[发明专利]一种可燃烧低热值气体的双燃料喷嘴与旋流器一体化结构

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机的燃料喷射装置。

背景技术

随着全球性的化石燃料的枯竭，寻找石油的可替代性燃料迫在眉睫，随着技术的发展，焦炉气、垃圾填埋气、矿坑瓦斯气等富含不可燃气体的低热值气体燃料逐渐成为燃气轮机可利用的燃料，然而在利用该气体时存在以下问题：1)气体燃料流速较大燃烧场不易组织；2)富含惰性气体燃烧易发生不稳定甚至熄火；3)燃气轮机需要使用液体燃料进行启动。因此，使用低热值气体作为燃机燃料必须对燃气轮机燃烧室进行改造。

喷嘴作为燃烧室内的关键部件，其性能直接影响到燃烧室内流场组织、燃烧效率、熄火极限等问题。同时在使用低热值气体时，燃烧室内存在多种不同的燃烧形式：1)燃烧液体燃油；2)燃烧液体燃油同时回注水蒸汽；3)燃烧液体燃油同时燃烧富含惰性气体的低热值气体燃料；4)燃烧富含惰性气体的低热值气体燃料。

在以往的专利中，一部分是仅可燃烧不同热值的气体燃料的双燃料喷嘴，一部分仅是无旋流器的双燃料喷嘴，而且气体燃料需要经过多个通道进入燃烧室，造成喷嘴结构复杂。而且由于使用富含不可燃气体的低热值气体的流量较大，常规双燃料喷嘴的掺混性能较差，不易组织燃烧。

发明内容

本发明的目的在于提供不改变油路喷嘴和旋流器几何尺寸的情况下，同时满足燃烧液体燃料、回注水蒸汽和燃烧气体燃料，并且在气体燃料流量较大时能够稳定燃烧的同时保证较高的燃烧效率，同时在回注水蒸汽时能够实现低排放的目标的一种可燃烧低热值气体的双燃料喷嘴与旋流器一体化结构。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种可燃烧低热值气体的双燃料喷嘴与旋流器一体化结构，其特征是：包括燃油喷射系统、气体喷射系统、旋流器系统，所述燃油喷射系统包括油路管道、油路垫圈、主油路外壁、油路弹簧、油路旋流器，气体喷射系统包括气路管道、气路外壁，旋流器系统包括旋流器壳体、旋流叶片；油路管道、油路垫圈、油路弹簧、油路旋流器依次相连并全部安装在主油路外壁里，气路管道与气路外壁相连并安装在主油路外壁的外部，气路管道、气路外壁和主油路外壁构成气路通道，气路通道的端部设置一圈旋流叶片，该圈旋流叶片的外部设置旋流器壳体，旋流叶片为空心结构，旋流叶片的尾缘设置叶片尾缘喷射孔，旋流叶片的迎风面设置叶片迎风面喷射孔。

本发明还可以包括：

1、旋流器壳体外壁为直径不变的直管型结构，旋流器壳体内壁为直径逐渐增大的渐扩型结构。

2、旋流叶片的安装角度为35°-55°度，旋流叶片数目为12-15片，叶片尾缘喷射孔和叶片迎风面喷射孔的直径为0.3-0.6mm，其形状为圆孔、方孔、椭圆孔、星型孔；叶片迎风面喷射孔由6-10排组成，排列方式为顺排排列、交错排列、放射状排列，每排为8-14个；叶片尾缘喷射孔为1-2排，每排有5-13个，排列方式为顺排排列或者交错排列。

3、当燃料为燃油时，燃油经过油路管道进入油路旋流器通过旋流器壳体喷射进入燃烧室内进行燃烧，回注水蒸汽时，水蒸汽经过气路通道进入旋流器系统，分别从叶片迎风面喷射孔和叶片尾缘喷射孔经旋流器壳体喷射进入燃烧室；当燃料为气体燃料时，气体燃料经气路通道进入旋流器系统，之后气体燃料分成两路，一路气体燃料经叶片迎风面喷射孔与旋流器壳体内的空气形成对冲喷射，另一路气体燃料经叶片尾缘喷射孔进入燃烧室；当燃料为气体燃料和燃油时，燃油精油路管道进入油路旋流器通过旋流器壳体喷射进入燃烧室内进行燃烧，气体燃料经气路通道进入旋流器系统，之后气体燃料分成两路，一路气体燃料经叶片迎风面喷射孔与旋流器壳体内的空气形成对冲喷射，另一路气体燃料经叶片尾缘喷射孔进入燃烧室。

本发明的优势在于：本发明不改变油路喷嘴和旋流器几何尺寸，可以在对燃烧室改变最小的情况下将燃烧室改造为适用于燃烧富含惰性气体的低热值燃料。通过对双燃料喷嘴和旋流器进行一体化设计，保持不改变油路喷嘴和旋流器的外廓尺寸，将旋流器叶片设计成空心叶片，并在空心旋流叶片上开设气路喷射孔，将气体燃料分为两路，一路加强掺混，强化燃烧效果使燃烧更完全；一路加强旋流效果，增大回流区缩短火焰长度，使燃烧室出口温度场更加均匀。同时气体系统还可以在燃烧液体燃料时回注水蒸汽降低燃烧室温度，从而降低NO_x的排放。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：