一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其技術(shù)特點(diǎn)是在外圍軸向環(huán)形空氣通道內(nèi)沿軸向方向布置兩級(jí)軸向旋流裝置，第一級(jí)旋流裝置固定在中心錐體上，其頂部與噴嘴外壁面間留有間隙；第二級(jí)旋流裝置布置在第一級(jí)軸向旋流裝置的下游，固定在環(huán)形空氣通道的外壁面上，其底部和中心錐體之間留有間隙；兩級(jí)旋流葉片錯(cuò)列布置，第二級(jí)旋流裝置旋流角度應(yīng)大于第一級(jí)旋流裝置旋流角度。本實(shí)用新型可保證空氣通道內(nèi)外周側(cè)的旋流強(qiáng)度，空氣通道內(nèi)周側(cè)旋流強(qiáng)度較弱，可增大氣流的軸向速度；空氣通道外周側(cè)的旋流強(qiáng)度較強(qiáng)，可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】一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴，尤其涉及一種使用天然氣燃料的燃?xì)廨啓C(jī)低污染燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【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)混合和速度型的改變，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，形成穩(wěn)定的流場(chǎng)和燃燒場(chǎng)。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；同時(shí)軸向旋流裝置僅有一級(jí)，燃料氣和空氣的摻混效果有限，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。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，在保證摻混效果的同時(shí)，匹配噴嘴出口的速度分布，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]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，該噴嘴包括中心燃料通道、與該中心燃料通道同軸布置的外圍環(huán)形空氣通道和中心錐體，其特征在于:外圍軸向環(huán)形空氣通道沿軸向方向布置有兩級(jí)旋流裝置，第一級(jí)軸向旋流裝置軸向位置位于外圍軸向環(huán)形空氣通道內(nèi)的前端，并固定在中心錐體上，第一級(jí)軸向旋流裝置頂部和外圍軸向環(huán)形空氣通道外壁面間留有第一級(jí)環(huán)形氣流通道，在第一級(jí)軸向旋流裝置的葉片前端部設(shè)置燃料噴射孔；第二級(jí)軸向旋流裝置位于第一級(jí)軸向旋流裝置的下游，并固定在外圍軸向環(huán)形空氣通道的外壁面上，兩者之間的軸向間距為第一級(jí)軸向旋流裝置葉片長(zhǎng)度的10%?50%，該第二級(jí)軸向旋流裝置底部與中心錐體之間留有第二級(jí)環(huán)形氣流通道。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的第一級(jí)軸向旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，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；第一級(jí)環(huán)形氣流通道徑向間隙為第一級(jí)軸向旋流裝置旋流葉片高度的10%?50%。
[0009]本實(shí)用新型所述的第二級(jí)軸向旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，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；第二級(jí)環(huán)形氣流通道徑向間隙為第二級(jí)軸向旋流裝置旋流葉片高度的10%?50%。
[0010]所述的第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置的葉片旋流方向相同，第二級(jí)軸向旋流裝置旋流角度大于第一級(jí)軸向旋流裝置旋流角度；第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置的葉片錯(cuò)列布置；第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置的葉片錯(cuò)列布置。
[0011]本實(shí)用新型的第一級(jí)軸向旋流裝置燃料噴射孔的孔徑為Φ0.1?0.5。
[0012]本實(shí)用新型所述外圍軸向環(huán)形空氣通道沿氣流方向依次分為直段和收縮段，所述的第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置均布置在所述的直段內(nèi)。
[0013]該實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:
