一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴，涉及一种燃气轮机燃烧喷嘴。本发明专利技术为了解决现有的燃气轮机预混燃烧室燃烧不稳定、易发生回火、挂火和污染排放偏高等问题。本发明专利技术装置包括燃料喷射组件、旋流器组件、端部扩散喷嘴、中心吹扫件、外罩、第一管件、第二管件和第三管件，第一管件、第二管件和第三管件设置于燃料喷射组件左侧，并分别与燃料喷射组件连接；燃料喷射组件右侧设置有旋流器组件；旋流器组件右侧设置有端部扩散喷嘴、中心吹扫件和外罩。本发明专利技术装置降低了单元二分旋流预混燃烧喷嘴回火、挂火的可能性，低负荷时燃烧稳定，降低燃烧室的污染排放，结构简单，故障概率小。本发明专利技术适用于燃气轮机燃烧室。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴。
技术介绍
现有的低污染燃气轮机工作原理是：空气在压气机中压缩后输送至干式低污染燃烧室，燃料在燃烧室喷嘴中与压缩空气进行预混合，在喷嘴下游火焰筒内被点火器点燃，产生高温高压燃气，输送至下游的涡轮，涡轮将高温高压燃气的热能和压力能转换成为使轴旋转的机械能，以此带动发电机或泵产生动力。目前，某些已知的燃料喷嘴主要都是采用旋流器采用旋流预混。旋流器组件主要包括围住旋流叶片的外罩和连接多个旋流叶片的中心体，外罩、中心体和旋流叶片形成了引导压缩空气流动的环形腔。其中旋流叶片内部设有燃料腔，气体燃料通过旋流叶片的表面小孔喷射至环形腔中，与压缩空气在旋流器下游进行旋转混合。但是由于孔喷射带来了两个重要的问题：第一，紧贴旋流叶片表面，形成了以孔为中心的浓燃料带，此燃料带还会融入到旋流叶片的尾迹中，在燃烧室燃烧稳定性较差或燃用活性较高的燃料导致回火时，容易形成旋流叶片表面挂火，烧毁预混喷嘴，进一步会烧毁燃烧室、涡轮导叶等其它部件；第二，燃料的贴壁面流动，减少了燃料与环腔空气的接触面积，减弱了燃料的扩散特性，不利于燃料与空气的混合，降低了旋流预混的性能。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的燃气轮机预混燃烧室燃烧不稳定、易发生回火、挂火和污染排放偏高等问题，而提出一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴。一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴，包括燃料喷射组件、旋流器组件、端部扩散喷嘴、中心吹扫件、外罩、第一管件、第二管件和第三管件；所述燃料喷射组件、旋流器组件、端部扩散喷嘴、中心吹扫件、外罩、第一管件、第二管件和第三管件同轴；第二管件设置于第一管件内部，第三管件设置于第二管件内部，第一管件、第二管件和第三管件设置于燃料喷射组件左侧，并分别与燃料喷射组件连接；燃料喷射组件右侧设置有旋流器组件；旋流器组件右侧设置有端部扩散喷嘴、中心吹扫件和外罩；端部扩散喷嘴设置于外罩内部，中心吹扫件设置于端部扩散喷嘴内部；第一管件与第二管件形成第二外预混燃料通道，第二管件与第三管件形成第二内预混燃料通道；第三管件内部为第二扩散燃料通道；所述燃料喷射组件包括数支燃料喷射叶片、筒形燃料喷射组件中心体和燃料喷射组件
外壳；燃料喷射叶片围绕燃料喷射组件中心体周向等距均匀设置；燃料喷射组件中心体和燃料喷射组件外壳构成第一压缩空气流动环腔；燃料喷射组件中心体中心为燃烧喷嘴中心通道；燃料喷射叶片前缘两侧设置有沿叶片高度方向的第一外预混燃料通道，内部设置有沿叶片高度方向的第一内预混燃料通道；第一外预混燃料通道外部出口为设置于燃料喷射叶片两侧的第一燃料喷射孔，第一外预混燃料通道与第二外预混燃料通道连通；第一内预混燃料通道外部出口为设置于燃料喷射叶片两侧的第二燃料喷射孔，第一内预混燃料通道与第二内预混燃料通道连通，燃料沿第二外预混燃料通道和第二内预混燃料通道分别进入第一外预混燃料通道和第一内预混燃料通道，最终沿第一燃料喷射孔和第二燃料喷射孔喷出；所述第一燃料喷射孔出口方向垂直于燃料喷射叶片或向燃料喷射叶片后缘倾斜；所述第二燃料喷射孔出口方向垂直于燃