一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术涉及微型燃气轮机技术领域，公开了一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机，该喷嘴包括壳体，壳体包括底壁以及一端固定连接于底壁的侧壁，侧壁的另一端设置有燃料入口；壳体至少在侧壁上设有多个喷孔，多个喷孔形成燃料出口，且燃料出口位于火焰筒内；侧壁和底壁围成的空间形成燃料通道；还包括设置在壳体上的旋流器，沿燃料通道中燃料的流动方向，多个喷孔包括靠近旋流器的出口设置的第一组喷孔和远离旋流器的出口设置的第二组喷孔，燃料通道中输送的燃料由第一组喷孔和第二组喷孔射出，由第一组喷孔射出的燃料与从旋流器流出的空气形成预混合并进入火焰筒中，由第二组喷孔射出的燃料直接进入火焰筒中。

A Combustor Nozzle, Combustor and Micro Gas Turbine

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机
本技术涉及微型燃气轮机
，尤其涉及一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机。
技术介绍
中低热值气体燃料包括合成气、生物质气、瓦斯等燃料气，在我国来源及储量非常丰富；但由于常规燃烧设备难以利用中低热值的气体，因此中低热值燃料在我国尚未得到有效利用。微型燃气轮机可以通过燃烧把中低热值气体燃料蕴含的化学能转化为机械功输出，是利用中低热值气体燃料的关键设备，具有清洁高效、结构紧凑、重量轻、维护费用低等特点，可以广泛用于分布式能源系统以提供电力、热量、蒸汽、冷量等，还可以用于辅助动力等领域。燃烧室是微型燃气轮机利用中低热值气体的核心设备，其关键部件是与燃料特性匹配的喷嘴。和常规的微型燃气轮机燃料如天然气和柴油相比，中低热值气体燃料的热值低、流量大、燃料特性变化大，为了维持燃机的额定功率需要燃用大量中低热值燃料，即燃用中低热值气体时的燃料体积流量远大于燃用常规天然气时的燃料体积流量，如果仍采用常规的喷嘴会使得燃料射流速度过快、燃料与空气混合不良等，造成燃料的燃烧效率降低、燃烧不稳定等问题。
技术实现思路
本技术提供一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机，用以解决现有技术中存在的常规喷嘴在大燃料流量工况下无法形成高效、稳定的燃烧的问题。本技术实施例提供了一种燃烧室的喷嘴，其中，所述燃烧室包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，该喷嘴位于所述机匣内，用于向所述火焰筒输送燃料和空气，该喷嘴包括：设置有燃料入口、燃料出口、以及连通所述燃料入口和燃料出口的燃料通道的壳体，所述壳体包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁，所述侧壁的另一端设置有所述燃料入口；所述壳体至少在所述侧壁上设有多个喷孔，所述多个喷孔形成所述燃料出口，且所述燃料出口位于所述火焰筒内；所述侧壁和所述底壁围成的空间形成所述燃料通道；设置在所述壳体上的旋流器，所述旋流器的入口与所述机匣上的进风口连通，所述旋流器的出口与所述火焰筒连通，外界空气由所述旋流器的出口流出并沿所述燃料通道中燃料的流向进入所述火焰筒中；沿所述燃料通道中燃料的流动方向，所述多个喷孔包括靠近所述旋流器的出口设置的第一组喷孔和远离所述旋流器的出口设置的第二组喷孔，所述燃料通道中输送的燃料由所述第一组喷孔和所述第二组喷孔射出，由所述第一组喷孔射出的燃料与从所述旋流器流出的空气形成预混合并进入所述火焰筒中，由所述第二组喷孔射出的燃料直接进入所述火焰筒中。