一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種燃氣輪機燃燒室噴嘴，特別涉及一種帶有引流結(jié)構(gòu)的燃燒室預混合燃料噴嘴，屬于燃氣輪機技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]一種特定的干式低放的燃燒系統(tǒng)包括多個燃燒室以環(huán)形陣列圍繞渦輪轉(zhuǎn)子軸線設置，每個燃燒室將空氣與燃料在燃燒之前進行混合，然后點燃混合物，從而產(chǎn)生高溫高壓的燃燒氣體。用于各種燃燒室的燃料噴射系統(tǒng)由多個燃料噴嘴組成，該燃料噴嘴安裝在該燃燒室上游端的端蓋上。如果燃料與空氣在燃燒之前沒有混合均勻，就會在燃燒室中形成局部熱點。局部熱點可能會增加排放量，并會增大燃燒室內(nèi)的火焰回火到噴嘴中或附著在噴嘴的幾率，從而損壞噴嘴。
[0003]眾所周知，燃氣輪機系統(tǒng)的熱效率通常隨燃氣溫度的升高而提高?，F(xiàn)在已有多種技術(shù)可用來提高運行溫度，并最小化NOx的排放量，以及回火和火焰附著的幾率。通過不斷的改進噴嘴的設計可使燃料和空氣在燃燒之前混合更均勻，從而減少或防止回火或火焰附著。通過增加噴嘴的數(shù)量可一定程度上增加混合的均勻度，但由于噴嘴設置在外圍，空氣從噴嘴外流向中心處會存在一個半徑方向的速度分量，該速度分量會影響空氣在空氣旋流器內(nèi)的流動，導致空氣與燃料混合不均勻?；旌喜痪鶆驎龃驨Ox排放，影響火焰穩(wěn)定性并導致回火/火焰附著。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，本實用新型的目的之一是實現(xiàn)主動調(diào)整進入外圍噴嘴的空氣量，有助于外圍噴嘴和中心噴嘴的空氣分配，改善空氣與燃料的混合效果，從而增強燃燒穩(wěn)定性。
[0005]本實用新型的另一目的是使進入外圍噴嘴的空氣產(chǎn)生小的擾動，讓燃料在小渦尺度混合，有效提高燃料與空氣混合的均勻度。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，所述噴嘴包括懸掛法蘭、外管、內(nèi)管和空氣旋流器；內(nèi)管和外管之間形成燃料氣通道，內(nèi)管內(nèi)部為空氣通道；所述的空氣旋流器設置在外管的外部，并與燃料氣通道相連；其特征在于:所述引流結(jié)構(gòu)設置在懸掛法蘭和空氣旋流器之間，該引流結(jié)構(gòu)包括第一空氣引流板、第二空氣引流板和引流板安裝板；第一空氣引流板和第二空氣引流板的迎風面呈弧形狀；第一空氣引流板和第二空氣引流板的一側(cè)分別嵌套在外管上，且相對于外管的軸線對稱布置；第一空氣引流板和第二空氣引流板的一端通過引流板安裝板安裝在空氣旋流器上，第一空氣引流板和第二空氣引流板的另一端懸空放置；所述第一空氣引流板和第二空氣引流板的迎風面上分別設置有鰭狀導流片，并在每個空氣引流板的迎風面和鰭狀導流片上均設置有擾流結(jié)構(gòu)。
[0008]本實用新型的技術(shù)特征還在于:所述噴嘴還包括支架，所述第一空氣引流板和第二空氣引流板的一端通過支架固定在引流板安裝板上，引流板安裝板固定在空氣旋流器外部靠近燃燒室中心線的一側(cè)。
[0009]本實用新型的另一技術(shù)特征是:所述的第一空氣引流板和第二空氣引流板的背風面布置有加強筋。
[0010]本實用新型所述的第一空氣引流板和第二空氣引流板的背風面均設置有加強筋；所述的擾流結(jié)構(gòu)為凹坑、突起或柱肋結(jié)構(gòu)。
[0011]本實用新型所述的第一空氣引流板和第二空氣引流板的懸空放置的一端通過定位銷和定位銷孔連接在一起。
[0012]本實用新型提供的一種預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，具有以下優(yōu)點:①可有效降低空氣的徑向速度，在空氣進入空氣旋流器之前有較均勻的軸向速度分布，改善空氣與燃料的均勻混合；②增加外圍噴嘴的空氣量，有助于外圍噴嘴和中心噴嘴的空氣分配；③擾流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的小擾動，讓燃料在小渦尺度混合，有效提高燃料與空氣混合的均勻度。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的預混合燃料噴嘴實施例的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)。
