一种径向分级旋流预混喷嘴制造技术

本发明专利技术公开了一种径向分级旋流预混喷嘴。所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道；一级空气流道主体与预燃级燃料通道主体之间形成一级空气流道；扰流套筒与一级空气流道主体之间形成二级空气流道；预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置；预燃级燃料通道主体上设置有一级喷射孔及二级喷射孔；二级空气流道内设置有径向旋流装置。本申请结构简单，燃料和空气的混合效率高，压力损失小，符合工程要求。

A radial fractionation swirling premixed nozzle

The invention discloses a radial grading swirling premixed nozzle. The radial fractionation swirling premixed nozzle includes the main fuel channel body, the main fuel stage fuel channel body, the first stage air passage main body, and the disturbance flow sleeve, among which the precombustion fuel channel is arranged in the main fuel channel body, and the main fuel level fuel channel is provided with the main fuel level fuel channel in the main fuel stage; A primary air passage is formed between the main body of the air flow channel and the main fuel channel of the pre combustion stage, and the two stage air flow channel is formed between the spoiler and the primary air channel body; the main body of the pre combustion grade fuel channel is equipped with a double blade swirling device, and the primary fuel channel is set up with a primary injection hole and two level jet holes; and the two level is set on the main fuel channel. A radial swirl device is set in the air flow channel. The application has simple structure, high mixing efficiency of fuel and air, little pressure loss, and meets engineering requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种径向分级旋流预混喷嘴
本专利技术涉及燃气轮机燃烧室
，特别是涉及一种径向分级旋流预混喷嘴。
技术介绍
随着人们对环境保护问题的重视，世界各国对燃气轮机燃烧室排放标准的要求越来越严格，一般要求燃气轮机在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。燃烧室排放的污染物主要有氮氧化物、一氧化碳和未然碳氢化合物，其中，氮氧化物NOx为污染物排放的重要指标，为了达到低NOx排放的目的，预混燃烧技术被广泛采用。预混燃烧技术大多采用旋流混合技术来实现燃料和氧化剂的良好混合，进行贫油预混燃烧，但是当工作于这一状态的燃烧室极其容易产生燃烧不稳定，热声振荡等问题。为解决这一问题，工程上通常采用组织一定的扩散火焰的方式来稳定预混火焰，而对于扩散火焰，参与扩散燃烧的燃料越多，燃烧稳定性越好，但污染物NOx排放性能越差。因此，为了解决污染物排放和燃烧火焰稳定性之间的矛盾，设计能够合理组织预混燃烧和扩散燃烧的喷嘴成为低排放燃烧室的核心技术。在现有技术中，对燃烧室喷嘴的设计形式多种多样，尤其对于气态燃料喷射的喷嘴结构复杂多样，但大多结构形式复杂，对燃料混合情况和速度型的改变不够理想，并不能在工程中解决稳定燃烧和低排放矛盾的问题。现有气态燃料喷嘴结构形式复杂多样，但是综合考虑低排放燃烧和稳定火焰的预混喷嘴结构较少，这些喷嘴在工程中不能解决低排放和稳定燃烧的矛盾问题。1)对于预混喷嘴，为了实现燃料和空气的均匀混合，满足不同工况的要求，通常将喷嘴结构设计的较为复杂，造成加工和调节难度增大，同时具有回火等风险。2)采用传统结构的混合喷嘴，结构虽然简单，但是并不能实现燃料和空气的均匀混合，造成污染物排放过高等问题。3)对于预混喷嘴，虽然能够实现燃料和空气的均匀混合，降低污染物排放，但是极易出现燃烧不稳定、热声振荡、熄火等问题。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种径向分级旋流预混喷嘴来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。为实现上述目的，本专利技术提供一种径向分级旋流预混喷嘴，所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道；所述一级空气流道主体内壁与所述预燃级燃料通道主体外壁之间形成一级空气流道；所述扰流套筒的内壁与所述一级空气流道主体外壁之间形成二级空气流道；所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置，所述双叶片旋流装置位于一级空气流道内；所述预燃级燃料通道主体上设置有连通所述预燃级燃料通道与所述一级空气流道的一级喷射孔以及二级喷射孔；所述一级喷射孔与所述扰流套筒相对；所述二级喷射孔设置的位置为所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置的位置；所述二级空气流道内设置有径向旋流装置，所述径向旋流装置内部具有径向旋流叶片，所述径向旋流叶片内设置有连通所述径向旋流叶片外部的内流道；其中，所述一级喷射孔用于将预燃级燃料喷射至一级空气流道中；所述二级喷射孔用于将预燃级燃料喷射至所述一级空气流道中。优选地，所述双叶片旋流装置包括多组叶片组，每组叶片组具有两个叶片，每两个叶片之间形成旋流空气流道；所述旋流空气流道连通所述一级空气流道；所述一级喷射孔连通所述旋流空气流道。