上述实施例中，通过在壳体上设置多孔结构，降低了燃料在大流量工况下的喷射速度，使得燃料与空气具有良好的混合效果，提高了燃烧效率；同时，通过与旋流器的组合，使燃料在火焰筒中能够形成预混燃烧以及扩散燃烧，提高了燃烧的稳定性。在一个具体的实施例中，所述第一组喷孔包括设置在所述侧壁上的多个喷孔，所述第二组喷孔包括设置在所述侧壁上并靠近所述底壁一端的多个喷孔和设置在所述底壁上的多个喷孔。或者，可选的，所述第一组喷孔包括设置在所述侧壁上的多个喷孔，所述第二组喷孔包括设置在所述底壁上的多个喷孔。上述两种设置方式，除了在侧壁上开设喷孔外，在底壁上也开设多个喷孔，这样，一方面可以分流部分燃料流量，减小有限的侧面孔在大流量时的喷射速度；另一方面，由底壁上的喷孔射出的燃料可与空气形成扩散燃烧，起到值班级喷嘴的作用，进一步提高了燃烧室内火焰的稳定性。可选的，所述第一组喷孔和所述第二组喷孔沿周向设置。可选的，针对每个位于所述底壁上的喷孔，所述喷孔的轴线与所述壳体的轴线之间的夹角介于10°～80°之间，如10°、30°、50°、80°等。可选的，针对每个位于所述侧壁上的喷孔，所述喷孔的中心和该喷孔所在圆周的圆心之间的连接与所述喷孔的轴线之间的夹角介于0°～80°之间，如0°、10°、30°、50°、80°等。可选的，所述旋流器为径向旋流器，所述旋流器包括具有环形结构且相对设置的上盖板以及下盖板，所述上盖板与所述下盖板之间设有多个叶片；所述旋流器套装在所述壳体上，且所述上盖板与所述壳体固定连接，所述下盖板与所述壳体之间形成用于空气流通的通道。可选的，所述上盖板为平板或中间凸起的异形板。本技术实施例还提供了一种燃烧室，该燃烧室包括上述任一项所述的喷嘴，该喷嘴通过在壳体上设置多孔结构并与旋流器组合的形式来实现燃料高效稳定的燃烧。本技术实施例还提供了一种微型燃气轮机，该微型燃气轮机包括上述燃烧室。当燃用中低热值的气体燃料时，如生物质气、合成气、沼气、焦炉气、瓦斯气、炼厂气等，保证在大流量工况下，喷嘴射出的燃料能够在燃烧室中形成高效稳定的燃烧。附图说明图1为本技术实施例提供的喷嘴的结构示意图；图2为图1示出的喷嘴中壳体的主视图；图3为图2示出的壳体的A-A视图；图4为图2示出的壳体的B-B视图。附图标记：10-壳体101-侧壁102-底壁11-第一组喷孔12-第二组喷孔20-旋流器21-上盖板22-下盖板具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术作进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，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。本技术实施例提供了一种燃烧室的喷嘴，适用于在燃料的流量较大时，使射出的燃料能够形成高效稳定的燃烧，如在燃用生物质气、合成气、沼气、焦炉气、瓦斯气、炼厂气等中低热值的气体燃料时，由于这些中低热值的气体燃料的热值低、流量大、燃烧特性变化大，因此，所需要的体积流量远大于燃用常规天然气时的体积流量，采用常规的喷嘴会使得燃料的射流速度过快，影响与空气的混合，同时，由于火焰较长，造成燃烧室的出口温度不均匀。其中，燃烧室包括机匣以及设置在机匣内的火焰筒，该喷嘴位于机匣内，用于向火焰筒输送燃料和空气，具体的，该喷嘴包括：设置有燃料入口、燃料出口、以及连通燃料入口和燃料出口的燃料通道的壳体，壳体包括底壁以及一端固定连接于底壁的侧壁，侧壁的另一端设置有燃料入口；壳体至少在侧壁上设有多个喷孔，多个喷孔形成燃料出口，且燃料出口位于火焰筒内；侧壁和底壁围成的空间形成燃料通道；设置在壳体上的旋流器，旋流器的入口与机匣上的进风口连通，旋流器的出口与火焰筒连通，外界空气由旋流器的出口流出并沿燃料通道中燃料的流向进入火焰筒中；沿燃料通道中燃料的流动方向，多个喷孔包括靠近旋流器的出口设置的第一组喷孔和远离旋流器的出口设置的第二组喷孔，燃料通道中输送的燃料由第一组喷孔和第二组喷孔射出，由第一组喷孔射出的燃料与从旋流器流出的空气形成预混合并进入火焰筒中，由第二组喷孔射出的燃料直接进入火焰筒中。