燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴。該結(jié)構(gòu)包括噴嘴外壁以及插設(shè)在噴嘴外壁中的燃料注入體；燃料注入體的內(nèi)部設(shè)有中心燃料通道，在燃料注入體的徑向方向上設(shè)有多個(gè)與中心燃料通道相通的燃料噴射管，每個(gè)燃料噴射管的側(cè)壁均設(shè)有燃料噴射孔，燃料氣噴射管頂部和噴嘴外壁之間形成有第一級環(huán)形氣流通道；在進(jìn)氣方向上，燃料噴射管的后方的噴嘴外壁的內(nèi)壁上設(shè)有軸向旋流裝置，軸向旋流裝與燃料注入體之間形有成第二級環(huán)形氣流通道。通過燃料噴射管和軸向旋流裝置的共同作用，保證燃料噴射出口處流體速度分布合理、燃料空氣摻混均勻，合理控制燃燒區(qū)域，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
【專利說明】燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴。

【背景技術(shù)】
[0002]在我國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中，采用傳統(tǒng)燃煤技術(shù)的火力發(fā)電占據(jù)了絕大部分份額。但是這種傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)存在發(fā)電效率低，污染物排放高(尤其是NOx排放)，耗費(fèi)淡水資源多等缺點(diǎn)。以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)作為清潔能源技術(shù)之一，可以在滿足發(fā)電負(fù)荷要求的同時(shí)，有效的降低污染物的排放，這其中燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴的設(shè)計(jì)對于組織燃燒、降低污染物排放尤為重要。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，燃料氣和空氣通過噴嘴實(shí)現(xiàn)預(yù)混合和速度型的改變，在噴嘴出口達(dá)到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空氣混合比例，進(jìn)入燃燒室組織燃燒，形成穩(wěn)定的流場和燃燒場。當(dāng)前，對燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴的設(shè)計(jì)形式，例如專利CN100567823C，采用底部帶缺口的空氣旋流葉片，提高空氣通道內(nèi)周側(cè)的速度，匹配噴嘴出口速度型和燃料空氣混合比例。
[0004]但是，由于空氣旋流葉片底部存在缺口，通道內(nèi)周側(cè)的氣流偏轉(zhuǎn)角度小，旋流強(qiáng)度弱，導(dǎo)致這一側(cè)燃料和空氣的摻混效果變差；同時(shí)燃料氣在空心葉片兩側(cè)開孔噴注，燃料氣和空氣的摻混距離較短，并增加了葉片加工的難度，影響燃燒的組織和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴形式來組織燃燒和控制污染物排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)的空氣旋流葉片旋流強(qiáng)度弱，燃料和空氣的摻混效果差，影響燃燒的組織和污染物的生成的問題。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，包括噴嘴外壁以及插設(shè)在所述噴嘴外壁中的燃料注入體；所述燃料注入體的內(nèi)部設(shè)有中心燃料通道，在所述燃料注入體的徑向方向上設(shè)有多個(gè)與所述中心燃料通道相通的燃料噴射管，每個(gè)所述燃料噴射管的側(cè)壁均設(shè)有燃料噴射孔，燃料氣噴射管頂部和噴嘴外壁之間設(shè)有第一級環(huán)形氣流通道；在進(jìn)氣方向上，所述燃料噴射管的后方的噴嘴外壁的內(nèi)壁上設(shè)有軸向旋流裝置，軸向旋流裝與燃料注入體之間設(shè)有第二級環(huán)形氣流通道。
[0009]優(yōu)選的，所述軸向旋流裝置包括多個(gè)圓周布設(shè)的旋流葉片。
[0010]優(yōu)選的，所述第二級環(huán)形氣流通道的寬度為所述旋流葉片長度的10%?50%。
[0011]優(yōu)選的，所述旋流葉片的數(shù)量為6?12個(gè)。
[0012]優(yōu)選的，多個(gè)所述旋流葉片與多個(gè)所述燃料噴射管在軸向上相對交錯(cuò)設(shè)置。
[0013]優(yōu)選的，所述第一級環(huán)形氣流通道的寬度為所述燃料噴射管的高度的10%? 50%。
[0014]優(yōu)選的，所述燃料噴射管與所述噴嘴外壁的開口之間的距離為燃料噴射管的長度的 50%?100%。
