一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)，具體地說(shuō)是燃?xì)廨啓C(jī)的燃料噴射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球性的化石燃料的枯竭，尋找石油的可替代性燃料迫在眉睫，隨著技術(shù)的發(fā)展，焦?fàn)t氣、垃圾填埋氣、礦坑瓦斯氣等富含不可燃?xì)怏w的低熱值氣體燃料逐漸成為燃?xì)廨啓C(jī)可利用的燃料，然而在利用該氣體時(shí)存在以下問(wèn)題:1)氣體燃料流速較大燃燒場(chǎng)不易組織；2)富含惰性氣體燃燒易發(fā)生不穩(wěn)定甚至熄火；3)燃?xì)廨啓C(jī)需要使用液體燃料進(jìn)行啟動(dòng)。因此，使用低熱值氣體作為燃機(jī)燃料必須對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室進(jìn)行改造。
[0003]噴嘴作為燃燒室內(nèi)的關(guān)鍵部件，其性能直接影響到燃燒室內(nèi)流場(chǎng)組織、燃燒效率、熄火極限等問(wèn)題。同時(shí)在使用低熱值氣體時(shí)，燃燒室內(nèi)存在多種不同的燃燒形式:1)燃燒液體燃油；2)燃燒液體燃油同時(shí)回注水蒸汽；3)燃燒液體燃油同時(shí)燃燒富含惰性氣體的低熱值氣體燃料；4)燃燒富含惰性氣體的低熱值氣體燃料。
[0004]在以往的專利中，一部分是僅可燃燒不同熱值的氣體燃料的雙燃料噴嘴，一部分僅是無(wú)旋流器的雙燃料噴嘴，而且氣體燃料需要經(jīng)過(guò)多個(gè)通道進(jìn)入燃燒室，造成噴嘴結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而且由于使用富含不可燃?xì)怏w的低熱值氣體的流量較大，常規(guī)雙燃料噴嘴的摻混性能較差，不易組織燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供不改變油路噴嘴和旋流器幾何尺寸的情況下，同時(shí)滿足燃燒液體燃料、回注水蒸汽和燃燒氣體燃料，并且在氣體燃料流量較大時(shí)能夠穩(wěn)定燃燒的同時(shí)保證較高的燃燒效率，同時(shí)在回注水蒸汽時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)低排放的目標(biāo)的一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)，其特征是:包括燃油噴射系統(tǒng)、氣體噴射系統(tǒng)、旋流器系統(tǒng)，所述燃油噴射系統(tǒng)包括油路管道、油路墊圈、主油路外壁、油路彈簧、油路旋流器，氣體噴射系統(tǒng)包括氣路管道、氣路外壁，旋流器系統(tǒng)包括旋流器殼體、旋流葉片；油路管道、油路墊圈、油路彈簧、油路旋流器依次相連并全部安裝在主油路外壁里，氣路管道與氣路外壁相連并安裝在主油路外壁的外部，氣路管道、氣路外壁和主油路外壁構(gòu)成氣路通道，氣路通道的端部設(shè)置一圈旋流葉片，該圈旋流葉片的外部設(shè)置旋流器殼體，旋流葉片為空心結(jié)構(gòu)，旋流葉片的尾緣設(shè)置葉片尾緣噴射孔，旋流葉片的迎風(fēng)面設(shè)置葉片迎風(fēng)面噴射孔。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、旋流器殼體外壁為直徑不變的直管型結(jié)構(gòu)，旋流器殼體內(nèi)壁為直徑逐漸增大的漸擴(kuò)型結(jié)構(gòu)。
[0010]2、旋流葉片的安裝角度為35° -55°度，旋流葉片數(shù)目為12-15片，葉片尾緣噴射孔和葉片迎風(fēng)面噴射孔的直徑為0.3-0.6_，其形狀為圓孔、方孔、橢圓孔、星型孔；葉片迎風(fēng)面噴射孔由6-10排組成，排列方式為順排排列、交錯(cuò)排列、放射狀排列，每排為8-14個(gè)；葉片尾緣噴射孔為1-2排，每排有5-13個(gè)，排列方式為順排排列或者交錯(cuò)排列。
[0011]3、當(dāng)燃料為燃油時(shí)，燃油經(jīng)過(guò)油路管道進(jìn)入油路旋流器通過(guò)旋流器殼體噴射進(jìn)入燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，回注水蒸汽時(shí)，水蒸汽經(jīng)過(guò)氣路通道進(jìn)入旋流器系統(tǒng)，分別從葉片迎風(fēng)面噴射孔和葉片尾緣噴射孔經(jīng)旋流器殼體噴射進(jìn)入燃燒室；當(dāng)燃料為氣體燃料時(shí)，氣體燃料經(jīng)氣路通道進(jìn)入旋流器系統(tǒng)，之后氣體燃料分成兩路，一路氣體燃料經(jīng)葉片迎風(fēng)面噴射孔與旋流器殼體內(nèi)的空氣形成對(duì)沖噴射，另一路氣體燃料經(jīng)葉片尾緣噴射孔進(jìn)入燃燒室；當(dāng)燃料為氣體燃料和燃油時(shí)，燃油精油路管道進(jìn)入油路旋流器通過(guò)旋流器殼體噴射進(jìn)入燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，氣體燃料經(jīng)氣路通道進(jìn)入旋流器系統(tǒng)，之后氣體燃料分成兩路，一路氣體燃料經(jīng)葉片迎風(fēng)面噴射孔與旋流器殼體內(nèi)的空氣形成對(duì)沖噴射，另一路氣體燃料經(jīng)葉片尾緣噴射孔進(jìn)入燃燒室。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明不改變油路噴嘴和旋流器幾何尺寸，可以在對(duì)燃燒室改變最小的情況下將燃燒室改造為適用于燃燒富含惰性氣體的低熱值燃料。