[0014]圖2為圖1所示的實施例的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3為圖2所示的實施例的三維局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4a和圖4b分別為圖1所不的第一空氣引流板的迎風面和背風面的三維結(jié)構(gòu)不意圖。
[0017]圖5a和圖5b分別為圖1所示的第二空氣引流板的迎風面和背風面的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1-外管；2_懸掛法蘭；3_第一空氣引流板；4_第二空氣引流板；5-引流板安裝板；6_支架；7_加強筋；8_定位銷；9_定位銷孔；10_空氣旋流器；11_鰭狀導流片；12-擾流結(jié)構(gòu)；14_內(nèi)管；15_波紋管；16_杯套；17_燃料噴射柱；18_燃料噴射孔。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實例用于說明本實用新型，但不用于限制本實用新型的范圍。
[0020]如圖1?圖3所示，本實用新型提供的燃燒室預混合燃料噴嘴包括外管1、懸掛法蘭2、空氣旋流器10、內(nèi)管14、波紋管15、杯套16、燃料噴射柱17、燃料噴射孔18和引流結(jié)構(gòu)，內(nèi)管14和外管I之間形成燃料氣通道，內(nèi)管14內(nèi)部為空氣通道，空氣旋流器設置在外管I的外部，并與燃料氣通道相連；所述引流結(jié)構(gòu)設置在懸掛法蘭2和空氣旋流器10之間，該引流結(jié)構(gòu)包括第一空氣引流板3、第二空氣引流板4和引流板安裝板5 ;第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的迎風面呈弧形狀；第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的一側(cè)為半圓弧，分別嵌套在外管I上，且相對于外管I的軸線對稱布置；第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的一端通過引流板安裝板5安裝在空氣旋流器上，第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的另一端懸空放置。所述第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的迎風面上分別設置有鰭狀導流片11，并在每個空氣引流板的迎風面和鰭狀導流片11上均設置有擾流結(jié)構(gòu)12。本實施例中，所述噴嘴還包括支架6，所述第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的一端通過支架6固定在引流板安裝板5上，引流板安裝板5固定在空氣旋流器外部靠近燃燒室中心線的一側(cè)。
[0021]在第一空氣引流板3和第二空氣引流板4的的迎風面上設置有鰭狀導流片11，該鰭狀導流片可對空氣起到導流作用；在空氣引流板和鰭狀導流片11上均設置有擾流結(jié)構(gòu)12，本實施例中的擾流結(jié)構(gòu)12為凹坑結(jié)構(gòu)，但不限于凹坑，也可為柱肋、突起等，以增大空氣的湍流度，有效降低引流板表面上的附面層的厚度，提高氣流的均勻性，并降低流動阻力；另外擾流結(jié)構(gòu)12產(chǎn)生的小擾動，讓燃料在小渦尺度混合，有效提高燃料與空氣混合的均勻度。
[0022]如圖4a、圖4b、圖5a和圖5b所不，每個空氣引流板的背風面均布置有加強筋7，可顯著增大空氣引流板的剛度，防止工作過程中發(fā)生共振，增強其可靠性。第一空氣引流板3和第二空氣引流板4在遠離支架6的一側(cè)分別布置有定位銷8和定位銷孔9，安裝時將定位銷8插入定位銷孔9中，通過定位銷約束，防止第一空氣引流板與第二空氣引流板錯開，并可方便拆裝。兩個空氣引流板另一端通過螺栓或其它方式固定在空氣旋流器上。
