组合喷嘴燃烧室制造技术

本公开提供了一种组合喷嘴燃烧室，该组合喷嘴燃烧室包括火焰筒筒体，其中火焰筒筒体围合形成燃烧区，在火焰筒筒体的进气端设置有：中心扩散燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的扩散燃烧；多个单元微混合燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的微混合预混燃烧；多个贫直喷燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的贫直喷燃烧。该组合喷嘴燃烧室可实现燃料与空气在微小尺度下的均匀混合，降低燃烧中的火焰峰值温度，满足低排放要求。满足低排放要求。满足低排放要求。

【技术实现步骤摘要】
组合喷嘴燃烧室


[0001]本公开属于燃气轮机燃烧
，具体涉及一种组合喷嘴燃烧室。

技术介绍

[0002]航改燃气轮机广泛应用于分布式发电、船舶推进、气体压缩以及海洋平台发电等场合。在燃气轮机设计中，需要考虑氮氧化物的排放问题。
[0003]相关技术中，为了降低氮氧化物的排放，往往采用贫预混燃烧来控制火焰温度，但是当燃料中的含氢量增加后，容易发生热声振荡和回火现象。因此，在燃气轮机设计中，在满足氮氧化物排放的基础上亟待解决容易发生热声振荡和回火现象的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本公开提供了一种组合喷嘴燃烧室，以至少部分解决上述技术问题。
[0005]本公开的一方面提供了一种组合喷嘴燃烧室，包括火焰筒筒体，其中火焰筒筒体围合形成燃烧区，在火焰筒筒体的进气端设置有：
[0006]中心扩散燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的扩散燃烧；
[0007]多个单元微混合燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的微混合预混燃烧；
[0008]多个贫直喷燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在燃烧区内的贫直喷燃烧。
[0009]根据本公开的实施例，其中：
[0010]中心扩散燃烧喷嘴布置于火焰筒筒体的中心；
[0011]多个单元微混合燃烧喷嘴分为至少一个环形微混合燃烧组合，每个环形微混合燃烧组合中，多个单元微混合燃烧喷嘴沿火焰筒筒体周向分布排列；
[0012]多个贫直喷燃烧喷嘴分为至少一个环形贫直喷燃烧组合，每个环形贫直喷燃烧组合中，多个贫直喷燃烧喷嘴沿火焰筒筒体周向分布排列；
[0013]环形微混合燃烧组合和环形贫直喷燃烧组合沿火焰筒筒体径向交替分布。
[0014]根据本公开的实施例，上述组合喷嘴燃烧室还包括：
[0015]中心扩散火焰燃料腔，其中，中心扩散火焰燃料腔与中心扩散燃烧喷嘴的燃料入口连通；
[0016]至少一个环形的微混燃烧火焰燃料腔，其中，至少一个微混燃烧火焰燃料腔与至少一个环形微混合燃烧组合一一匹配，且微混燃烧火焰燃料腔与单元微混合燃烧喷嘴的燃料入口连通；
[0017]至少一个环形的贫直喷燃烧火焰燃料腔，其中，至少一个贫直喷燃烧火焰燃料腔与至少一个环形贫直喷燃烧组合一一匹配，且贫直喷燃烧火焰燃料腔与贫直喷燃烧喷嘴的燃料入口连通；
[0018]每个中心扩散火焰燃料腔、每个微混燃烧火焰燃料腔、每个贫直喷燃烧火焰燃料腔分别连通独立的燃料进气接嘴。
[0019]根据本公开的实施例，上述组合喷嘴燃烧室还包括：
[0020]喷嘴头部端盖，固定安装在火焰筒筒体进气端，用于支撑固定中心扩散燃烧喷嘴、多个单元微混合燃烧喷嘴、多个贫直喷燃烧喷嘴；
[0021]机匣，设置于火焰筒筒体外侧，机匣内壁和火焰筒筒体外壁之间形成环形腔道，环形腔道设有空气入口，空气入口与外界连通，用于向环形腔道内通入空气；
[0022]机匣端盖，设置于机匣前端，用于支撑固定机匣，以及用于支撑固定中心扩散火焰燃料腔、微混燃烧火焰燃料腔、贫直喷燃烧火焰燃料腔；
[0023]支撑筒，支撑筒的筒体两端分别与机匣端盖和火焰筒筒体相接，支撑筒内部形成喷嘴进气区，其中支撑筒筒壁中设有空气导入孔，环形腔道通过空气导入孔与喷嘴进气区连通；
[0024]其中，中心扩散燃烧喷嘴、单元微混合燃烧喷嘴、贫直喷燃烧喷嘴的空气入口位于喷嘴进气区。
[0025]根据本公开的实施例，单元微混合燃烧喷嘴包括喷嘴壳体，其中喷嘴壳体内设有：
[0026]燃料进气腔，燃料进气腔被配置为通入燃料；