通過(guò)對(duì)雙燃料噴嘴和旋流器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，保持不改變油路噴嘴和旋流器的外廓尺寸，將旋流器葉片設(shè)計(jì)成空心葉片，并在空心旋流葉片上開(kāi)設(shè)氣路噴射孔，將氣體燃料分為兩路，一路加強(qiáng)摻混，強(qiáng)化燃燒效果使燃燒更完全；一路加強(qiáng)旋流效果，增大回流區(qū)縮短火焰長(zhǎng)度，使燃燒室出口溫度場(chǎng)更加均勻。同時(shí)氣體系統(tǒng)還可以在燃燒液體燃料時(shí)回注水蒸汽降低燃燒室溫度，從而降低NOx的排放。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的立體圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0016]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明采用一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)，該一體化結(jié)構(gòu)由氣體噴射系統(tǒng)、燃油噴射系統(tǒng)、旋流器組成。其技術(shù)特點(diǎn)為在燃燒液體燃料時(shí)，燃料由燃油系統(tǒng)噴射；在回注水蒸汽時(shí)，水蒸汽經(jīng)氣體噴射系統(tǒng)位于旋流器葉片迎風(fēng)面和尾緣的噴射孔噴射進(jìn)入燃燒室；在燃燒氣體燃料時(shí)，氣體燃料分成兩路，一路由位于旋流器葉片迎風(fēng)面的噴射孔噴射出以加強(qiáng)與空氣的摻混，一路由位于旋流器葉片尾緣的噴射孔噴射以產(chǎn)生旋流來(lái)穩(wěn)定燃燒。
[0017]本發(fā)明設(shè)計(jì)的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)主要包括氣體噴射系統(tǒng)100、燃油噴射系統(tǒng)200以及旋流器300三部分，其中氣體噴射系統(tǒng)包括由氣路管道9、氣路外壁11與主油路外壁12構(gòu)成的氣路通道和葉片尾緣噴射孔7與葉片迎風(fēng)面噴射孔8組成的氣體噴射孔。燃油噴射系統(tǒng)包括油路管道1、油路墊圈2、油路彈簧3、油路旋流器6、油路旋流器殼體10、油路外壁12。旋流器包括旋流葉片13、旋流器環(huán)道5、旋流器殼體4。
[0018]本發(fā)明設(shè)計(jì)的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)為將氣體噴射系統(tǒng)100、燃油噴射系統(tǒng)200以及旋流器300三部分進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，三部分為相互依存共同設(shè)計(jì)，具體為氣體噴射系統(tǒng)中的氣體流道面積是由燃燒氣體燃料時(shí)的氣體燃料的流量決定，進(jìn)而決定氣體噴射系統(tǒng)中的噴射孔的數(shù)目和布置方式，由此決定旋流器的葉片安裝角度和葉片數(shù)目，同時(shí)旋流器的葉片安裝角度和數(shù)目，又會(huì)作用于燃燒場(chǎng)，進(jìn)而影響氣體燃料的燃燒過(guò)程，反過(guò)來(lái)影響可穩(wěn)定燃燒的最大氣體燃料流量，因此要對(duì)可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。
[0019]本發(fā)明設(shè)計(jì)的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結(jié)構(gòu)中旋流器組件包括氣路外壁11、旋流葉片13、旋流器環(huán)道5、旋流器殼體4，該旋流器整體采用鑄造的方式加工，旋流器環(huán)道5內(nèi)徑逐漸增大為漸擴(kuò)型結(jié)構(gòu)；旋流器外殼體4的外徑保持不變?yōu)橹惫苄徒Y(jié)構(gòu)；旋流器葉片為空心葉片且連接由氣路管道9、氣路外壁11與主油路外壁12構(gòu)成的氣路通道，旋流葉片的安裝角度為35° -55°度，旋流葉片數(shù)目為12-15片；氣體燃料/水蒸汽經(jīng)氣路通道進(jìn)入空心旋流葉片13后經(jīng)位于旋流葉片迎風(fēng)面的噴射孔8和葉片尾緣的噴射孔7噴射進(jìn)入燃燒室，其中噴射孔8起到了加強(qiáng)氣體燃料與空氣之間的摻混作用；噴射孔7起到了加強(qiáng)燃燒室內(nèi)旋流的作用，通過(guò)這種單一氣體流道分成兩路進(jìn)入燃燒室的方法，相比于傳統(tǒng)雙燃料噴嘴與旋流器分開(kāi)設(shè)計(jì)的思路，本發(fā)明既可以起到加強(qiáng)氣體燃燒與空氣之間的摻混作用強(qiáng)化了燃燒，又起到了增強(qiáng)燃燒室內(nèi)的旋流強(qiáng)度穩(wěn)定了燃燒，同時(shí)做到了結(jié)構(gòu)緊湊，布局合理。旋流器葉片迎風(fēng)面孔與尾緣孔均采用電火花方式加工，直徑為0.3-0.6_，噴射孔的形狀可為圓孔、方孔、橢圓孔、星型孔等；位于葉片迎風(fēng)面的噴射孔8由6-10排組成，噴射孔的排列方式為順排排列、交錯(cuò)排列、放射狀排列，每排為8-14個(gè)?’位于葉片尾緣的噴射孔7為1-2排，每排有5-13個(gè)，排列方式為順排排列或者交錯(cuò)排列。氣路管道9為圓形直管與同為直管的氣路外壁11之間采用螺紋進(jìn)行鏈接。油路外壁12安裝進(jìn)入旋流器中心擋板的油路安裝面后，二者采用焊接