优选地，所述旋流空气流道与所述预燃级燃料通道主体的轴向成一偏转角度。优选地，两个所述叶片之间形成的旋流空气流道的连通所述一级空气流道的出口处为收缩出口或扩张出口。优选地，所述径向旋流叶片的连通所述径向旋流叶片外部的内流道的出口形式为开口式或阵列的喷射口式。优选地，所述一级喷射孔的数量为多个；所述二级喷射孔的数量为多个。优选地，所述扰流套筒包括扰流装置和二级文氏管结构，所述扰流装置与所述二级文氏管结构相交。优选地，扰流装置在流道内的最高点不高于文氏管结构的喉道最高处。优选地，所述扰流装置的数量为多个。本申请的径向分级旋流预混喷嘴，在喷嘴出口完成燃料和空气恰当的混合比例，并达到合理的速度分布，进入燃烧室组织形成稳定的流场和燃烧场，能够达到低排放燃烧和稳定火焰的目的。同时该喷嘴结构简单，燃料和空气的混合效率高，压力损失小，符合工程要求。附图说明图1是本申请第一实施例的径向分级旋流预混喷嘴的结构示意图。图2是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中双叶片旋流装置的结构示意图。图3是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中径向旋流装置的结构示意图。图4是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中扰流套筒的结构示意图。附图标记：具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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专利技术和简化描述，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专利技术保护范围的限制。图1是本申请第一实施例的径向分级旋流预混喷嘴的结构示意图。图2是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中双叶片旋流装置的结构示意图。图3是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中径向旋流装置的结构示意图。图4是图1所示的径向分级旋流预混喷嘴中扰流套筒的结构示意图。如图1至图4所示的所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道1；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道2；一级空气流道主体内壁与所述预燃级燃料通道主体外壁之间形成一级空气流道3；扰流套筒的内壁与一级空气流道主体外壁之间形成二级空气流道4；预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置11，所述双叶片旋流装置11位于一级空气流道3内；预燃级燃料通道主体上设置有连通所述预燃级燃料通道1与一级空气流道3的一级喷射孔9以及二级喷射孔10；一级喷射孔9与扰流套筒5相对；二级喷射孔10设置的位置为所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置11的位置；二级空气流道4内设置有径向旋流装置13，径向旋流装置13内部具有径向旋流叶片，径向旋流叶片内设置有连通所述径向旋流叶片外部的内流道；其中，一级喷射孔9用于将预燃级燃料喷射至一级空气流道3中；二级喷射孔10用于将预燃级燃料喷射至一级空气流道3中。本申请在燃用气态燃料时，能够在燃烧室头部中心区组织形成半预混扩散燃烧，在中心区外层实现全预混燃烧的工作模式。在一级空气流道内，预燃级一部分燃料首先在每组的轴向旋流叶片之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向分级旋流预混喷嘴，其特征在于，所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道(1)；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道(2)；所述一级空气流道主体内壁与所述预燃级燃料通道主体外壁之间形成一级空气流道(3)；所述扰流套筒的内壁与所述一级空气流道主体外壁之间形成二级空气流道(4)；所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置(11)，所述双叶片旋流装置(11)位于一级空气流道(3)内；所述预燃级燃料通道主体上设置有连通所述预燃级燃料通道(1)与所述一级空气流道(3)的一级喷射孔(9)以及二级喷射孔(10)；所述一级喷射孔(9)与所述扰流套筒(5)相对；所述二级喷射孔(10)设置的位置为所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置(11)的位置；所述二级空气流道(4)内设置有径向旋流装置(13)，所述径向旋流装置(13)内部具有径向旋流叶片，所述径向旋流叶片内设置有连通所述径向旋流叶片外部的内流道；其中，所述一级喷射孔(9)用于将预燃级燃料喷射至一级空气流道(3)中；所述二级喷射孔(10)用于将预燃级燃料喷射至所述一级空气流道(3)中。...

【技术特征摘要】
1.一种径向分级旋流预混喷嘴，其特征在于，所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道(1)；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道(2)；所述一级空气流道主体内壁与所述预燃级燃料通道主体外壁之间形成一级空气流道(3)；所述扰流套筒的内壁与所述一级空气流道主体外壁之间形成二级空气流道(4)；所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置(11)，所述双叶片旋流装置(11)位于一级空气流道(3)内；所述预燃级燃料通道主体上设置有连通所述预燃级燃料通道(1)与所述一级空气流道(3)的一级喷射孔(9)以及二级喷射孔(10)；所述一级喷射孔(9)与所述扰流套筒(5)相对；所述二级喷射孔(10)设置的位置为所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置(11)的位置；所述二级空气流道(4)内设置有径向旋流装置(13)，所述径向旋流装置(13)内部具有径向旋流叶片，所述径向旋流叶片内设置有连通所述径向旋流叶片外部的内流道；其中，所述一级喷射孔(9)用于将预燃级燃料喷射至一级空气流道(3)中；所述二级喷射孔(10)用于将预燃级燃料喷射至所述一级空气流道(3)中。2.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵志强，陈明禄，朱涛，杨谦，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21