一種燃氣輪機預(yù)混合噴嘴及燃氣輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動力裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種燃氣輪機預(yù)混合噴嘴及燃氣輪機，具體的是一種能夠提高火焰穩(wěn)定性且結(jié)構(gòu)簡單的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴及燃氣輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源緊缺及全世界對環(huán)境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室排放和燃燒效率的要求越來越嚴格，一般要求燃氣輪機在50%及以上負荷區(qū)間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。為了達到低排放的目的，預(yù)混燃燒技術(shù)被廣泛采用。因此，需要能夠?qū)崿F(xiàn)燃料與空氣預(yù)先混合的裝置，即預(yù)混噴嘴，并在噴嘴出口處形成混合均勻及有一定速度型的燃料空氣混合氣，進而進入火焰筒內(nèi)參與燃燒。
[0003]由于從預(yù)混噴嘴噴射出的燃料在燃燒室內(nèi)以預(yù)混火焰的方式燃燒，為達到極低的污染排放，火焰工作在可燃邊界附近，加上混合器噴射出的燃料空氣混合氣體射流速度較大，火焰的穩(wěn)定是比較困難的，現(xiàn)有技術(shù)中解決方法通常是中心體軸向長度小于燃料空氣混合器外壁面的長度，使得燃料空氣混合氣體從環(huán)形預(yù)混通道流出時先向中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域擴張，在中心體頭部端壁下游的中心區(qū)域形成回流區(qū)，然后進入火焰筒內(nèi)在火焰筒內(nèi)進一步擴張，進而在火焰筒內(nèi)形成較大的回流區(qū)域，用于火焰的穩(wěn)定，但這兩個回流區(qū)域易受火焰筒內(nèi)其他氣流的影響作用，使得火焰存在不能穩(wěn)定或穩(wěn)定性差的風(fēng)險。
[0004]為了提高火焰的穩(wěn)定性，現(xiàn)有專利CN1704574中，采用了在預(yù)混噴嘴出口中心體附近制造與主流流動方向相反的撞擊空氣流動，形成再循環(huán)渦流，減少了噴射到回流區(qū)中的空氣量，從而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰穩(wěn)定性。而這種混合器內(nèi)層擋板等結(jié)構(gòu)加工連接等較為復(fù)雜，且不易于維修更換，并且再循環(huán)渦流并不容易控制，有可能難以解決穩(wěn)火的問題。
[0005]鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)的缺陷，需要提供一種能夠提高火焰穩(wěn)定性且結(jié)構(gòu)簡單的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴及燃氣輪機。
【實用新型內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴采用了在預(yù)混噴嘴出口中心體附近制造與主流流動方向相反的撞擊空氣流動，形成再循環(huán)渦流，減少了噴射到回流區(qū)中的空氣量，從而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰穩(wěn)定性。而這種混合器內(nèi)層擋板等結(jié)構(gòu)加工連接等較為復(fù)雜，且不易于維修更換，并且再循環(huán)渦流并不容易控制，有可能難以解決穩(wěn)火的問題。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種燃氣輪機預(yù)混合噴嘴，其包括:噴嘴外壁，同軸設(shè)置于噴嘴外壁內(nèi)的中心體，多個沿所述中心體外側(cè)壁周向設(shè)置的旋流葉片；所述中心體及噴嘴外壁之間形成有環(huán)形的旋流通道，所述中心體內(nèi)分別設(shè)置有燃料通道及冷卻空氣通道，所述燃料通道設(shè)置于所述冷卻空氣通道外，所述旋流葉片與所述燃料通道連通，所述旋流葉片上設(shè)置有多個燃料噴射孔；設(shè)置于所述噴嘴外壁內(nèi)的所述中心體的一端為中心體端壁，所述中心體端壁上沿其周向設(shè)置有凸型端面，所述中心體端壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有與所述冷卻空氣通道連通的冷卻孔。
[0010]優(yōu)選地，對應(yīng)于所述中心體端壁的所述冷卻空氣通道的一端設(shè)置有空氣通道端壁，所述空氣通道端壁上設(shè)置有與所述冷卻空氣通道連通的限流孔，所述中心體端壁與所述空氣通道端壁之間形成有集氣腔。
[0011]優(yōu)選地，所述中心體端壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有集氣腔端壁，所述冷卻孔位于所述集氣腔端壁上，所述集氣腔端壁的直徑為所述中心體端壁的直徑的0.3?0.7倍。
[0012]優(yōu)選地，所述冷卻孔的總面積與所述限流孔的總面積的比值大于3。
[0013]優(yōu)選地，所述端壁冷卻孔為直孔或斜孔。
[0014]優(yōu)選地，所述旋流葉片上設(shè)置有2-10個所述噴射孔。
[0015]優(yōu)選地，所述燃料噴射孔的孔徑為0.5-3mm。
[0016]本實用新型還提供了一種燃氣輪機，包括如上所述的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴。
[0017](三)有益效果
[0018]本實用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本實用新型提供的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴中的中心體及噴嘴外壁之間形成有環(huán)形的旋流通道，中心體內(nèi)分別設(shè)置有燃料通道及冷卻空氣通道，燃料通道設(shè)置于冷卻空氣通道外，旋流葉片與燃料通道連通，旋流葉片上設(shè)置有多個燃料噴射孔；設(shè)置于噴嘴外壁內(nèi)的中心體的一端為中心體端壁，中心體端壁上沿其周向設(shè)置有凸型端面，中心體端壁內(nèi)側(cè)設(shè)置有與冷卻空氣通道連通的冷卻孔。本實用新型提供的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴中在中心體端壁設(shè)置有凸型端面，在柯恩達效應(yīng)的作用下，中心體端壁的冷卻孔噴射出的冷卻空氣流貼著凸型端面流動，既避免中心體端壁與火焰直接接觸，又防止冷卻空氣流破壞中心體端壁處的回流區(qū)，使回流更加穩(wěn)定，從而改善了火焰的穩(wěn)定性；具有結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型實施例的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴的立體圖；
[0021]圖3是本實用新型實施例的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴的工作示意圖。
[0022]圖中:1:中心體；2:噴嘴外壁；3:旋流葉片；4:中心體端壁；5:冷卻空氣通道；6:燃料通道；7:旋流通道；8:空氣通道端壁；9:限流孔；10:集氣腔；11:集氣腔端壁；12:中心體端面；13:中心體端壁內(nèi)環(huán)面；14:冷卻孔；15:凸型端面；16:葉片燃料通道；17:燃料噴射孔;18:冷卻氣流；19:回流區(qū)。
【具體實施方式】
[0023]在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的機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實用新型的限制。
[0024]在本實用新型的描述中，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；可以是機械連接，也可以是電連接；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)語在本實用新型中的具體含義。
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0026]如圖1至圖3所示，本實用新型實施例的燃氣輪機預(yù)混合噴嘴，其包括噴嘴外壁2，同軸設(shè)置于噴嘴外壁2內(nèi)的中心體1，中心體I的軸向位置處在噴嘴外壁2的軸向范圍內(nèi)。多個沿所述中心體I外側(cè)壁周向設(shè)置的旋流葉片3 ;所述中心體I及噴嘴外壁2之間形成有環(huán)形的旋流通道7，所述中心體I內(nèi)分別設(shè)置有燃料通道6及冷卻空氣通道5，所述燃料通道6設(shè)置于所述冷卻空氣通道5外，所述旋流葉片3與所述燃料通道6連通，本實施例中旋流葉片3內(nèi)部開有葉片燃料通道16與燃料通道6連通。所述旋流葉片3上設(shè)置有多個燃料噴射孔17與