本發(fā)明涉及機械設備領域，尤其涉及一種燃氣輪機。

背景技術：

目前排放低濃度氮氧化物的燃燒室主要采用燃油分級和貧油預混預蒸發(fā)相結合的技術，燃燒分為主燃級和預燃級，其中，預燃級占少量燃料，為擴散燃燒，起到穩(wěn)定的點火源的作用，點燃主燃級使其穩(wěn)定燃燒，主燃級占大部分燃料，為貧燃預混燃燒，燃燒溫度低，有利于降低氮氧化物的排放。現(xiàn)有的燃氣輪機中由兩根燃料管道分別給主燃級和預燃級供應燃料，燃料的輸送量需要分別控制，結構和控制系統(tǒng)復雜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種燃氣輪機，主燃級和預燃級的燃料從一個燃料管進入，不用分別控制，簡化了燃燒室的結構以及燃料控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種燃氣輪機，包括機匣以及設置在所述機匣內的預混燃燒裝置和火焰筒，其中，

所述預混燃燒裝置包括燃料噴射器，所述燃料噴射器上設有多個預燃級燃料噴孔以及圍繞所述多個預燃級燃料噴孔的多個主燃級燃料噴孔，且所述多個預燃級燃料噴孔的個數(shù)小于所述多個主燃級燃料噴孔的個數(shù)；

所述多個預燃級燃料噴孔與所述火焰筒連通；

所述預混燃燒裝置還包括旋流器，所述旋流器的進風口與所述機匣上的進風口連通，所述多個主燃級燃料噴孔通過所述旋流器與所述火焰筒連通。

上述實施例中，燃料進入燃料噴射器后大部分由主燃級燃料噴孔射出，為主燃級提供燃料，一小部分由預燃級燃料噴孔射出，為預燃級提供燃料，主燃級和預燃級通過燃料噴射器實現(xiàn)了燃料的分配，簡化了燃燒室的結構以及燃料控制系統(tǒng)。

具體設置時，所述多個預燃級燃料噴孔與所述多個主燃級燃料噴孔的個數(shù)比介于1:3～1:10之間，如預燃級燃料噴孔的個數(shù)與主燃級燃料噴孔的個數(shù)比為1:3、1:6、1:8、1:10，設置合理的比例關系有助于主燃級燃料的充分燃燒。

在一個具體的實施例中，所述燃料噴射器包括進料管以及與所述進料管連通的主燃級燃料噴頭，還包括與所述主燃級燃料噴頭連通的預燃級燃料噴頭；所述多個主燃級燃料噴孔設置在所述主燃級燃料噴頭上，所述多個預燃級燃料噴孔設置在所述預燃級燃料噴頭上。

優(yōu)選的，所述多個主燃級燃料噴孔繞所述主燃級燃料噴頭的軸線圍成圓形。

優(yōu)選的，所述多個預燃級燃料噴孔繞所述預燃級燃料噴頭的軸線圍成圓形。

優(yōu)選的，每個預燃級燃料噴孔的軸線與所述預燃級燃料噴頭的軸線之間具有設定的夾角。這樣設置使得預燃級燃料以發(fā)散的形式經預燃級燃料噴頭射出，增大了預燃級火焰與混合氣的接觸面積，有助于混合氣的充分燃燒。

優(yōu)選的，所述夾角介于30°～60°之間，如每個預燃級燃料噴孔的軸線與預燃級燃料噴頭的軸線之間的夾角取30°、45°、60°。

具體設置時，所述旋流器包括套裝在所述預燃級燃料噴頭上的套筒以及設置在所述套筒上并與所述主燃級燃料噴頭平行的底板，所述套筒與所述火焰筒連通；

還包括設置在所述底板與所述主燃級燃料噴頭之間的多個葉片，所述多個葉片傾斜設置并圍成圓形，且相鄰的兩個葉片之間至少有一個主燃級燃料噴孔。

優(yōu)選的，所述相鄰的兩個葉片之間有一個主燃級燃料噴孔。

優(yōu)選的，所述套筒與所述預燃級燃料噴頭設置有預燃級燃料噴孔的一端平齊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的燃氣輪機的剖面圖；

圖2為圖1中預混燃燒裝置的剖面圖；

圖3為圖1中預混燃燒裝置的半剖圖；

圖4為圖3中燃料噴射器的結構示意圖；

圖5為圖3中旋流器的結構示意圖。

附圖標記：

10-機匣

20-燃料噴射器21-進料管

22-主燃級燃料噴頭221-主燃級燃料噴孔

23-預燃級燃料噴頭231-預燃級燃料噴孔

30-旋流器31-套筒32-底板33-葉片

40-火焰筒

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供了一種燃氣輪機，該燃氣輪機包括機匣以及設置在機匣內的預混燃燒裝置和火焰筒，其中，

