一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器制造技术

一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，包括自下而上连接贯通的缓冲腔、预混进气管和火焰筒，空气经燃烧器底部进入缓冲腔，预混进气管中设置有主燃料喷管和低旋流燃烧器，主燃料喷管通过中心输气管连接主燃料，低旋流燃烧器位于主燃料喷管上方，贫燃直喷管沿轴向设置于预混进气管和缓冲腔中，其底端连接值班燃料，顶端高于低旋流燃烧器并朝向火焰筒，预混气经低旋流燃烧器的旋流通道和直流通道与从贫燃直喷管下游喷出的值班燃料混合燃烧。本发明专利技术在增大叶片几何角和孔板阻塞比的同时保证了弱旋流流场，并提高了燃料/空气的预混均匀性，降低NOx的形成，降低自燃、回火、贫燃熄火、燃烧振荡出现的风险，提高燃烧效率，适用于多种燃烧模式。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器
本专利技术属于燃气轮机结构设计
，特别涉及一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器。
技术介绍
燃气轮机作为最先进的热功转换装置，已经在世界范围的能源动力和电力系统中发挥了不可或缺的重要作用。为了使燃气轮机稳定工作，作为燃气轮机三大核心部件之一的燃烧室广泛采用强旋流实现火焰稳定，在主燃区形成中心回流区，为新鲜混气燃烧提供持续的点火源，保证了燃烧室的稳定工作范围，但所产生的大尺度湍流结构也降低了容积释热率。而且在强旋流作用下贫油预混火焰容易产生振荡燃烧，当振荡达到一定振幅时会影响发动机运转，甚至导致燃烧室和涡轮等严重损坏。同时，强旋流延长了混气在高温区内的停留时间，导致污染物尤其是热力型NOx排放量大大增加。低旋流燃烧技术(旋流数一般在0.4到0.55之间)规避了传统的依靠回流区实现火焰稳定的方式，在精心组织的旋流强度下组织燃烧，在混合均匀的条件下具有高的容积释热率。同时低旋流燃烧器下游会形成速度持续衰减的扩张流，流场中不存在强剪切区域，无回流区，能有效抑制振荡燃烧，火焰稳定性大大增强，且火本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，包括自下而上连接贯通的缓冲腔(1)、预混进气管(7)和火焰筒(16)，空气经燃烧器底部进入缓冲腔(1)，其特征在于，所述预混进气管(7)中设置有主燃料喷管(4)和低旋流燃烧器(12)，主燃料喷管(4)通过中心输气管(2)连接主燃料，低旋流燃烧器(12)位于主燃料喷管(4)上方，贫燃直喷管(13)沿轴向设置于预混进气管(7)和缓冲腔(1)中，其底端连接值班燃料，顶端高于低旋流燃烧器(12)并朝向火焰筒(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，包括自下而上连接贯通的缓冲腔(1)、预混进气管(7)和火焰筒(16)，空气经燃烧器底部进入缓冲腔(1)，其特征在于，所述预混进气管(7)中设置有主燃料喷管(4)和低旋流燃烧器(12)，主燃料喷管(4)通过中心输气管(2)连接主燃料，低旋流燃烧器(12)位于主燃料喷管(4)上方，贫燃直喷管(13)沿轴向设置于预混进气管(7)和缓冲腔(1)中，其底端连接值班燃料，顶端高于低旋流燃烧器(12)并朝向火焰筒(16)。


2.根据权利要求1所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，所述缓冲腔(1)通过渐缩渐扩管(3)与预混进气管(7)连接，火焰筒(16)通过文丘里管(14)与预混进气管(7)连接，火焰筒(16)的进气端通过燃烧器头部端壁(15)与所述文丘里管(14)的出气端连通，贫燃直喷管(13)的顶端与火焰筒(16)的头部端臂(15)平齐，且贫燃直喷管(13)的顶端开有若干值班燃料喷射孔(17)。


3.根据权利要求2所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，火焰筒(16)的直径D1＝1.3D～1.5D，D为渐缩渐扩管(3)和文丘里管(14)之间的预混进气管(7)管径；所述渐缩渐扩管(3)和文丘里管(14)均设有喉部，所述喉部将渐缩渐扩管(3)和文丘里管(14)分别分隔成收缩区域和扩张区域，收缩区域与燃烧器中轴线的夹角为20°～65°，扩张区域与燃烧器中轴线的夹角为15°～40°，所述渐缩渐扩管(3)和文丘里管(14)沿气体的流动方向半径先减小再增大，所述主燃料喷管(4)设置于渐缩渐扩管(3)的收缩区域。


4.根据权利要求1所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，所述预混进气管(7)中位于主燃料喷管(4)和低旋流燃烧器(12)之间设置有带均匀分布整流孔(5)的整流板(6)，整流板(6)的外径等于预混进气管(7)的内径，所述贫燃直喷管(13)贯穿整流板(6)的中心。


5.根据权利要求4所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，所述整流板(6)位于渐缩渐扩管(3)的扩张段下游端部内侧、贫燃直喷管(13)的外侧；所述整流孔(5)的直径为5mm～6mm，沿周向均布在整流板(6)上，预混进气管(7)、中心输气管(2)与贫燃直喷管(13)同轴设置，缓冲腔(1)、预混进气管(7)、主燃料喷管(4)、中心输气管(2)以及贫燃直喷管(13)配合构成气体流动通道。


6.根据权利要求1所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，所述低旋流燃烧器(12)主体由轴向均匀排布的低旋流叶片(9)和中心直流通道(11)组成，所述中心直流通道(11)为筒状结构，贫燃直喷管(13)从其中穿过且同轴设置，中心直流通道(11)的外壁与预混进气管(7)的内壁之间形成旋流通道(10)，低旋流叶片(9)设置在中心直流通道(11)的外壁下部，并位于旋流通道(10)内。


7.根据权利要求6所述用于燃气轮机低排放的低旋流直喷燃烧器，其特征在于，所述低旋流叶片(9)的数量在18～24片之间，旋流强度在0.5～0.55之间，在这个旋流强度范围内，燃料和空气能够更好的预混，所以NOx排放量低，燃烧效...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金华，吉龙娟，张猛，黄佐华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61