料喷射叶片或向燃料喷射叶片后缘倾斜；所述燃烧喷嘴中心通道和第二扩散燃料通道连通；所述旋流器组件包括数支旋流叶片、筒形旋流器组件中心体和旋流器组件外壳；旋流叶片围绕旋流器组件中心体周向等距均匀设置；旋流叶片与燃料喷射叶片等间距错位设置；旋流器组件中心体和旋流器组件外壳构成第二压缩空气流动环腔；旋流器组件中心体中心为旋流器组件中心通道，旋流器组件中心体筒壁上设置有与旋流器组件中心通道平行的数个轴向通道，旋流器组件左端设置有与旋流器组件中心通道同轴的圆形空腔；旋流叶片内设置有压缩空气进气通道，压缩空气进气通道向外延伸至旋流器组件外壳，向内延伸至旋流器组件中心通道，其中轴向通道与压缩空气进气通道不连通；所述旋流器组件为整体精铸件或焊接件；所述端部扩散喷嘴右端面设置有数个扩散燃料喷孔，端部扩散喷嘴和中心吹扫件形成环形的第一扩散燃料通道，端部扩散喷嘴与外罩之间形成预混环腔；所述预混环腔的长度为L1，端部扩散喷嘴右端面与外罩右端面的距离为L2，通过调节L1可以调节旋流预混燃烧喷嘴的混合特性，通过调节L2可以实现调节火焰稳定性和约束火焰形状的功能，还可以通过调整第二外预混燃料通道和第二内预混燃料通道之间的燃料流量比例，调整单元二分旋流预混燃烧喷嘴燃料-空气预混浓度径向分布。所述中心吹扫件右端面设置有数个吹扫孔，中心吹扫件内部为中心圆形吹扫通道；中心圆形吹扫通道和旋流器组件中心通道连通；所述燃料喷射组件为整体精铸件或焊接件；所述燃料喷射组件与旋流器组件通过螺纹连接或焊接连接；所述旋流器组件与端部扩散喷嘴通过螺纹连接或焊接连接；所述旋流器组件与中心吹扫件通过插接、焊接或螺纹拧接连接；所述燃料喷射叶片的数量为10支；所述每支燃料喷射叶片上第一燃料喷射孔的数量为
每支叶片6个，每支燃料喷射叶片上第二燃料喷射孔的数量为2个，形状为圆形、方形、椭圆形或其它形状；旋流叶片的数量为10支；所述轴向通道的数量为10个；所述扩散燃料喷孔的数量为10个，扩散燃料喷孔为带有旋向的斜孔或直斜孔。本专利技术装置的工作原理为：工作时，当点火工况20％以下负荷时，天然气燃料从第二扩散燃料通道流入燃料喷射组件依次经径向空腔、轴向通道、第一扩散燃料通道、扩散燃料孔后，从部扩散喷嘴中喷出，与预混环腔出来的压缩空气在喷嘴端面下游边掺混边燃烧，形成稳定扩散火焰；当切换工况20％-35％负荷时，部分燃料从第二扩散燃料通道进入，形成稳定扩散火焰，另一部分燃料从第二内预混燃料通道和第二外预混燃料通道流入第一内预混燃料通道和第一外预混燃料通道，从第二燃料喷射孔和第一燃料喷射孔喷出，与第一压缩空气流动环腔内的压缩空气进行混合，形成沿径向均匀的燃料带，通过下游的旋流器组件，将燃料喷射组件形成的径向均匀燃料带通过旋转流动，在位于旋流器组件下游的预混环腔中将径向浓燃料带与空气周向混合均匀，保证单元二分旋流预混燃烧喷嘴出口燃料的均匀性，在单元二分旋流预混燃烧喷嘴下游形成回流区和稳定扩散和预混燃烧火焰，在此过程中，逐渐减少第二扩散燃料通道燃料流量，增加向第二内预混燃料通道和第二外预混燃料通道的燃料量，直至第二扩散燃料通道流量为零，在单元二分旋流预混燃烧喷嘴下游形成回流区和稳定预混燃烧火焰；当预混工况35％-100％负荷时，所有燃料从第二内预混燃料通道和第二外预混燃料通道流入单元二分旋流预混燃烧喷嘴内第一内预混燃料通道和第一外预混燃料通道，从第二燃料喷射孔和第一燃料喷射孔喷出，与第一压缩空气流动环腔内的压缩空气进行混合，形成沿径向均匀的燃料带，通过下游的旋流器组件，将燃料喷射组件形成的径向均匀燃料带通过旋转流动，在位于旋流器组件下游的预混环腔中将径向浓燃料带与空气周向混合均匀，保证单元二分旋流预混燃烧喷嘴出口燃料的均匀性，在单元二分旋流预混燃烧喷嘴下游形成回流区和稳定预混燃烧火焰，通过调节第二内预混燃料通道和第二外预混燃料通道的燃料量比例，调整单元二分旋流预混燃烧喷嘴出口燃料沿径向分布，从而调整NOX污染排放；在单元二分旋流预混燃烧喷嘴各个工况中，绝大部分压缩空气通过第一压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴，其特征在于：该燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴包括燃料喷射组件(1)、旋流器组件(2)、端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)、外罩(5)、第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)；所述燃料喷射组件(1)、旋流器组件(2)、端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)、外罩(5)、第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)同轴；第二管件(7)设置于第一管件(6)内部，第三管件(8)设置于第二管件(7)内部，第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)设置于燃料喷射组件(1)左侧，并分别与燃料喷射组件(1)连接；燃料喷射组件(1)右侧设置有旋流器组件(2)；旋流器组件(2)右侧设置有端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)和外罩(5)；端部扩散喷嘴(3)设置于外罩(5)内部，中心吹扫件(4)设置于端部扩散喷嘴(3)内部；第一管件(6)与第二管件(7)形成第二外预混燃料通道(6‑1)，第二管件(7)与第三管件(8)形成第二内预混燃料通道(7‑1)；第三管件(8)内部为第二扩散燃料通道(8‑1)；所述燃料喷射组件(1)包括数支燃料喷射叶片(1‑1)、筒形燃料喷射组件中心体(1‑2)和燃料喷射组件外壳(1‑3)；燃料喷射叶片(1‑1)围绕燃料喷射组件中心体(1‑2)周向等距均匀设置；燃料喷射组件中心体(1‑2)和燃料喷射组件外壳(1‑3)构成第一压缩空气流动环腔(1‑4)；燃料喷射组件中心体(1‑2)中心为燃烧喷嘴中心通道(1‑9)；燃料喷射叶片(1‑1)前缘两侧设置有沿叶片高度方向的第一外预混燃料通道(1‑5)，内部设置有沿叶片高度方向的第一内预混燃料通道(1‑6)；第一外预混燃料通道(1‑5)外部出口为设置于燃料喷射叶片(1‑1)两侧的第一燃料喷射孔(1‑7)，第一外预混燃料通道(1‑5)与第二外预混燃料通道(6‑1)连通；第一内预混燃料通道(1‑6)外部出口为设置于燃料喷射叶片(1‑1)两侧的第二燃料喷射孔(1‑8)，第一内预混燃料通道(1‑6)与第二内预混燃料通道(7‑1)连通，燃料沿第二外预混燃料通道(6‑1)和第二内预混燃料通道(7‑1)分别进入第一外预混燃料通道(1‑5)和第一内预混燃料通道(1‑6)，最终沿第一燃料喷射孔(1‑7)和第二燃料喷射孔(1‑8)喷出；所述燃烧喷嘴中心通道(1‑9)和第二扩散燃料通道(8‑1)连通；所述旋流器组件(2)包括数支旋流叶片(2‑1)、筒形旋流器组件中心体(2‑2)和旋流器组件外壳(2‑3)；旋流叶片(2‑1)围绕旋流器组件中心体(2‑2)周向等距均匀设置；旋流叶片(2‑1)与燃料喷射叶片(1‑1)等间距错位设置；旋流器组件中心体(2‑2)和旋流器组件外壳(2‑3)构成第二压缩空气流动环腔(2‑4)；旋流器组件中心体(2‑2)中心为旋流器组件中心通道(2‑6)，旋流器组件中心体(2‑2)筒壁上设置有与旋流器组件中心通道(2‑6)平行的数个轴向通道(2‑8)，旋流器组件(2)左端设置有与旋流器组件中心通道(2‑6)同轴的圆形空腔(2‑7)；旋流叶片(2‑1)内设置有压缩空气进气通道(2‑5)，压缩空气进气通道(2‑5)向外延伸至旋流器组件外壳(2‑3)，向内延伸至旋流器组件中心通道(2‑6)，其中轴向通道(2‑8)与压缩空气进气通道(2‑5)不连通；所述端部扩散喷嘴(3)右端面设置有数个扩散燃料喷孔(3‑1)，端部扩散喷嘴(3)和中心吹扫件(4)形成环形的第一扩散燃料通道(3‑2)，端部扩散喷嘴(3)与外罩(5)之间形成预混环腔(3‑3)；所述中心吹扫件(4)右端面设置有数个吹扫孔(4‑1)，中心吹扫件(4)内部为中心圆形吹扫通道(4‑2)；中心圆形吹扫通道(4‑2)和旋流器组件中心通道(2‑6)连通。...