[0023]本實用新型的工作原理如下:空氣經(jīng)過空氣旋流器10產(chǎn)生旋流，空氣從燃料噴嘴外部向上游方向流動，遇到燃燒室端部的端蓋后向中心流動，進入燃料噴嘴，在空氣引流板的作用下，可以有效降低空氣的徑向速度，使空氣在軸向上有較均勻的速度分布，從而改善空氣與燃料的混合。燃料氣從懸掛法蘭2進入燃料氣通道，通過燃料噴射柱17上的燃料噴射孔18噴出，在杯套16與外管I之間的區(qū)域內(nèi)與旋流空氣發(fā)生混合，在下游產(chǎn)生火焰進行燃燒。
【主權(quán)項】
1.一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，所述噴嘴包括懸掛法蘭(2)、外管(1)、內(nèi)管(14)和空氣旋流器(10);內(nèi)管(14)和外管(I)之間形成燃料氣通道，內(nèi)管(14)內(nèi)部為空氣通道；所述的空氣旋流器(10)設置在外管(I)的外部，并與燃料氣通道相連；其特征在于:所述引流結(jié)構(gòu)設置在懸掛法蘭(2)和空氣旋流器(10)之間，該引流結(jié)構(gòu)包括第一空氣引流板(3)、第二空氣引流板(4)和引流板安裝板(5);第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的迎風面呈弧形狀；第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的一側(cè)分別嵌套在外管(I)上，且相對于外管(I)的軸線對稱布置；第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的一端通過引流板安裝板(5)安裝在空氣旋流器上，第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的另一端懸空放置； 所述第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的迎風面上分別設置有鰭狀導流片(11)，并在每個空氣引流板的迎風面和鰭狀導流片(11)上均設置有擾流結(jié)構(gòu)(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述噴嘴還包括支架(6)，所述第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的一端通過支架(6)固定在引流板安裝板(5)上，引流板安裝板(5)固定在空氣旋流器外部靠近燃燒室中心線的一側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的背風面均設置有加強筋(7)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的擾流結(jié)構(gòu)(12)為凹坑、突起或柱肋結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的第一空氣引流板(3)和第二空氣引流板(4)的懸空放置的一端通過定位銷(8)和定位銷孔(9)連接在一起。
【專利摘要】一種燃燒室預混合燃料噴嘴的引流結(jié)構(gòu)，該噴嘴含有懸掛法蘭、外管、內(nèi)管、空氣旋流器和引流結(jié)構(gòu)；引流結(jié)構(gòu)設置在懸掛法蘭和空氣旋流器之間，包括第一空氣引流板、第二空氣引流板和引流板安裝板；空氣引流板的迎風面呈弧形狀，且在迎風面上設置有鰭狀導流片；空氣引流板和鰭狀導流片上均設有擾流結(jié)構(gòu)。兩個空氣引流板分別嵌套在外管上，且相對于外管的軸線對稱布置。第一空氣引流板和第二空氣引流板的一端安裝在空氣旋流器上，其另一端懸空放置。該結(jié)構(gòu)一方面可有效降低空氣旋流器入口的空氣徑向速度，改善該處空氣軸向速度分布，另一方面是空氣產(chǎn)生小的擾動，有助于改善燃料和空氣的混合，從而有效降低NOx排放，防止回火和火焰附著的發(fā)生。
【IPC分類】F23R3-02
【公開號】CN204513455
【申請?zhí)枴緾N201520108468
【發(fā)明人】劉小龍, 張珊珊, 查筱晨, 張龍
【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
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年2月13日