一種燃料空氣混合器及燃氣輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及動力裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料空氣混合器及燃氣輪機，具體涉及了一種采用對沖射流的燃料空氣混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著能源緊缺及全世界對環(huán)境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室排放和燃燒效率的要求越來越嚴格，一般要求燃氣輪機在50%及以上負荷區(qū)間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。為了達到低排放的目的，預(yù)混燃燒技術(shù)被廣泛采用。因此，需要能夠?qū)崿F(xiàn)燃料與空氣預(yù)先混合的裝置，即燃料空氣混合器，并在混合器出口處形成混合均勻及有一定速度型的燃料空氣混合氣，進而進入火焰筒內(nèi)參與燃燒。
[0003]由于從燃料空氣混合器噴射出的燃料在燃燒室內(nèi)以預(yù)混火焰的方式燃燒，為達到極低的污染排放，火焰工作在可燃邊界附近，加上混合器噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，火焰的穩(wěn)定是比較困難的，現(xiàn)有技術(shù)中解決方法通常是中心體軸向長度小于燃料空氣混合器外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣體從環(huán)形預(yù)混通道流出時先向中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域擴張，在中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域形成回流區(qū)，然后進入火焰筒內(nèi)在火焰筒內(nèi)進一步擴張，進而在火焰筒內(nèi)形成較大的回流區(qū)域，用于火焰的穩(wěn)定，但這兩個回流區(qū)域易受火焰筒內(nèi)其他氣流的影響作用，使得火焰存在不能穩(wěn)定或穩(wěn)定性差的風(fēng)險。
[0004]為了提高火焰的穩(wěn)定性，現(xiàn)有專利文獻(CN1704574)中，采用了在混合器出口中心體附近制造與主流流動方向相反的撞擊空氣流動，形成再循環(huán)渦流，減少了噴射到回流區(qū)中的空氣量，從而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰穩(wěn)定性。而這種混合器內(nèi)層擋板等結(jié)構(gòu)加工連接等較為復(fù)雜，且不易于維修更換，并且再循環(huán)渦流并不容易控制，有可能難以解決穩(wěn)火的問題。
[0005]因此，針對以上不足，需要一種有助于提高火焰的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單，不受空間限制的燃料空氣混合器及燃氣輪機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種燃料空氣混合器及燃氣輪機，該燃料空氣混合器可實現(xiàn)有助于提高火焰的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)簡單，而且不受空間的限制。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種燃料空氣混合器，其包括中心體、環(huán)形壁和旋流裝置，所述環(huán)形壁同軸設(shè)置在中心體的外圍，在環(huán)形壁與中心體之間形成混合通道，所述旋流裝置位于混合通道上且靠近中心體的前端；所述中心體的末端設(shè)置有中心體頭部端壁，所述環(huán)形壁的末端設(shè)置有環(huán)形壁端壁，所述中心體頭部端壁與環(huán)形壁端壁之間通過對沖管腔環(huán)壁圍設(shè)成對沖管腔，所述對沖管腔環(huán)壁上設(shè)有與所述混合通道連通的對沖氣流孔。
[0010]其中，所述對沖管腔環(huán)壁上至少開設(shè)一對對沖氣流孔，且每一對中的對沖氣流孔的軸心線相同。
[0011]其中，所述對沖氣流孔為直孔，所述對沖氣流孔的孔形為圓形或橢圓形或矩形。
[0012]其中，所述中心體頭部端壁上設(shè)有中心體頭部端壁噴射孔，所述環(huán)形壁端壁上設(shè)有環(huán)形壁端壁噴射孔。
[0013]其中，所述中心體頭部端壁噴射孔與環(huán)形壁端壁噴射孔為直孔或斜孔。
[0014]其中，所述中心體頭部端壁的直徑不小于中心體的直徑。
[0015]其中，所述中心體頭部端壁的軸向位置處在環(huán)形壁的軸向范圍內(nèi)。
[0016]其中，所述旋流裝置包括沿中心體周向設(shè)置的旋流葉片，所述旋流葉片上設(shè)置有燃料孔，所述中心體上設(shè)有與燃料孔連通的燃料通道。
[0017]本發(fā)明還提供一種燃氣輪機，其包括所述的燃料空氣混合器。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果:本發(fā)明提供一種燃料空氣混合器，從對沖射流孔噴射出的燃料空氣混合氣具有較大的動量，成對的對沖射流在互相沖擊后，實現(xiàn)進一步提高燃料空氣混合物的混合均勻性；而且，在受限的物理空間內(nèi)，還會在對沖射流孔上游的區(qū)域及對沖射流孔之間的周向區(qū)域形成局部回流區(qū)，從而有助于提高火焰的穩(wěn)定性；該燃料空氣混合器結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，并且不受燃燒室其他部件的限制，沒有匹配等冋題。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例燃料空氣混合器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例燃料空氣混合器的立體示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明實施例燃料空氣混合器的使用狀態(tài)圖。
[0023]其中，1:中心體；2:環(huán)形壁；3:旋流裝置；4:中心體頭部端壁；5:中心體頭部端壁噴射孔；6:對沖管腔；7:環(huán)形壁端壁；8:對沖管腔環(huán)壁；9:對沖氣流孔；10:環(huán)形壁端壁噴射孔；11:旋流葉片；12:燃料孔；13:燃料通道；14:對沖氣流；15:對沖腔內(nèi)回流區(qū)；16:混合通道。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0026]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0027]如圖1-3所示，本實施例所述的燃料空氣混合器，其包括中心體1、環(huán)形壁2和旋流裝置3，環(huán)形壁2同軸設(shè)置在中心體I的外圍，在環(huán)形壁2與中心體I之間形成混合通道16。旋流裝置3位于混合通道16上且靠近中心體I的前端，即，位于中心體I與環(huán)形壁2之間，用于形成旋流；中心體I的末端設(shè)置有中心體頭部端壁4，相應(yīng)的，環(huán)形壁2的末端設(shè)置有環(huán)形壁端壁7。而且，中心體頭部端壁4與環(huán)形壁端壁7之間通過對沖管腔環(huán)壁8圍設(shè)成對沖管腔6，也就是說，對沖管腔環(huán)壁8位于中心體頭部端壁4與環(huán)形壁端壁7之間。形成的對沖管腔6為一端敞口狀的腔室結(jié)構(gòu)，其形狀并不局限于某種特定形式。在對沖管腔環(huán)壁8上設(shè)有與混合通道16連通的對沖氣流孔9。
[0028]使用時，從對沖射流孔9噴射出的燃料空氣混合氣具有較大的動量，成對的對沖射流在互相沖擊后，可進一步提高燃料空氣混合物的混合均勻性；而且，在受限的物理空間內(nèi)，還會在對沖射流孔9上游的區(qū)域及對沖射流孔9之間的周向區(qū)域形成局部回流區(qū)，有助于提高火焰的穩(wěn)定性。
[0029]如圖