[0015]優(yōu)選的，所述燃料噴射管與所述軸向旋流裝置之間的距離為所述燃料噴射管的長度的50%?100%。
[0016]優(yōu)選的，在進(jìn)氣方向上，并位于所述軸向旋流裝置的后方的所述燃燒室具有徑向收縮段。
[0017]優(yōu)選的，所述燃料注入體插入到所述噴嘴外壁的一端為錐形。
[0018](三)有益效果
[0019]本發(fā)明提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，該技術(shù)方案沿軸向方向依次布置燃料噴射管和軸向旋流裝置，燃料噴射管頂部設(shè)有燃料噴射孔，其與噴嘴外壁內(nèi)壁間設(shè)有第一級環(huán)形氣流通道；軸向旋流裝置固定在噴嘴外壁面上，軸向旋流裝置與燃料注入體間有第二級環(huán)形氣流通道，軸向旋流裝置沿圓周均勻布置。通過燃料噴射管和軸向旋流裝置的共同作用，保證燃料噴射出口處流體速度分布合理、燃料空氣摻混均勻，合理控制燃燒區(qū)域，維持燃燒室內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴的立體剖視圖。
[0022]附圖標(biāo)記:1、中心燃料通道；2、環(huán)形空氣通道；3、燃料注入體；4、燃料噴射管；5、軸向旋流裝置；6、燃料噴射孔；7、噴嘴外壁；8、第一級環(huán)形氣流通道；9、第二級環(huán)形氣流通道；10、混合氣環(huán)形氣流通道；11、徑向收縮段；12、空氣進(jìn)氣通道。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0024]在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或狀態(tài)關(guān)系為基于附圖所示的方位或狀態(tài)關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0026]結(jié)合圖1和圖2所示，本發(fā)明提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，包括噴嘴外壁7以及一端插設(shè)在噴嘴外壁7中的燃料注入體3，噴嘴外壁7通過空壓機(jī)送入高壓氣體；燃料注入體3的內(nèi)部設(shè)有中心燃料通道1，在燃料注入體3的徑向方向上設(shè)有多個(gè)與中心燃料通道I相通的燃料噴射管4，每個(gè)燃料噴射管4的側(cè)壁均設(shè)有燃料噴射孔6，燃料通過燃料噴射孔6噴入到噴嘴外壁7中與空氣混合，燃料氣噴射管頂部和噴嘴外壁7之間形成有第一級環(huán)形氣流通道8，并且第一級環(huán)形氣流通道8的寬度優(yōu)選為燃料噴射管4的高度的10%?50%，由此增大了外圍環(huán)形空氣通道2外周側(cè)的氣流軸向速度，減少燃燒室內(nèi)壁面的附面層效應(yīng)，保證外周側(cè)氣流速度型分布。
[0027]空氣通過噴嘴外壁的進(jìn)氣口進(jìn)入，在燃料噴射管處開始與燃料進(jìn)行混合，在噴嘴外壁7的內(nèi)壁上，且位于所述燃料噴射管4的后方，設(shè)有軸向旋流裝置5，軸向旋流裝置5優(yōu)選為數(shù)量為多個(gè)的旋流葉片，旋流葉片的數(shù)量優(yōu)選為6?12個(gè)，由于軸向旋流裝置5位于燃料噴射管氣流方向的后方，能夠使混合的燃料與空氣充分混合；軸向旋流裝置5與燃料注入體3之間形成有第二級環(huán)形氣流通道9，第二級環(huán)形氣流通道9的寬度優(yōu)選為旋流葉片長度的10%?50%，由此增大了外圍環(huán)形空氣通道2內(nèi)周側(cè)的氣流軸向速度，減少燃料注入體3附面層對噴嘴出口速度型的影響，且燃料注入體3插入到噴嘴外壁7的一端為錐形，保證中心錐體下游不產(chǎn)生回流區(qū)，提高燃燒可靠性。由此，燃料噴射管4與軸向旋流裝置5能夠強(qiáng)化燃料氣和空氣的旋流混合，保證流體速度分布合理、燃料空氣摻混均勻，進(jìn)而提升燃燒穩(wěn)定性。
[0028]多個(gè)旋流葉片與多個(gè)燃料噴射管4在軸向上相對交錯(cuò)設(shè)置，配合燃料噴射孔6高度位置的調(diào)整，能夠?yàn)閲娮焯峁└鼘挼脑O(shè)計(jì)空間，滿足不同燃料和空氣摻混的需要，改善噴嘴中心錐體至噴嘴出口部分的速度分布。
[0029]優(yōu)選的，將燃料噴射管4與噴嘴外壁7的開口之間的距離為燃料噴射管4的長度的50%?100%，防止分流燃料噴出噴嘴外壁7 ;并由此在燃料噴射管4與噴嘴外壁7的進(jìn)氣口之間形成空氣進(jìn)氣通道12，噴向進(jìn)氣口的燃料氣體與進(jìn)入的空氣對沖而產(chǎn)生渦流，從而在空氣進(jìn)氣通道12中發(fā)生少量的混合。當(dāng)然上述分流的燃?xì)庵皇巧倭?，空氣進(jìn)氣通道12的主要作用是使進(jìn)入的空氣恢復(fù)至軸向。
[0030]優(yōu)選的，燃料噴射管4與軸向旋流裝置5之間的距離為燃料噴射管4的長度的50%?100%，由此在燃料噴射管4與軸向旋流裝置5之間形成環(huán)形氣流通道，實(shí)現(xiàn)了燃料氣和空氣進(jìn)入旋流裝置前的預(yù)混合，對于保證噴嘴出口燃料氣和空氣的摻混效果起到促進(jìn)作用。
