合氣在空氣旋流裝置4出口處摻混，經(jīng)過(guò)噴嘴收縮段9直至噴嘴出口。從而形成匹配的噴嘴出口速度分布和燃料空氣摻混效果，保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，該噴嘴中心燃料通道(I)、中心錐體(3)和外圍環(huán)形空氣通道(2)，所述的空氣旋流裝置設(shè)置在外圍環(huán)形空氣通道(2)內(nèi)的中心錐體(3)的上游，該空氣旋流裝置(4)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，其特征在于:空氣旋流裝置(4)的葉片設(shè)有切口部(5)，該切口部的起始位置位于葉片吸力側(cè)葉片彎曲角度α的變化點(diǎn)(7)，切口部(5)的切面(13)同葉片吸力側(cè)(11)的交線⑶垂直于葉片軸線所在的水平面(14)，且切面(13)的方向沿葉片吸力側(cè)彎曲角度變化點(diǎn)(7)的切線(10)方向，切口部(5)長(zhǎng)度貫穿至葉片尾部，切口部(5)徑向深度為葉片高度的20%?95%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，其特征在于:切口部在葉片吸力側(cè)(11)的內(nèi)周側(cè)彎曲角度從α變化至O度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，其特征在于:所述葉片沿外圍環(huán)形空氣通道(2)均勻布置，葉片個(gè)數(shù)在6?12之間。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種設(shè)置在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴中的空氣旋流裝置，其特征在于:空氣旋流裝置(4)采用中空軸向葉片式結(jié)構(gòu)，并通過(guò)燃料噴射孔(6)與中心燃料通道⑴相連通。
【文檔編號(hào)】F23R3/14GK104329688SQ201410589933
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】查筱晨, 張龍, 張珊珊, 劉小龍 申請(qǐng)人:北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司