[发明专利]一种双油路三气路多旋流空气雾化喷嘴结构

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧领域，是一种减小液态燃料雾化直径、提高燃烧室燃烧效率、减少NOx排放的装置，具体来说是一种应用于燃气轮机燃烧室的双油路三气路空气雾化喷嘴结构。

背景技术

燃油雾化直径对燃气轮机燃烧室的燃烧性能有着至关重要的影响，液体燃料在进入燃气轮机燃烧室燃烧之前要经历先雾化再蒸发的过程，减小液体燃料的雾化直径可以有效减小燃料的蒸发时间及化学反应时间，进而达到增强燃烧室燃烧效率及优化出口温度分布的目的。针对军机上的燃气轮机而言，减小液体燃料雾化直径可以有效缩短燃气轮机燃烧室的轴向长度，增加燃气轮机整机推重比；针对民机上的燃气轮机而言，减小液体燃料雾化直径则可以增强燃烧温度的均匀性，减少NOx排放。

多级旋流空气雾化喷嘴目前广泛的应用于燃气轮机燃烧室液体燃料的雾化。早期空气雾化喷嘴的典型结构是离心喷嘴+多级旋流器：燃油从中心的离心喷嘴中喷出，冲击在文氏管上，形成一个薄的油膜，在文氏管出口边缘上，油膜破碎成条，然后迅速地进入了内外旋向相反的两股旋流的剪切层中雾化。剪切层中，破碎成条的油膜被进一步雾化，形成油雾。近些年来随着人们环保意识的日益增强，燃气轮机的污染物排放以及相关的控制技术越来越受到关注。传统的多级旋流空气雾化喷嘴结构出现了燃油分级技术，燃油从相邻两股旋流空气中的夹缝中喷嘴，其在向下游的流动过程中受到内、外两股旋流空气剪切力的作用，形成比较小的雾化颗粒。这种空气雾化喷嘴的不足之处在于其对加工工艺要求较高，如果由于某些原因造成燃油出口环缝在结构上与喷嘴本体结构不同心，极易造成燃油雾化质量恶化，进而导致温度分布不均匀，燃烧室出口温度分布品质下降。

本发明采用双级燃油直射与三级旋流空气组合的空气雾化喷嘴结构。燃油先从主、副油路在内壁面末端沿周向以一定夹角均匀布置的小孔喷出，在横向气流的作用下形成比较小的雾化颗粒，然后再在内、外两股旋流空气的作用下进一步雾化，形成更细的雾化颗粒。由于小孔加工相对简单，这可以使本发明的空气雾化喷嘴在降低液体燃料雾化直径的同时，大大降低喷嘴结构，避免由于加工工艺问题所造成的燃料空间分布不均。

发明内容

针对现有技术的缺点和不足，本发明的目的是提供一种双油路三气路多旋流空气雾化喷嘴结构，用以减小液体燃料的雾化直径，该结构具有多气路及主、副油路单独控制的特点，通过该结构可以有效减少液体燃料的雾化直径，提高燃烧室燃烧效率，减少NOx排放。

为实现上述技术目的，本发明的空气雾化喷嘴结构主要通过以下技术方案实现：

一种双油路三气路多旋流空气雾化喷嘴结构，所述空气雾化喷嘴包括喷嘴本体，其特征在于，

所述喷嘴本体为双层筒体结构，包括带有环形夹层的外筒体和带有环形夹层的内筒体，所述外筒体的环形夹层构成主油路通道，所述内筒体的环形夹层构成副油路通道，所述外筒体和内筒体在沿轴向的第一端基本平齐，所述内筒体沿轴向的第二端短于所述外筒体沿轴向的第二端；在所述外筒体的靠近其第二端的内壁上沿周向开设至少一排主油路燃料喷射孔，所述主油路燃料喷射孔与所述主油路通道联通；在所述内筒体的靠近其第二端的内壁上沿周向开设至少一排副油路燃料喷射孔，所述副油路燃料喷射孔与所述副油路通道联通；

在所述喷嘴本体的沿轴向的第一端的侧壁上设置有液态燃料供油管，该供油管为双层管路结构，包括同轴布置的内管路和外管路，所述外管路构成主燃油供应管路，所述内管路构成副燃油供应管路，且所述主燃油供应管路与所述主油路通道联通，所述副燃油供应管路与所述副油路通道联通；

所述内筒体的空腔构成一级气流通道，该气流通道包括横截面积逐渐缩小的进口段和横截面积基本保持不变的出口段，并且在该一级气流通道的进口段的第一端设置有一级气路旋流器；所述外筒体和内筒体之间的空腔部分构成二级气流通道，并且在该二级气流通道靠近所述内筒体的第二端的位置上设有二级气路旋流器；所述空气雾化喷嘴还包括一导风罩，该导风罩同轴套设在所述外筒体的第二端，该导风罩包括横截面积基本保持不变的进口段和横截面积逐渐缩小的出口段，该导风罩的出口段基本完全处于所述外筒体的第二端的外侧，所述外筒体和导风罩之间的空腔部分构成三级气流通道，并且在该三级气流通道中设有三级气路旋流器；

在所述外筒体的靠近其第一端的位置处沿周向开设若干径向进气孔，所述主油路通道在该位置处呈现为若干周向分布的扇形燃料通道，这些径向进气孔与扇形燃料通道间隔布置；

所述一级、三级气流通道的气流以轴向直接进入喷嘴，所述二级气流通道的气流通过所述径向进气孔进入喷嘴。