[发明专利]分级燃烧室掺混器

说明书

本发明公开了一种分级燃烧室掺混器，所述分级燃烧室掺混器包括筒体、第一掺混管和第二掺混管，筒体上设有掺混管入口，第一掺混管和第二掺混管均位于筒体内，且第一掺混管和第二掺混管均与掺混管入口连通，第一掺混管和第二掺混管沿筒体的轴向间隔分布，第一掺混管和第二掺混管均相对于筒体的轴心偏心设置，且第一掺混管和第二掺混管的偏心方向相反。本发明的分级燃烧室掺混器由于第一掺混管和第二掺混管偏心方向相反，因此二次冷空气进入筒体后产生两种旋向相反的旋流，从而在促进已燃高温气体和二次冷空气快速掺混的同时，两种旋向相反的旋流可互相抵消因旋流而带来的速度不均，确保掺混气体流出筒体时温度场、速度场均较为均匀。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种分级燃烧室掺混器。

背景技术

目前先进燃气轮机燃烧室正朝着高温升、低污染方向不断发展，燃烧室内的燃气温度越高，越有利于效率和功率的提高，然而高温富氧会导致氮氧化合物NOx排放大幅升高。

为此，燃烧室采用轴向分级技术，将燃烧室分为两级，一部分空气、燃料在第一级燃烧室燃烧后形成热燃气，随后热燃气与另一部分空气掺混降温后进入第二级燃烧室，并与第二级燃料喷嘴喷入的燃料混合后进行第二次燃烧，但在相关技术中，掺混器结构复杂、流阻较大，既增加了系统的成本，也会降低燃烧室整体性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种分级燃烧室掺混器，以解决相关技术中掺混器结构复杂、流阻较大的问题。

本发明实施例的分级燃烧室掺混器包括筒体、第一掺混管和第二掺混管，所述筒体上设有掺混管入口，所述第一掺混管和所述第二掺混管均位于所述筒体内，且所述第一掺混管和所述第二掺混管均与所述掺混管入口连通，所述第一掺混管和所述第二掺混管沿所述筒体的轴向间隔分布，所述第一掺混管和所述第二掺混管均相对于所述筒体的轴心偏心设置，且所述第一掺混管和所述第二掺混管的偏心方向相反。

本发明实施例的分级燃烧室掺混器通过第一掺混管和第二掺混管的设置，来自上游燃烧室的已燃高温气体经筒体的一端进入筒体内，来自燃压缸的二次冷空气经掺混管入口进入筒体内，由于第一掺混管和第二掺混管偏心设置且第一掺混管和第二掺混管偏心方向相反，因此二次冷空气进入筒体后将沿筒体的内壁产生两种旋向相反的旋流，从而在促进已燃高温气体和二次冷空气快速掺混的同时，两种旋向相反的旋流可互相抵消因旋流而带来的速度不均，确保掺混气体流出筒体时温度场、速度场均较为均匀。

在一些实施例中，所述第一掺混管为多个，多个所述第一掺混管沿所述筒体的周向间隔分布；所述第二掺混管为多个，多个所述第二掺混管沿所述筒体的周向间隔分布。由此，在这些实施例中，周向间隔分布的第一掺混管和第二掺混管不仅增大了二次冷空气的流量，且使旋流的速度场更为均匀。

在一些实施例中，所述第一掺混管与所述第二掺混管沿所述筒体的周向交错设置。

在一些实施例中，所述筒体具有气体入口和气体出口，所述第一掺混管邻近所述气体入口，所述第二掺混管邻近所述气体出口。

在一些实施例中，所述第一掺混管的半径小于所述筒体半径的四分之一，所述第一掺混管的长度小于所述筒体半径的二分之一，所述第一掺混管的偏心距离小于所述筒体与所述第一掺混管的半径之差；所述第二掺混管的半径小于所述筒体半径的四分之一，所述第二掺混管的长度小于所述筒体半径的二分之一，所述第二掺混管的偏心距离小于所述筒体与所述第二掺混管的半径之差。

在一些实施例中，所述第一掺混管的中心线与所述气体入口之间的距离满足关系式：R1B1(L-R1-2*R2)，且所述第二掺混管的中心线与所述气体入口之间的距离满足关系式：(B1+R1+R2)B2(L-R2)，其中R1为第一掺混管的半径，B1为第一掺混管的中心线与气体入口之间的距离，L为筒体的长度，R2为第二掺混管的半径，B2为第二掺混管的中心线与气体入口之间的距离。