預混燃燒裝置包括燃料噴射器，燃料噴射器上設有多個預燃級燃料噴孔以及圍繞多個預燃級燃料噴孔的多個主燃級燃料噴孔，且多個預燃級燃料噴孔的個數(shù)小于多個主燃級燃料噴孔的個數(shù)；

多個預燃級燃料噴孔與火焰筒連通；

預混燃燒裝置還包括旋流器，旋流器的進風口與機匣上的進風口連通，多個主燃級燃料噴孔通過旋流器與火焰筒連通。

上述實施例中，燃料噴射器通過預燃級燃料噴射孔為預燃級提供燃料，預燃級占少量燃料，預燃級燃料進入火焰筒后與空氣邊擴散混合邊燃料，形成穩(wěn)定的火焰；燃料噴射器通過主燃級燃料噴射孔為主燃級提供燃料，主燃級占大部分燃料，主燃級燃料與空氣在旋流器中充分混合形成混合氣，混合氣進入火焰筒后被預燃級火焰點燃；主燃級和預燃級共用一個燃料噴射器進行燃料的分配，簡化了燃燒室的結構和燃料控制系統(tǒng)。

為了更加清楚的了解本發(fā)明實施例提供的燃氣輪機的結構，現(xiàn)結合附圖進行詳細的描述。

如圖1所示，該燃氣輪機包括機匣10以及設置在機匣10內的預混燃燒裝置和火焰筒40，機匣10上設有通風口，高壓空氣由通風口進入機匣10內為燃料的燃燒提供充足的氧氣。為了降低氮氧化物的排放，燃料在火焰筒40中的燃燒分為主燃級和預燃級，主燃級和預燃級所需的燃料分別由預混燃燒裝置供應，其中，預燃級采用擴散燃燒的組織型式，預燃級燃料進入火焰筒40后與空氣邊擴散混合邊燃燒，形成穩(wěn)定的火焰；主燃級采用預混燃燒的組織型式，燃料與空氣混合均勻后進入火焰筒40，在預燃級火焰的引燃下進行燃燒。預燃級占少量燃料，主燃級占大部分燃料，本實施例中預燃級和主燃級共用一個燃料管進行燃料的分配，簡化了燃燒室的結構以及整個燃料控制系統(tǒng)。

一并參考圖1、圖2，該預混燃燒裝置包括燃料噴射器20以及旋流器30，其中，燃料噴射器20上設有多個預燃級燃料噴孔231以及圍繞多個預燃級燃料噴孔231的多個主燃級燃料噴孔221，且預燃級燃料噴孔231的個數(shù)小于主燃級燃料噴孔221的個數(shù)，具體的，預燃級燃料噴孔231與主燃級燃料噴孔221的個數(shù)比介于1:3～1:10之間，如預燃級燃料噴孔231的個數(shù)與主燃級燃料噴孔221的個數(shù)比為1:3、1:6、1:8、1:10，設置合理的比例關系有助于主燃級燃料的充分燃燒。具體連接時，預燃級燃料噴孔231與火焰筒40連通，燃料由預燃級燃料噴孔231射出后直接進入火焰筒40，與火焰筒40中的空氣邊擴散混合邊燃料，形成穩(wěn)定的火焰；主燃級燃料噴孔221通過旋流器30與火焰筒40連通，其中，旋流器30的進風口與機匣10上的進風口連通，主燃級燃料由主燃級燃料噴孔221射出后在旋流器30中與空氣形成均勻的混合氣，混合氣進入火焰筒40后被預燃級火焰引燃。

在一個具體的實施例中，燃料噴射器20包括進料管21以及與進料管21連通的主燃級燃料噴頭22，如4圖所示，主燃級燃料噴頭22呈盤形，且主燃級燃料噴頭22的軸線與進料管21的軸線重合；主燃級燃料噴孔221設置在主燃級燃料噴頭22上，并繞主燃級燃料噴頭22的軸線圍成圓形。具體的，主燃級燃料噴孔221可沿圓周均勻分布16～24個，如4圖所示，主燃級燃料噴頭22上沿圓周均勻分布有22個主燃級燃料噴孔221，且主燃級燃料噴孔221的軸線與主燃級燃料噴頭22的軸線平行設置，另外，還可以根據(jù)主燃級燃料噴孔221的數(shù)量以及主燃級燃料噴頭22的大小，設置成一圈、兩圈或多圈。

