一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器制造技术

技术编号:24327787 阅读:148 留言:0更新日期:2020-05-29 18:37
一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,属于燃气轮机燃烧技术领域。本发明专利技术解决了现有的双油路离心式雾化喷嘴存在的冷启动困难、易发生无法着火的情况以及燃烧效率低的问题。一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,它包括同轴布置的点火塞、雾化网、基准件、主油路隔板及外壳,其中所述点火塞为变直径圆柱段,基准件套装在点火塞上,基准件的中部与点火塞之间形成环腔,基准件的外表面加工有若干轴向导流叶片。采用多级旋流孔结构将全部空气分为根部风和两级旋流风来加强醇基燃料与空气的分级混合,使得醇基燃料与空气混合均匀,有利于燃烧过程的稳定、出口温度分布均匀及NOx排放降低。

A multi-stage swirl micro gas turbine burner

【技术实现步骤摘要】
一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器
本专利技术涉及一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,属于燃气轮机燃烧

技术介绍
近年来由于全球经济的迅速发展,各个国家对能源的需求也与日俱增。为了解决当前的能源危机,智能电网、分布式能源的概念应运而生。微型燃气轮机(Micro-Turbine)作为新能源技术的核心设备,其技术的成熟对推动智能电网、分布式能源系统的发展起着至关重要的作用。微型燃气轮机具备轻便、燃料种类范围广、污染极低、安全可靠等优点,对21世纪人们的生活生产均产生了很大的影响。但由于国际石油市场价格不稳定,且我国缺乏足够的石油资源来支持长远发展,故寻找燃气轮机替代能源成为了我国势在必行的重要任务。醇基燃料由于其高效、清洁、经济且来源广泛而受到人们的推崇。醇基燃料相比较常规的燃油有着诸多的优点,例如粘度低而容易雾化、燃点高而安全性提高,排放量低而减少环境污染等等,并且已有试验和研究表明,醇基燃料在燃气轮机上的应用是完全具有可行性的。雾化喷嘴是微型燃气轮机的一个关键设备,其燃料雾化质量直接影响到燃烧室的着火、混合、燃烧和燃尽;雾化分散效果越好,雾化粒度越均匀,越有利于颗粒的混合、着火和燃烧。因此为了提高燃气轮机燃烧室的燃烧效率,良好的喷嘴结构必不可少。双油路离心式雾化喷嘴是单路压力雾化喷嘴的改进型,它的突出优点是油量调节范围大,并可保证低工况下依然能够获得较好的雾化质量,因此双路喷嘴在燃气轮机上获得广泛应用。但若将传统的双油路喷嘴和醇基燃料直接应用到微型燃气轮机上,将可能带来以下的问题:1.双油路离心式雾化喷嘴的主油路刚开始工作时的供油压力很小,无法满足微型燃气轮机机组在启动工况下的雾化性能,从而会导致燃烧效率不理想。2.因醇基燃料相对于常用的燃油,其汽化潜热很大,造成汽化时吸收的热量多,导致燃烧区温度低,燃烧效率差。传统的双油路在无任何预热措施或改进的情况下,可能会出现雾化效果差,冷启动困难等问题。3.由于雾化喷嘴喷孔前端燃料浓度较高,让其充分燃烧的氧气含量不足,从而可能会导致燃烧效率低,燃烧室产生排气冒烟等现象。4.由于雾化喷嘴燃烧时空气一次性给入,会增大液体燃料的着火热,导致无法着火或淌油、析碳等问题。因此,有必要对雾化喷嘴的各个方面进行更进一步的的改进,使得微型燃气轮机在有效的应用醇基燃料或其他液体燃料的同时使其燃烧室在各种工况下都能获得良好的雾化效果,从而使整个燃烧室能够满足高效低污染燃烧技术的要求。