[0014]①本實(shí)用新型的第一級(jí)、第二級(jí)軸向旋流裝置能夠強(qiáng)化燃料氣和空氣的旋流混合，保證噴嘴出口速度分布合理、燃料空氣摻混均勻，進(jìn)而提升燃燒穩(wěn)定性。
[0015]②本實(shí)用新型的第一級(jí)軸向旋流裝置加強(qiáng)了外圍環(huán)形空氣通道內(nèi)周側(cè)的氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，增強(qiáng)燃料氣和空氣的摻混；同時(shí)旋流裝置頂部和噴嘴外壁面間形成的第一級(jí)環(huán)形氣流通道，增大外圍環(huán)形空氣通道外周側(cè)的氣流軸向速度，保證外周側(cè)氣流速度型分布。
[0016]③本實(shí)用新型的第二級(jí)軸向旋流裝置加強(qiáng)了外圍環(huán)形空氣通道外周側(cè)的氣流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，增強(qiáng)燃料氣和空氣的摻混；同時(shí)旋流裝置底部和中心錐體間形成的第二級(jí)環(huán)形氣流通道，增大外圍環(huán)形空氣通道內(nèi)周側(cè)的氣流軸向速度，減少中心錐體附面層對(duì)噴嘴出口速度型的影響，保證中心錐體下游不產(chǎn)生回流區(qū)，提高燃燒可靠性。
[0017]④本實(shí)用新型的第一級(jí)、第二級(jí)軸向旋流裝置軸向前后布置，周向間隔布置，配合燃料噴射孔高度位置的調(diào)整，能夠?yàn)閲娮焯峁└鼘挼脑O(shè)計(jì)空間，滿足不同燃料和空氣摻混的需要，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】
[0018]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖2為軸向兩級(jí)旋流噴嘴的結(jié)構(gòu)三維剖視圖。
[0020]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-第一級(jí)軸向旋流裝置；5_燃料噴射孔；6_第二級(jí)軸向旋流裝置；7_第一級(jí)環(huán)形氣流通道；8-第二級(jí)環(huán)形氣流通道；9_噴嘴收縮段。

【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該噴嘴包括中心燃料通道1、與該中心燃料通道I同軸布置的外圍環(huán)形空氣通道和中心錐體3，外圍軸向環(huán)形空氣通道沿軸向方向布置有兩級(jí)旋流裝置，第一級(jí)軸向旋流裝置4位于外圍軸向環(huán)形空氣通道2內(nèi)的前端，并固定在中心錐體3上，該第一級(jí)軸向旋流裝置頂部和外圍軸向環(huán)形空氣通道2外壁面間留有第一級(jí)環(huán)形氣流通道7，在第一級(jí)軸向旋流裝置的葉片前端部設(shè)置燃料噴射孔5，燃料噴射孔的孔徑大小優(yōu)選為Φ0.1?Φ0.5 ;第一級(jí)軸向旋流裝置4采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，優(yōu)選方案是葉片沿外圍環(huán)形空氣通道2均勻布置，其葉片個(gè)數(shù)在6?12之間。第一級(jí)環(huán)形氣流通道7的徑向間隙一般為第一級(jí)軸向旋流裝置旋流葉片高度的10%?50%。
[0023]第二級(jí)軸向旋流裝置6位于第一級(jí)軸向旋流裝置的下游，并固定在外圍軸向環(huán)形空氣通道2的外壁面上，第二級(jí)軸向旋流裝置與第一級(jí)軸向旋流裝置之間的軸向間距為第一級(jí)軸向旋流裝置葉片長(zhǎng)度的10%?50%，該第二級(jí)軸向旋流裝置底部與中心錐體(3)之間留有第二級(jí)環(huán)形氣流通道8，該第二級(jí)環(huán)形氣流通道的徑向間隙為第二級(jí)軸向旋流裝置6旋流葉片高度的10%?50%為宜。第二級(jí)軸向旋流裝置6采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，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。
[0024]優(yōu)選的，第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置6的葉片旋流方向相同，且第二級(jí)軸向旋流裝置的旋流角度應(yīng)大于第一級(jí)軸向旋流裝置旋流角度；兩者的葉片應(yīng)錯(cuò)列布置。
[0025]外圍軸向環(huán)形空氣通道可以為直段，也可沿氣流方向依次分為直段和收縮段9，當(dāng)外圍軸向環(huán)形空氣通道采用由直段和收縮段構(gòu)成時(shí)，所述的第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置均應(yīng)布置在所述的直段內(nèi)。