[0031]優(yōu)選的，在進(jìn)氣方向上，軸向旋流裝置5的后方的燃燒室具有徑向收縮段11，空氣與燃料氣的混合氣在經(jīng)過此鏡像收縮結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)生瞬時(shí)的壓縮，燃料氣體的濃度增加，相對增加了混合程度，另外壓縮還能夠是氣體的熱運(yùn)動(dòng)加劇，進(jìn)一步增大了燃料氣的混合濃度。
[0032]本發(fā)明的工作原理如下:
[0033]以清潔能源天然氣燃料為例，天然氣燃料進(jìn)入中心燃料通道1，通過燃料注入體3的壁面開孔進(jìn)入各個(gè)燃料噴射管4，再由各燃料噴射孔6噴出?？諝膺M(jìn)入環(huán)形空氣通道2，通過空氣進(jìn)氣通道12氣流方向恢復(fù)至軸向，貼近燃料注入體3的通道內(nèi)周側(cè)空氣在燃料氣噴射管前端同燃料進(jìn)行混合，進(jìn)入混合氣環(huán)形氣流通道10增強(qiáng)混合效果；遠(yuǎn)離中心錐體的空氣通道外周側(cè)的空氣保持軸向速度通過第一級環(huán)形氣流通道8，進(jìn)入混合氣環(huán)形氣流通道10。經(jīng)過混合氣環(huán)形氣流通道10的燃料和空氣混合氣，外周側(cè)部分經(jīng)過軸向旋流裝置5作用產(chǎn)生旋流，混合效果進(jìn)一步增強(qiáng)；內(nèi)周側(cè)部分保持原有氣流方向通過第二級環(huán)形氣流通道9，軸向速度得到保持。燃料和空氣混合氣在軸向旋流裝置5出口處摻混，經(jīng)過噴嘴收縮段直至噴嘴出口。從而形成匹配的噴嘴出口速度分布和燃料空氣摻混效果，保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
[0034]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，包括噴嘴外壁(7)以及一端插設(shè)在所述噴嘴外壁(7)中的燃料注入體(3);所述燃料注入體(3)的內(nèi)部設(shè)有中心燃料通道(I)，在所述燃料注入體(3)的徑向方向上設(shè)有多個(gè)與所述中心燃料通道(I)相通的燃料噴射管(4)，每個(gè)所述燃料噴射管(4)的側(cè)壁均設(shè)有燃料噴射孔￠)，所述燃料噴射管(4)的頂部和所述噴嘴外壁(7)之間形成有第一級環(huán)形氣流通道(8);在噴嘴外壁(7)的內(nèi)壁上，且位于所述燃料噴射管(4)的后方，設(shè)有軸向旋流裝置(5)，軸向旋流裝置(5)與燃料注入體(3)之間形成有第二級環(huán)形氣流通道(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述軸向旋流裝置(5)為旋流葉片，且數(shù)量為多個(gè)；多個(gè)旋流葉片沿所述噴嘴外壁(7)的圓周均布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述第二級環(huán)形氣流通道(9)的寬度為所述旋流葉片長度的10%?50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述旋流葉片的數(shù)量為6?12個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，多個(gè)所述旋流葉片與多個(gè)所述燃料噴射管(4)在軸向上相對交錯(cuò)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述第一級環(huán)形氣流通道(8)的寬度為所述燃料噴射管(4)的高度的10%?50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述燃料噴射管⑷與所述噴嘴外壁(7)的開口之間的距離為燃料噴射管⑷的長度的50%?100%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述燃料噴射管(4)與所述軸向旋流裝置(3)之間的距離為所述燃料噴射管(4)的長度的50%?100%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，在進(jìn)氣方向上，所述軸向旋流裝置(3)的后方的所述噴嘴外壁(7)具有徑向收縮段。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室軸向旋流噴嘴，其特征在于，所述燃料注入體(3)插入到所述噴嘴外壁(7)的一端為錐形。
【文檔編號】F23R3/28GK104214799SQ201410446283
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】張龍, 張珊珊, 查筱晨 申請人:北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司