一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，属于燃气轮机技术领域。该喷嘴包括中心锥体、环形空气通道、轴向旋流装置、燃料喷射杆和轴向旋流装置；在中心锥体内布置有环形天然气燃料通道和中心燃油通道，中心燃油通道设置在环形天然气燃料通道内。本实用新型专利技术通过带有内环结构的旋流叶片形式，将气流通道分为内外两侧。外侧由燃料喷杆供应天然气，内侧由中心体壁面供应燃油，实现不同负荷下燃料应用的不同。该技术方案能够通过调整内环结构的高度和轴向长度，可以保证空气通道内外两侧的气流轴向速度，从而保证内外环两种燃料均能掺混均匀，实现良好的出口温度分布。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，尤其涉及使用双燃料的燃气轮机低污染燃烧室喷嘴。
技术介绍
在我国当前的能源结构中，采用传统燃煤技术的火力发电占据了绝大部分份额。但是这种传统的发电技术存在发电效率低，污染物排放高(尤其是NOx排放)，耗费淡水资源多等缺点。以天然气为燃料的燃气轮机发电技术作为清洁能源技术之一，可以在满足发电负荷要求的同时，有效的降低污染物的排放，这其中燃气轮机燃烧室喷嘴的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。燃气轮机燃烧室中，燃料气和空气通过喷嘴实现预混合和速度型的改变，在喷嘴出口达到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空气混合比例，进入燃烧室组织燃烧，形成稳定的流场和燃烧场。当前，对燃气轮机燃烧室喷嘴的设计形式，例如专利CN 100567823C，采用底部带缺口的空气旋流叶片，提高空气通道内周侧的速度，匹配喷嘴出口速度型和燃料空气混合比例。但是，由于空气旋流叶片底部存在缺口，通道内周侧的气流偏转角度小，旋流强度弱，导致这一侧燃料和空气的掺混效果变差；同时燃料气在空心叶片两侧开孔喷注，燃料气和空气的掺混距离较短，并增加了叶片加工的难度，影响燃烧的组织和污染物的生成。因此，仍然需要更加合理有效的燃气轮机燃烧室喷嘴形式来组织燃烧和控制污染物排放。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，该技术方案通过带有内环结构的旋流叶片形式，将气流通道分为内外两侧。外侧由燃料喷杆供应天然气，内侧由中心体壁面供应燃油，实现不同负荷下燃料应用的不同。通过调整内环结构的高度和轴向长度，可以保证空气通道内外两侧的气流轴向速度，从而保证内外环两种燃料均能掺混均匀，实现良好的出口温度分布。本技术所采用的技术方案如下:一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，该喷嘴包括中心锥体和与该中心锥体同轴布置的环形空气通道，在环形空气通道内沿轴向依次布置有燃料喷射杆和轴向旋流装置，燃料喷射杆和轴向旋流装置均固定在中心锥体上，燃料喷射杆两侧开有天然气喷射孔，其特征在于:在中心锥体内布置有环形天然气燃料通道和中心燃油通道，中心燃油通道设置在环形天然气燃料通道内；中心锥体壁面开有周向均匀布置的燃油喷射孔，燃油喷射孔同中心燃油通道相连通；环形天然气燃料通道与燃料喷射杆底部相连通。上述技术方案中，在所述的轴向旋流装置叶片尾部设有内环，环腔轴向长度为轴向旋流装置轴向长度的20%?50% ;环腔高度为环形空气通道高度半径的20%?50%。优选地，燃油喷射孔轴向位置位于内环轴向长度的中心位置。燃油喷射孔个数在6?8之间；燃油喷射孔孔径大小为Φ0.1mm?Φ0.3mm。优选地，天然气喷射孔孔径大小为Φ0.1mm?Φ0.5mm。优选地，轴向旋流装置采用轴向叶片式结构，叶片沿环形空气通道均匀布置，叶片个数在6?8之间。优选地，燃料喷射杆沿环形空气通道均匀布置，个数同轴向旋流装置相同。优选地，环形空气通道沿轴向在轴向旋流装置之后有一喷嘴收缩段。该技术与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果:①本技术的中心锥体分两级分别供应天然气和燃油，并通过内外环供应到环形空气通道对应的不同喷嘴区域，实现了不同负荷下燃料分级供应方式，有利于形成合理的出口燃料分布。②本技术的带有内环结构的轴向旋流装置实现了将空气分层对天然气和燃油掺混的功能，可以调整内环的高度和轴向长度，实现喷嘴内部合理的流场分布，配合两级燃料的供应，提高了喷嘴设计的安全性。【附图说明】图1为本技术提供的一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴的结构原理示意图。图2为图1的结构三维剖视图。图3a、图3b分别为中心体结构不同方向的三维结构示意图。