[实用新型]燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，特别提供一种燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴。

背景技术

在我国当前的能源结构中，采用传统燃煤技术的火力发电占据了绝大部分份额。但是这种传统的发电技术存在发电效率低，污染物排放高(尤其是NO_x排放)，耗费淡水资源多等缺点。以天然气为燃料的燃气轮机发电技术作为清洁能源技术之一，可以在满足发电负荷要求的同时，有效的降低污染物的排放，这其中燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

燃气轮机燃烧室中，燃料气和空气通过喷嘴实现预混合和速度型的改变，在喷嘴出口达到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空气混合比例，进入燃烧室组织燃烧，形成稳定的流场和燃烧场。当前，对燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴的设计形式，例如专利CN100567823C，采用底部带缺口的空气旋流叶片，提高空气通道内周侧的速度，匹配喷嘴出口速度型和燃料空气混合比例。

但是，由于空气旋流叶片底部存在缺口，通道内周侧的气流偏转角度小，旋流强度弱，导致这一侧燃料和空气的掺混效果变差；同时燃料气在空心叶片两侧开孔喷注，燃料气和空气的掺混距离较短，并增加了叶片加工的难度，影响燃烧的组织和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴形式来组织燃烧和控制污染物排放。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是解决现有燃气轮机的空气旋流叶片旋流强度弱，燃料和空气的掺混效果差，影响燃烧的组织和污染物的生成的问题。

(二)技术方案

本实用新型提供的一种燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴，包括喷嘴外壁以及插设在所述喷嘴外壁中的燃料注入体；所述燃料注入体的内部设有中心燃料通道，在所述燃料注入体的径向方向上设有多个与所述中心燃料通道相通的燃料喷射管，每个所述燃料喷射管的侧壁均设有燃料喷射孔，燃料气喷射管顶部和喷嘴外壁之间设有第一级环形气流通道；在进气方向上，所述燃料喷射管的后方的喷嘴外壁的内壁上设有轴向旋流装置，轴向旋流装与燃料注入体之间设有第二级环形气流通道。

优选的，所述轴向旋流装置包括多个圆周布设的旋流叶片。

优选的，所述第二级环形气流通道的宽度为所述旋流叶片长度的10％～50％。

优选的，所述旋流叶片的数量为6～12个。

优选的，多个所述旋流叶片与多个所述燃料喷射管在轴向上相对交错设置。

优选的，所述第一级环形气流通道的宽度为所述燃料喷射管的高度的10％～50％。

优选的，所述燃料喷射管与所述喷嘴外壁的开口之间的距离为燃料喷射管的长度的50％～100％。

优选的，所述燃料喷射管与所述轴向旋流装置之间的距离为所述燃料喷射管的长度的50％～100％。

优选的，在进气方向上，并位于所述轴向旋流装置的后方的所述燃烧室具有径向收缩段。

优选的，所述燃料注入体插入到所述喷嘴外壁的一端为锥形。

(三)有益效果

本实用新型提供的一种燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴，该技术方案沿轴向方向依次布置燃料喷射管和轴向旋流装置，燃料喷射管顶部设有燃料喷射孔，其与喷嘴外壁内壁间设有第一级环形气流通道；轴向旋流装置固定在喷嘴外壁面上，轴向旋流装置与燃料注入体间有第二级环形气流通道，轴向旋流装置沿圆周均匀布置。通过燃料喷射管和轴向旋流装置的共同作用，保证燃料喷射出口处流体速度分布合理、燃料空气掺混均匀，合理控制燃烧区域，维持燃烧室内部流场结构，从而保证燃烧的稳定性和良好的出口温度分布。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴的示意图；

图2为本实用新型实施例的一种燃气轮机燃烧室轴向旋流喷嘴的立体剖视图。

附图标记：1、中心燃料通道；2、环形空气通道；3、燃料注入体；4、燃料喷射管；5、轴向旋流装置；6、燃料喷射孔；7、喷嘴外壁；8、第一级环形气流通道；9、第二级环形气流通道；10、混合气环形气流通道；11、径向收缩段；12、空气进气通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。