一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术涉及动力设备技术领域，尤其涉及一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机。其中，喷嘴本体内设置有第一空气通道和有多个扇环形外围空气通道构成的环形的第二空气通道，且所述第二空气通道在喷嘴本体的径向上设置有多组，同时所述外围空气通道内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管，合成气燃料从若干周向分布的燃料进气管喷出，每股合成气燃料射流的外围为从对应的外围空气通道喷出的扇环形空气旋流，每股合成气射流均被一一对应的扇环形空气旋流包围，增大了燃料与空气的接触面积，改善了燃料与空气的掺混效果，使合成气燃料燃烧的更加充分，能够降低燃烧区的火焰最高温度，进而减少NOx的生成量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及
，尤其涉及一种喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机。
技术介绍
目前，随着能源紧缺及全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室提出更高的要求，不仅要求燃烧室能够燃用更多种类的燃料，同时要求污染物的排放更低和燃烧效率更高。除了天然气，要求燃气轮机燃烧室能够燃用一些低品质的气态燃料，这些低品质的气态燃料主要是由煤化工制造的合成气；此外，要求燃气轮机在50%及以上负荷区间，燃烧室排放能维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率。合成气的热值较低且沃泊指数较低，此外，具有基于摩尔分数较大的氢气含量；由于氢气具有燃烧速度快的特性，即特征化学时间非常短，使得合成气具有较高的燃料反应性。合成气由于沃泊指数低和燃料反应性高，采用预混燃烧模式时容易产生自燃、回火问题，导致预混装置烧蚀损坏，因此难以采用常规的预混DLN燃烧系统，已知的合成气燃烧系统一般采用基于扩散燃烧模式的燃烧器，避免预混燃烧带来的自燃、回火风险。扩散燃烧模式的火焰温度峰值较高，这将大大增加NOx的排放，虽然采用向燃烧区喷射稀释剂的方法降低峰值温度，但降低NOx的效果是有限的，且随着对燃气轮机NOx排放的规定越来越严格，这种采用扩散燃烧模式同时向燃烧区喷射稀释剂的方法难以满足更低的NOx排放指标，同时系统和设备复杂，运行成本较高。在专利CN101424406A中，采用了一种预混燃烧模式的DLN燃烧器，将合成气分成单独的两级，每一级燃料的沃泊指数和燃料反应性进行人为调整，调整到一定范围内的预设值，该预设值确保合成气燃料不会在预混装置内发生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的风险，由于合成气在沃泊指数和燃料反应性调整中不可能调整的完全均匀，有可能存在沃泊指数和燃料反应性较高的区域，在预混装置中存在自燃、回火的风险；此外，对合成气进行分级并对两级燃料进行沃泊指数和燃料反应性的人为调整，增加了系统操作的复杂性和设备的复杂性。因此，针对以上不足，需要一种能够可靠地燃烧合成气、污染排放低、燃烧效率高、结构简单、维修更换容易的喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本技术要解决的技术问题是:传统的燃气轮机喷嘴燃烧合成气时污染物排放超标，且存在回火、自燃等风险。( 二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供了一种喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内设置有第一空气通道和多组与第一空气通道同轴并呈环状分布的第二空气通道，每一组第二空气通道均包括有多个截面形状为扇环状的外围空气通道，每个外围空气通道均与第一空气通道连通或与外界空气连通，所述外围空气通道内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管。其中，所述第二空气通道设置有两组，靠近第一空气通道的外围空气通道通过内径进气孔与第一空气通道连通，远离第一空气通道的外围空气通道通过外径进气孔与外界空气连通。其中，所述外径进气孔和所述内径进气孔的中轴线均不与所述第一空气通道的中轴线相交。其中，所述内径进气孔和所述外径进气孔的截面形状为矩形、圆形或椭圆形。其中，所述第一空气通道的一个端面上设置有多个端壁冷却孔。其中，多个所述端壁冷却孔均匀分布。其中，所述端壁冷却孔为直孔或斜孔。其中，截面形状为扇环形的所述燃料进气管的圆心角为5° -45°本技术还提供了一种燃气轮机，包括有上述任一项所述的喷嘴。(三)有益效果本技术的上述技术方案具有如下优点:本技术提供的喷嘴，喷嘴本体内设置有第一空气通道和有多个扇环形外围空气通道构成的环形的第二空气通道，且所述第二空气通道在喷嘴本体的径向上设置有多组，同时所述外围空气通道内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管，合成气燃料从若干周向分布的燃料进气管喷出，每股合成气燃料射流的外围为从对应的外围空气通道喷出的扇环形空气旋流，每股合成气射流均被--对应的扇环形空气旋流包围，增大了燃料与空气的接触面积，改善了燃料与空气的掺混效果，使合成气燃料燃烧的更加充分，能够降低燃烧区的火焰最高温度，进而减少NOx的生成量；并且该合成气喷嘴结构简单，容易实现，并且不受燃烧室其他部件的限制，没有匹配等问题。【附图说明】本技术上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为本技术一个实施例所述的喷嘴的横截面结构示意图；图2为本技术一个实施例所述的喷嘴的纵截面结构示意图；图3为本技术一个实施例所述的喷嘴的立体图。其中图1和图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为:1、喷嘴本体，11、第一空气通道，111、端壁冷却孔，12、外围空气通道，13、燃料进气管，14、外径进气孔，15、内径进气孔。【具体实施方式】在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。此外，在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1至图3所示，本技术提供了一种喷嘴，包括喷嘴本体1，所述喷嘴本体I内设置有第一空气通道11和多组与第一空气通道11同轴并呈环状分布的第二空气通道，每一组第二空气通道均包括有多个截面形状为扇环状的外围空气通道12，每个外围空气通道12均与第一空气通道11连通或与外界空气连通，所述外围空气通道12内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管。本技术提供的喷嘴，喷嘴本体I内设置有第一空气通道11和有多个扇环形外围空气通道12构成的环形的第二空气通道，且所述第二空气通道在喷嘴本体I的径向上设置有多组，同时所述外围空气通道12内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管，燃料进气管内的燃料通道也是扇环形的，合成气燃料从若干周向分布的燃料进气管喷出，每股当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷嘴，其特征在于：包括喷嘴本体(1)，所述喷嘴本体(1)内设置有第一空气通道(11)和多组与第一空气通道(11)同轴并呈环状分布的第二空气通道，每一组第二空气通道均包括有多个截面形状为扇环状的外围空气通道(12)，每个外围空气通道(12)均与第一空气通道(11)连通或与外界空气连通，所述外围空气通道(12)内均设置有截面形状为扇环形的燃料进气管(13)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付镇柏，查筱晨，张珊珊，
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