【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴，其特征在于：该燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴包括燃料喷射组件(1)、旋流器组件(2)、端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)、外罩(5)、第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)；所述燃料喷射组件(1)、旋流器组件(2)、端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)、外罩(5)、第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)同轴；第二管件(7)设置于第一管件(6)内部，第三管件(8)设置于第二管件(7)内部，第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)设置于燃料喷射组件(1)左侧，并分别与燃料喷射组件(1)连接；燃料喷射组件(1)右侧设置有旋流器组件(2)；旋流器组件(2)右侧设置有端部扩散喷嘴(3)、中心吹扫件(4)和外罩(5)；端部扩散喷嘴(3)设置于外罩(5)内部，中心吹扫件(4)设置于端部扩散喷嘴(3)内部；第一管件(6)与第二管件(7)形成第二外预混燃料通道(6-1)，第二管件(7)与第三管件(8)形成第二内预混燃料通道(7-1)；第三管件(8)内部为第二扩散燃料通道(8-1)；所述燃料喷射组件(1)包括数支燃料喷射叶片(1-1)、筒形燃料喷射组件中心体(1-2)和燃料喷射组件外壳(1-3)；燃料喷射叶片(1-1)围绕燃料喷射组件中心体(1-2)周向等距均匀设置；燃料喷射组件中心体(1-2)和燃料喷射组件外壳(1-3)构成第一压缩空气流动环腔(1-4)；燃料喷射组件中心体(1-2)中心为燃烧喷嘴中心通道(1-9)；燃料喷射叶片(1-1)前缘两侧设置有沿叶片高度方向的第一外预混燃料通道(1-5)，内部设置有沿叶片高度方向的第一内预混燃料通道(1-6)；第一外预混燃料通道(1-5)外部出口为设置于燃料喷射叶片(1-1)两侧的第一燃料喷射孔(1-7)，第一外预混燃料通道(1-5)与第二外预混燃料通道(6-1)连通；第一内预混燃料通道(1-6)外部出口为设置于燃料喷射叶片(1-1)两侧的第二燃料喷射孔(1-8)，第一内预混燃料通道(1-6)与第二内预混燃料通道(7-1)连通，燃料沿第二外预混燃料通道(6-1)和第二内预混燃料通道(7-1)分别进入第一外预混燃料通道(1-5)和第一内预混燃料通道(1-6)，最终沿第一燃料喷射孔(1-7)和第二燃料喷射孔(1-8)喷出；所述燃烧喷嘴中心通道(1-9)和第二扩散燃料通道(8-1)连通；所述旋流器组件(2)包括数支旋流叶片(2-1)、筒形旋流器组件中心体(2-2)和旋流器组件外壳(2-3)；旋流叶片(2-1)围绕旋流器组件中心体(2-2)周向等距均匀设置；旋流叶片(2-1)与燃料喷射叶片(1-1)等间距错位设置；旋流器组件中心体(2-2)和旋流器组件外壳(2-3)构成第二压缩空气流动环腔(2-4)；旋流器组件中心体(2-2)中心为旋流器组...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，张文军，卜一凡，邵志伟，彭建强，郑智文，刘海旭，秦利峰，葛春醒，丁继伟，孙立权，鲍丛，王颖，陈亦嘉，
申请(专利权)人：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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