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的双油路离心式雾化喷嘴存在的冷启动困难、易发生无法着火的情况以及燃烧效率低的问题,进而提供了一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,它包括同轴布置的点火塞、雾化网、基准件、主油路隔板及外壳,其中所述点火塞为变直径圆柱段,基准件套装在点火塞上,基准件的中部与点火塞之间形成环腔,基准件的外表面加工有若干轴向导流叶片;所述雾化网为空心圆柱形结构,其设置在基准件与点火塞之间的环腔内,雾化网的内表面与点火塞之间存在环向间隙,所述主油路隔板包括隔板主体及同轴盘设在隔板主体上的盘管,所述隔板主体为空心圆柱形结构且套设在基准件上,外壳上远离燃烧室的一端部同轴套设在主油路隔板上,若干轴向导流叶片位于隔板主体与基准件之间形成根部风流动通道;基准件上靠近燃烧室的一端部为渐缩段,所述渐缩段与点火塞之间形成副油路收敛通道,副油路收敛通道中靠近燃烧室的一端为副油路燃料喷口,外壳中部的内表面与基准件的渐缩段外表面之间形成主油路收敛通道,主油路收敛通道中靠近燃烧室的一端为主油路燃料喷口,盘管的一端为主油路入口端且延伸至外壳外部,盘管的另一端为出口端且靠近主油路收敛通道布置,基准件上插装有副油路管段,所述副油路管段远离燃烧室设置且副油路管段的端部与雾化网所在环腔连通,基准件上靠近渐缩段的位置周向加工有若干一级旋流孔,外壳的中部为渐扩段,其上加工有若干二级旋流孔及若干三级旋流孔,其中若干二级旋流孔靠近主油路隔板布置,若干三级旋流孔靠近燃烧室布置。进一步地,基准件上远离燃烧室的一端部与点火塞之间螺纹连接,雾化网的外表面与基准件内表面之间以及雾化网的一端与点火塞上的轴肩之间均为紧密接触。进一步地,所述盘管的环绕圈数为4~10圈,盘管的内径及外径均为1~3mm,盘管内旋流方向与空气进入一级旋流孔的旋转方向相同。进一步地,轴向导流叶片的数量为4~8个,且沿基准件的周向均布,每个轴向导流叶片的轴向长度小于或等于隔板主体轴向长度的2/3。进一步地,一级旋流孔的数量为8~12个,且沿基准件周向均布,一级旋流孔为边长1~3mm的矩形孔,每个一级旋流孔的中轴线与基准件中轴线之间的夹角在剖面上的投影为30~60°。进一步地,二级旋流孔的数量为8~16个,且沿外壳周向均布,二级旋流孔为直径1~3mm的圆孔。进一步地,三级旋流孔的数量为16~24个,且沿外壳周向均布,三级旋流孔为边长1~3mm矩形孔,每个三级旋流孔的中轴线与壳体中轴线之间的夹角在剖面上的投影为30~60°。进一步地,一级旋流孔、二级旋流孔及三级旋流孔的中心轴线朝向相同设置。进一步地,主油路入口端的内径及外径均为1~3mm,副油路管段的内径及外径均为0.5~1.5mm。进一步地,主油路燃料喷口的内、外环直径间距以及副油路燃料喷口的内、外环直径间距均为0.25~1mm。本专利技术与现有技术相比具有以下效果:本申请采用主油路和副油路分开的双油路供油方式,采用点火塞预热并点燃副油路醇基燃料,使其在雾化网中有效吸热蒸发并点燃,同时提供主油路燃料的点火热源,从而有效解决醇基燃料的冷启动困难问题;主油路燃料通过主油路隔板上的盘管环绕结构,经过多次旋流实现切向给油,一方面使主油路燃料延迟给入,同时获得一定程度的预热,有助于主油路燃料的着火燃烧;采用多级旋流孔结构将全部空气分为根部风和两级旋流风来加强醇基燃料与空气的分级混合,使得醇基燃料与空气混合均匀,有利于燃烧过程的稳定、出口温度分布均匀及NOx排放降低。附图说明图1为本申请的立体结构示意图(局部剖视);图2为本申请的主视示意图;图3为图2的C-C向剖视示意图;图4为盘管的结构示意图;图5为本申请的立体结构示意图(壳体及主油路隔板未示出)。具体实施方式具体实施方式一:结合图1~5说明本实施方式,一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,它包括同轴布置的点火塞1、雾化网2、基准件3、主油路隔板4及外壳5,其中所述点火塞1为变直径圆柱段,基准件3套装在点火塞1上,基准件3的中部与点火塞1之间形成环腔,基准件3的外表面加工有若干轴向导流叶片17;所述雾化网2为空心圆柱形结构,其设置在基准件3与点火塞1之间的环腔内,雾化网2的内表面与点火塞1之间存在环向间隙,所述主油路隔板4包括隔板主体10及本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,其特征在于:它包括同轴布置的点火塞(1)、雾化网(2)、基准件(3)、主油路隔