上述实施例中，通过在壳体上设置多孔结构，一方面增加了燃料的有效出口面积，使得喷嘴在较大的流量条件下仍可以保持合适的喷射速度，从而保证燃料与空气具有良好的混合效果；另一方面，通过与旋流器的组合，使得由第一组喷孔射出的燃料与流动的空气旋流形成混合气并进入火焰筒中，提高了燃烧室头部的旋流数，进一步增强了混合效果，同时，由第二组喷孔射出的燃料直接进入火焰筒中，边扩散混合边燃烧，有利于在火焰筒内形成稳定的燃烧过程。为了更加清楚的了解本技术实施例提供的喷嘴的结构，现结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧室的喷嘴，其中，所述燃烧室包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，其特征在于，所述喷嘴位于所述机匣内，用于向所述火焰筒输送燃料和空气，包括：设置有燃料入口、燃料出口、以及连通所述燃料入口和燃料出口的燃料通道的壳体，所述壳体包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁，所述侧壁的另一端设置有所述燃料入口；所述壳体至少在所述侧壁上设有多个喷孔，所述多个喷孔形成所述燃料出口，且所述燃料出口位于所述火焰筒内；所述侧壁和所述底壁围成的空间形成所述燃料通道；设置在所述壳体上的旋流器，所述旋流器的入口与所述机匣上的进风口连通，所述旋流器的出口与所述火焰筒连通，外界空气由所述旋流器的出口流出并沿所述燃料通道中燃料的流向进入所述火焰筒中；沿所述燃料通道中燃料的流动方向，所述多个喷孔包括靠近所述旋流器的出口设置的第一组喷孔和远离所述旋流器的出口设置的第二组喷孔，所述燃料通道中输送的燃料由所述第一组喷孔和所述第二组喷孔射出，由所述第一组喷孔射出的燃料与从所述旋流器流出的空气形成预混合并进入所述火焰筒中，由所述第二组喷孔射出的燃料直接进入所述火焰筒中。

【技术特征摘要】
1.一种燃烧室的喷嘴，其中，所述燃烧室包括机匣以及设置在所述机匣内的火焰筒，其特征在于，所述喷嘴位于所述机匣内，用于向所述火焰筒输送燃料和空气，包括：设置有燃料入口、燃料出口、以及连通所述燃料入口和燃料出口的燃料通道的壳体，所述壳体包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁，所述侧壁的另一端设置有所述燃料入口；所述壳体至少在所述侧壁上设有多个喷孔，所述多个喷孔形成所述燃料出口，且所述燃料出口位于所述火焰筒内；所述侧壁和所述底壁围成的空间形成所述燃料通道；设置在所述壳体上的旋流器，所述旋流器的入口与所述机匣上的进风口连通，所述旋流器的出口与所述火焰筒连通，外界空气由所述旋流器的出口流出并沿所述燃料通道中燃料的流向进入所述火焰筒中；沿所述燃料通道中燃料的流动方向，所述多个喷孔包括靠近所述旋流器的出口设置的第一组喷孔和远离所述旋流器的出口设置的第二组喷孔，所述燃料通道中输送的燃料由所述第一组喷孔和所述第二组喷孔射出，由所述第一组喷孔射出的燃料与从所述旋流器流出的空气形成预混合并进入所述火焰筒中，由所述第二组喷孔射出的燃料直接进入所述火焰筒中。2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一组喷孔包括设置在所述侧壁上的多个喷孔，所述第二组喷孔包括设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新宇，郭德三，李成勤，杜磊，李雨亭，苏洋，陈宇，
申请(专利权)人：新奥能源动力科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31