[0026]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0027]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)入第一級(jí)軸向旋流裝置4的葉片上游側(cè)位置，從葉片兩側(cè)燃料噴射孔5噴出?？諝膺M(jìn)入外圍軸向環(huán)形空氣通道2，貼近中心錐體3的通道內(nèi)周側(cè)空氣在第一級(jí)軸向旋流裝置4前端同燃料進(jìn)行混合，并經(jīng)過(guò)第一級(jí)軸向旋流裝置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)的空氣保持軸向進(jìn)氣方向通過(guò)第一級(jí)環(huán)形氣流通道7。流過(guò)第一級(jí)軸向旋流裝置4的內(nèi)、外周側(cè)燃料和空氣混合氣，外周側(cè)部分經(jīng)過(guò)第二級(jí)軸向旋流裝置6作用產(chǎn)生相同方向的旋流，混合效果進(jìn)一步增強(qiáng)；內(nèi)周側(cè)部分保持原有氣流方向通過(guò)第二級(jí)環(huán)形氣流通道8，軸向速度得到保持。燃料和空氣混合氣在第二級(jí)軸向旋流裝置6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】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，該噴嘴包括中心燃料通道(I)、與該中心燃料通道(I)同軸布置的外圍環(huán)形空氣通道(2)和中心錐體(3)，其特征在于:外圍軸向環(huán)形空氣通道(2)沿軸向方向布置有兩級(jí)旋流裝置，第一級(jí)軸向旋流裝置(4)位于外圍軸向環(huán)形空氣通道(2)內(nèi)的前端，并固定在中心錐體(3)上，該第一級(jí)軸向旋流裝置頂部和外圍軸向環(huán)形空氣通道(2)外壁面間留有第一級(jí)環(huán)形氣流通道(7)，在第一級(jí)軸向旋流裝置的葉片前端部設(shè)置燃料噴射孔(5);第二級(jí)軸向旋流裝置(6)位于第一級(jí)軸向旋流裝置的下游，并固定在外圍軸向環(huán)形空氣通道(2)的外壁面上，兩者之間的軸向間距為第一級(jí)軸向旋流裝置葉片長(zhǎng)度的10%?50%，該第二級(jí)軸向旋流裝置底部與中心錐體(3)之間留有第二級(jí)環(huán)形氣流通道(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第一級(jí)軸向旋流裝置和第二級(jí)軸向旋流裝置的葉片錯(cuò)列布置。
3.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第一級(jí)軸向旋流裝置(4)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，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所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第一級(jí)環(huán)形氣流通道(7)徑向間隙為第一級(jí)軸向旋流裝置(4)旋流葉片高度的10%?50%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第二級(jí)軸向旋流裝置(6)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，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。
6.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第二級(jí)環(huán)形氣流通道(8)徑向間隙為第二級(jí)軸向旋流裝置(6)旋流葉片高度的10%?50%。
7.如權(quán)利要求1?6任一權(quán)利要求所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第一級(jí)軸向旋流裝置(4)和第二級(jí)軸向旋流裝置(6)的葉片旋流方向相同，第二級(jí)軸向旋流裝置(6)旋流角度大于第一級(jí)軸向旋流裝置(4)旋流角度。
8.如權(quán)利要求1?6任一權(quán)利要求所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:第一級(jí)軸向旋流裝置(4)燃料噴射孔(5)的孔徑為Φ0.1?0.5。
9.如權(quán)利要求1?6任一權(quán)利要求所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向兩級(jí)旋流噴嘴，其特征在于:外圍軸向環(huán)形空氣通道(2)沿氣流方向依次分為直段和收縮段(9)，所述的第一級(jí)軸向旋流裝置(4)和第二級(jí)軸向旋流裝置(6)均布置在所述的直段內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F23R3/38GK204084466SQ201420546168
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】張龍, 張珊珊, 查筱晨 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