[发明专利]强弱旋流匹配的贫预混环形多喷嘴燃烧器及燃气轮机

说明书

本发明提供了一种强弱旋流匹配的贫预混环形多喷嘴燃烧器及燃气轮机，包括：轴向旋流喷嘴、燃料预混器以及预混套筒；所述预混套筒内侧安装所述燃料预混器，所述预混套筒和所述燃料预混器一端安装在燃烧室头部端板上，所述燃料预混器和所述预混套筒之间安装所述轴向旋流喷嘴；所述燃烧室头部端板上安装多个所述轴向旋流喷嘴，相邻所述轴向旋流喷嘴的旋流数不同，相间所述轴向旋流喷嘴的旋流数相同。本发明通过采用强旋流喷嘴和弱旋流喷嘴相间布置，使得喷嘴之间的干涉更加平衡，流动和燃烧状态稳定，从而可以有效地解决部分喷嘴出现扰动时，对整个多喷嘴燃烧器的影响，增强了多喷嘴燃烧器的稳定性。

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室上的多喷嘴燃烧器结构领域，具体地，涉及强弱旋流匹配的贫预混环形多喷嘴燃烧器及燃气轮机。

背景技术

由于多喷嘴燃烧器热负荷高，负荷调节比大，现阶段燃气轮机常采用多个相同旋流数喷嘴布置方式。但由于喷嘴之间的流动以及火焰之间的复杂干涉作用，目前多喷嘴贫预混燃烧器的设计与运行所面临的困难之一就是燃烧稳定性差，其表现就是高幅值的压力脉动，会对燃烧室结构造成损坏。故可以从多个相同旋流数喷嘴之间流动干涉的角度出发解决燃烧稳定性差的问题。

目前，现有技术中(申请号为CN201510117660.2的中国专利，公开了一种燃气轮机低旋流多喷嘴燃烧器结构)，这种中心喷嘴与四周喷嘴旋流方向不同的多喷嘴布置方法，其虽然能够抑制燃烧不稳定性、降低排放，但是在实际应用过程中，由于不同负荷条件下流动和燃烧状态差别较大，现有技术通过调节单个喷嘴的旋向，不足以满足整个运行工况范围的技术要求。

专利文献CN104728866B公开了一种适用于燃气轮机低污染燃烧室的五喷嘴燃烧器结构，该燃烧器采用五个低旋流喷嘴组成，四周喷嘴沿中心喷嘴等距、周向均匀布置，且四周喷嘴的旋流方向相同。中心喷嘴旋流方向与四周喷嘴旋流方向相同或相反。该申请旨在采用气体燃料与空气贫预混燃烧，减少火焰的停留时间，降低火焰温度，达到低排放的目的，未能解决多个相同旋流数喷嘴之间流动干涉的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种强弱旋流匹配的贫预混环形多喷嘴燃烧器及燃气轮机。

根据本发明提供的一种强弱旋流匹配的贫预混环形多喷嘴燃烧器，包括：轴向旋流喷嘴、燃料预混器以及预混套筒；

所述预混套筒内侧安装所述燃料预混器，所述预混套筒和所述燃料预混器一端安装在燃烧室的燃烧室头部端板上，所述燃料预混器和所述预混套筒之间安装所述轴向旋流喷嘴；

所述燃烧室头部端板上安装多个所述轴向旋流喷嘴，相邻所述轴向旋流喷嘴的旋流数不同，相间所述轴向旋流喷嘴的旋流数相同。

优选地，所述轴向旋流喷嘴包括：轴向旋流喷嘴外壁、轴向旋流喷嘴内壁以及轴向旋流叶片；

所述轴向旋流喷嘴外壁内侧设置所述轴向旋流喷嘴内壁，所述轴向旋流喷嘴内壁和所述轴向旋流喷嘴外壁之间安装多个所述轴向旋流叶片；

所述轴向旋流喷嘴内壁和所述轴向旋流喷嘴外壁之间的环形空间通过所述轴向旋流叶片分割为多个轴向环形旋流流道。

优选地，相邻的三个所述轴向旋流喷嘴包括：第一喷嘴、第二喷嘴以及第三喷嘴；

所述第一喷嘴和所述第三喷嘴位于所述第二喷嘴的两侧，所述第二喷嘴的旋流数不等于所述第一喷嘴和所述第三喷嘴的旋流数，所述第一喷嘴和所述第三喷嘴的旋流数相同。

优选地，所述燃料预混器背向所述燃烧室头部端板一端设置燃料预混器入口，所述燃料预混器入口连接燃料源，所述燃料预混器侧壁上设置多排燃料射流孔，所述燃料射流孔连通所述燃料预混器内部空间和所述燃料预混器外部与所述预混套筒之间的空间。