板(4)及外壳(5),其中所述点火塞(1)为变直径圆柱段,基准件(3)套装在点火塞(1)上,基准件(3)的中部与点火塞(1)之间形成环腔,基准件(3)的外表面加工有若干轴向导流叶片(17);/n所述雾化网(2)为空心圆柱形结构,其设置在基准件(3)与点火塞(1)之间的环腔内,雾化网(2)的内表面与点火塞(1)之间存在环向间隙,/n所述主油路隔板(4)包括隔板主体(10)及同轴盘设在隔板主体(10)上的盘管(9),所述隔板主体(10)为空心圆柱形结构且套设在基准件(3)上,外壳(5)上远离燃烧室的一端部同轴套设在主油路隔板(4)上,若干轴向导流叶片(17)位于隔板主体(10)与基准件(3)之间形成根部风流动通道;/n基准件(3)上靠近燃烧室的一端部为渐缩段,所述渐缩段与点火塞(1)之间形成副油路收敛通道(7),副油路收敛通道(7)中靠近燃烧室的一端为副油路燃料喷口(6),/n外壳(5)中部的内表面与基准件(3)的渐缩段外表面之间形成主油路收敛通道(12),主油路收敛通道(12)中靠近燃烧室的一端为主油路燃料喷口(13),/n盘管(9)的一端为主油路入口端(11)且延伸至外壳(5)外部,盘管(9)的另一端为出口端且靠近主油路收敛通道(12)布置,基准件(3)上插装有副油路管段(14),所述副油路管段(14)远离燃烧室设置且副油路管段(14)的端部与雾化网(2)所在环腔连通,/n基准件(3)上靠近渐缩段的位置周向加工有若干一级旋流孔(8),外壳(5)的中部为渐扩段(18),其上加工有若干二级旋流孔(15)及若干三级旋流孔(16),其中若干二级旋流孔(15)靠近主油路隔板(4)布置,若干三级旋流孔(16)靠近燃烧室布置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,其特征在于:它包括同轴布置的点火塞(1)、雾化网(2)、基准件(3)、主油路隔板(4)及外壳(5),其中所述点火塞(1)为变直径圆柱段,基准件(3)套装在点火塞(1)上,基准件(3)的中部与点火塞(1)之间形成环腔,基准件(3)的外表面加工有若干轴向导流叶片(17);
所述雾化网(2)为空心圆柱形结构,其设置在基准件(3)与点火塞(1)之间的环腔内,雾化网(2)的内表面与点火塞(1)之间存在环向间隙,
所述主油路隔板(4)包括隔板主体(10)及同轴盘设在隔板主体(10)上的盘管(9),所述隔板主体(10)为空心圆柱形结构且套设在基准件(3)上,外壳(5)上远离燃烧室的一端部同轴套设在主油路隔板(4)上,若干轴向导流叶片(17)位于隔板主体(10)与基准件(3)之间形成根部风流动通道;
基准件(3)上靠近燃烧室的一端部为渐缩段,所述渐缩段与点火塞(1)之间形成副油路收敛通道(7),副油路收敛通道(7)中靠近燃烧室的一端为副油路燃料喷口(6),
外壳(5)中部的内表面与基准件(3)的渐缩段外表面之间形成主油路收敛通道(12),主油路收敛通道(12)中靠近燃烧室的一端为主油路燃料喷口(13),
盘管(9)的一端为主油路入口端(11)且延伸至外壳(5)外部,盘管(9)的另一端为出口端且靠近主油路收敛通道(12)布置,基准件(3)上插装有副油路管段(14),所述副油路管段(14)远离燃烧室设置且副油路管段(14)的端部与雾化网(2)所在环腔连通,
基准件(3)上靠近渐缩段的位置周向加工有若干一级旋流孔(8),外壳(5)的中部为渐扩段(18),其上加工有若干二级旋流孔(15)及若干三级旋流孔(16),其中若干二级旋流孔(15)靠近主油路隔板(4)布置,若干三级旋流孔(16)靠近燃烧室布置。


2.根据权利要求1所述的一种多级旋流微型燃气轮机燃烧器,其特征在于:基准件(3)上远离燃烧室的一端部与点火塞(1)之间螺纹连接,雾化网(2)的外表面与基准件(3)内表面之间以及雾化网(2)的一端与点火塞(1)上的轴肩之间均为紧密接...

【专利技术属性】
技术研发人员:王辉金孟和邱朋华王翔宇王敏
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙;23

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