图中符号说明如下:1-中心锥体；2_环形空气通道；3_环形天然气燃料通道；4-中心燃油通道；5_燃料喷射杆；6_轴向旋流装置；7_天然气喷射孔；8_燃油喷射孔；9-内环；10_喷嘴收缩段。【具体实施方式】下面结合附图对本技术的原理、结构和【具体实施方式】做进一步的说明。图1、图2为本技术提供的一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴的结构原理示意图，该喷嘴包括中心锥体I和与该中心锥体同轴布置的环形空气通道2，在环形空气通道2内沿轴向依次布置有燃料喷射杆5和轴向旋流装置6，燃料喷射杆5和轴向旋流装置6均固定在中心锥体I上，燃料喷射杆5两侧开有天然气喷射孔7，中心锥体内布置有环形天然气燃料通道3和中心燃油通道4，中心燃油通道设置在环形天然气燃料通道内；在中心锥体壁面开有周向均匀布置的燃油喷射孔8，燃油喷射孔8同中心燃油通道4相连通；环形天然气燃料通道3与燃料喷射杆5底部相连通。通过两侧的天然气喷射孔7供给天然气。燃油从中心燃油通道4引入，通过中心锥体I壁面的燃油喷射孔8沿径向供给燃料。轴向旋流装置6叶片尾部设置内环9 (参见图3a、图3b)，环腔高度为环形空气通道高度2的20%?50% ;环腔轴向长度为轴向旋流装置6轴向长度的20%?50%。燃油喷射孔8轴向位置位于内环9轴向长度的中心位置；燃油喷射孔8沿周向均匀布置，个数在6?8之间，燃油喷射孔8孔径大小一般为Φ0.1mm?Φ0.3mm。内环的设置实现了将空气分层对天然气和燃油掺混的功能，可以调整内环的高度和轴向长度，实现喷嘴内部合理的流场分布，配合两级燃料的供应，从而提高喷嘴设计的安全性。燃料喷射杆5沿环形空气通道2均匀布置，个数同轴向旋流装置6相同。天然气喷射孔7孔径大小为Φ0.1mm?Φ0.5mm。轴向旋流装置6采用轴向叶片式结构，叶片沿环形空气通道均匀布置，叶片个数在6?8之间；环形空气通道2沿轴向在轴向旋流装置6之后有一喷嘴收缩段10。本技术的工作原理如下:天然气燃料从环形天然气燃料通道3进入喷嘴，通过中心锥体I壁面开孔进入燃料喷射杆5，从两侧的天然气喷射孔7喷出。燃油从中心燃油通道4进入喷嘴，通过燃油喷射孔8沿径向喷射到内环9中。空气通过环形空气通道2进入喷嘴，在燃料喷射杆5前端同天然气喷射孔7喷出的天然气掺混。混合气经轴向旋流装置6产生偏转后，受内环9的分离作用，分成外环气和内环气。外环气经喷嘴收缩段10后到达喷嘴出口。内环气同燃油喷射孔8喷出的燃油掺混，将燃油雾化、蒸发，共同经喷嘴收缩段10到达喷嘴出口。形成了匹配天然气和燃油两种燃料的喷嘴出口速度分布和燃料空气掺混效果，保证燃烧的稳定性和良好的出口温度分布。【主权项】1.一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，该喷嘴包括中心锥体(I)和与该中心锥体(I)同轴布置的环形空气通道(2)，在环形空气通道(2)内沿轴向依次布置有燃料喷射杆(5)和轴向旋流装置￠)，燃料喷射杆(5)和轴向旋流装置(6)均固定在中心锥体(I)上，燃料喷射杆(5)两侧开有天然气喷射孔(7)，其特征在于:在中心锥体(I)内布置有环形天然气燃料通道(3)和中心燃油通道(4)，中心燃油通道(4)设置在环形天然气燃料通道内；中心锥体⑴壁面开有周向均匀布置的燃油喷射孔(8)，燃油喷射孔⑶同中心燃油通道(4)相连通；环形天然气燃料通道(3)与燃料喷射杆(5)底部相连通。2.如权利要求1所述的一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，其特征在于:轴向旋流装置出)叶片尾部设有内环(9)，环腔轴向长本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧室内外环双燃料喷嘴，该喷嘴包括中心锥体(1)和与该中心锥体(1)同轴布置的环形空气通道(2)，在环形空气通道(2)内沿轴向依次布置有燃料喷射杆(5)和轴向旋流装置(6)，燃料喷射杆(5)和轴向旋流装置(6)均固定在中心锥体(1)上，燃料喷射杆(5)两侧开有天然气喷射孔(7)，其特征在于：在中心锥体(1)内布置有环形天然气燃料通道(3)和中心燃油通道(4)，中心燃油通道(4)设置在环形天然气燃料通道内；中心锥体(1)壁面开有周向均匀布置的燃油喷射孔(8)，燃油喷射孔(8)同中心燃油通道(4)相连通；环形天然气燃料通道(3)与燃料喷射杆(5)底部相连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张龙，张珊珊，查筱晨，刘小龙，
申请(专利权)人：北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11
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