繼續(xù)參考圖4，燃料噴射器20還包括與主燃級燃料噴頭22連通的預燃級燃料噴頭23，預燃級燃料噴頭23呈圓柱形，且預燃級燃料噴頭23的軸線與主燃級燃料噴頭22的軸線重合；預燃級燃料噴孔231設置在預燃級燃料噴頭23上，并繞預燃級燃料噴頭23的軸線圍成圓形，圖3中，預燃級燃料噴孔231的軸線與預燃級燃料噴頭23的軸線之間具有設定的夾角，這樣設置使得預燃級燃料以發(fā)散的形式經預燃級燃料噴頭23射出，增大了預燃級火焰與混合氣的接觸面積，有助于混合氣的充分燃燒。具體的，預燃級燃料噴孔231可沿圓周均勻分布3～6個，如圖4所示，預燃級燃料噴頭23上沿圓周均勻分布有6個預燃級燃料噴孔231；預燃級燃料噴孔231的軸線與預燃級燃料噴頭23的軸線之間的夾角介于30°～60°之間，如每個預燃級燃料噴孔231的軸線與預燃級燃料噴頭23的軸線之間的夾角取30°、45°、60°。

上述實施例中，進料管21、主燃級燃料噴頭22、預燃級燃料噴頭23依次連通且軸線相互重合，主燃級燃料噴頭22的直徑大于預燃級燃料噴頭23的直徑，預燃級燃料噴頭23的直徑與進料管21的直徑相等；預燃級燃料噴頭23與火焰筒40連通，燃料由預燃級燃料噴孔231射出后直接進入火焰筒40，主燃級燃料噴頭22通過旋流器30與火焰筒40連通，主燃級燃料由主燃級燃料噴孔221射出后在旋流器30中與空氣混合形成均勻的混合氣。

一并參考圖3、圖5，旋流器30包括套裝在預燃級燃料噴頭23上的套筒31以及設置在套筒31上并與主燃級燃料噴頭22平行的底板32，還包括設置在底板32與主燃級燃料噴頭22之間的多個葉片33，多個葉片33傾斜設置并圍成圓形。具體的，如圖5所示，底板32呈環(huán)形，底板32與套筒31為一體結構，葉片33垂直于底板32，并與底板32的徑向方向呈一定的夾角，高速流動的空氣通過葉片33后形成逆時針方向或順時針方向的旋流。具體連接時，套筒31與預燃級燃料噴頭23同軸設置，并與預燃級燃料噴頭23之間形成空腔，且套筒31與預燃級燃料噴頭23設置有預燃級燃料噴孔231的一端平齊；套筒31一端與底板32連接，底板32上的葉片33與主燃級燃料噴頭22焊接連接，且相鄰的兩個葉片33之間至少有一個主燃級燃料噴孔221，套筒31另一端與火焰筒40連通，火焰筒40在連接處的截面面積逐漸變大，這使得混合氣在旋流器30噴出后由于截面面積的增加，流速降低，有助于混合氣的充分燃燒。

在一個具體的實施例中，如圖5所示，底板32上設有22個葉片33，葉片33沿逆時針方向圍成圓形，且相鄰的兩個葉片33之間有一個主燃級燃料噴孔221，高壓空氣由機匣10上的進風口進入后，高速流動的空氣在葉片33間形成逆時針方向的旋流，主燃級燃料由葉片33間的主燃級燃料噴孔221射出后，被流動的空氣旋流剪切破碎，形成混合氣，并由套筒31進入火焰筒40內，混合氣在旋流器30出口形成高速旋轉射流，由于空氣的粘性作用，旋轉擴張氣流帶走火焰筒40中心氣體，在射流中心形成低壓區(qū)，保證預燃級火焰的穩(wěn)定燃燒，并且軸向逆壓梯度的存在使高溫煙氣回流至低壓區(qū)，不斷點燃來流混合物，保證燃料燃燒完全。

由上述實施例中，主燃級燃料噴頭22和預燃級燃料噴頭23設置在進料管21上，實現(xiàn)了主燃級和預燃級燃料的共同控制，簡化了燃燒室的結構以及整個燃料控制系統(tǒng)；主燃級燃料噴頭22和預燃級燃料噴頭23分別采用在同一圓周上設置多個噴孔的多點噴射方式，有助于燃料的充分燃燒。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。