[0027]预混合腔室，预混合腔室的腔壁中设有空气进气孔，空气进气孔被配置为通入空气，预混合腔室的出口端与燃烧区连通，其中，预混合腔室和燃料进气腔之间通过燃料喷射孔连通，预混合腔室用于：将通过空气进气孔进入的空气和源自于燃料进气腔的燃料，进行混合形成预混气体后向燃烧区喷射预混气体，以实现燃料和空气在燃烧区内的微混合预混燃烧；
[0028]其中，在靠近预混合腔室的出口端的腔壁中设有喷嘴冷却气膜孔；
[0029]空气进气孔包括一级空气进气孔和二级空气进气孔，一级空气进气孔和二级空气进气孔沿预混合腔室内的气体流向设置。
[0030]根据本公开的实施例，其中：
[0031]喷嘴壳体采用圆管状结构；
[0032]燃料进气腔包括一段末端封闭的圆管状的进气管，进气管与喷嘴壳体同轴设置，以使得进气管的外表面和喷嘴壳体的内表面之间形成环形的预混合腔室；
[0033]进气管的前端设有燃料喷射孔，进气管的末端设有凹型中心体。
[0034]根据本公开的实施例，其中，中心扩散燃烧喷嘴包括：
[0035]套筒，套筒设有空气进口和扩散气体出口，空气进口被配置为通入空气，扩散气体出口与燃烧区连通；
[0036]燃料喷头，燃料喷头的入口端被配置为通入燃料，燃料喷头的出口端设置燃料喷注孔，燃料喷头和套筒通过燃料喷注孔连通；
[0037]文氏管，文氏管设置在套筒内，燃料喷头和文氏管通过燃料喷注孔连通；
[0038]旋流杯，旋流杯设置在套筒的空气进口处，以使得空气进入后在套筒内形成旋流；
[0039]其中，中心扩散燃烧喷嘴用于：将通过空气进口进入的空气和通过燃料喷头喷入的燃料，经过套筒的扩散作用后，通过套筒的扩散气体出口喷入燃烧区，以实现燃料和空气在燃烧区内的扩散燃烧。
[0040]根据本公开的实施例，其中，贫直喷燃烧喷嘴内设有：
[0041]中心燃料输送通道，中心燃料输送通道的入口端被配置为通入燃料；
[0042]多个空气输送通道，多个空气输送通道围绕中心燃料输送通道周向分布，空气输
送通道的入口端配置为通入空气，空气输送通道的出口端与燃烧区连通，每个空气输送通道分别与中心燃料输送通道单独连通，以便于中心燃料输送通道中的燃料能够分散通入多个空气输送通道，并且，空气输送通道和中心燃料输送通道在靠近贫直喷燃烧喷嘴的出口位置处连通，空气输送通道用于将外界通入的空气和源自于中心燃料输送通道的燃料进行贫预混后喷入燃烧区，以实现燃料和空气在燃烧区内的贫直喷燃烧。
[0043]根据本公开的实施例，其中，贫直喷燃烧喷嘴包括：
[0044]中心燃料输送管，中心燃料输送管内形成中心燃料输送通道，中心燃料输送管的入口端被配置为通入燃料，中心燃料输送管的出口端设置有多个燃料喷出孔；
[0045]多个空气输送管，多个空气输送管围绕中心燃料输送管周向分布，空气输送管内形成空气输送通道，空气输送管包括坡面入口端和直喷出口，坡面入口端配置为通入空气，直喷出口与燃烧区连通，并且，直喷出口附近设有燃料喷出孔，多个空气输送管与多个燃料喷出孔与一一匹配，以便中心燃料输送管中的燃料能够通过多个燃料喷出孔分散通入多个空气输送管，空气输送管用于将通过坡面入口端进入的空气和通过燃料喷出孔进入的燃料进行贫预混后通过直喷出口喷入燃烧区；
[0046]其中，围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合喷嘴燃烧室，包括火焰筒筒体，其中所述火焰筒筒体围合形成燃烧区，在所述火焰筒筒体的进气端设置有：中心扩散燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在所述燃烧区内的扩散燃烧；多个单元微混合燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在所述燃烧区内的微混合预混燃烧；多个贫直喷燃烧喷嘴，用于实现燃料和空气在所述燃烧区内的贫直喷燃烧。2.根据权利要求1所述的组合喷嘴燃烧室，其中：所述中心扩散燃烧喷嘴布置于所述火焰筒筒体的中心；所述多个单元微混合燃烧喷嘴分为至少一个环形微混合燃烧组合，每个所述环形微混合燃烧组合中，多个单元微混合燃烧喷嘴沿火焰筒筒体周向分布排列；所述多个贫直喷燃烧喷嘴分为至少一个环形贫直喷燃烧组合，每个所述环形贫直喷燃烧组合中，多个贫直喷燃烧喷嘴沿火焰筒筒体周向分布排列；所述环形微混合燃烧组合和所述环形贫直喷燃烧组合沿火焰筒筒体径向交替分布。3.根据权利要求2所述的组合喷嘴燃烧室，还包括：中心扩散火焰燃料腔，其中，中心扩散火焰燃料腔与中心扩散燃烧喷嘴的燃料入口连通；至少一个环形的微混燃烧火焰燃料腔，其中，至少一个微混燃烧火焰燃料腔与至少一个环形微混合燃烧组合一一匹配，且所述微混燃烧火焰燃料腔与单元微混合燃烧喷嘴的燃料入口连通；至少一个环形的贫直喷燃烧火焰燃料腔，其中，至少一个贫直喷燃烧火焰燃料腔与至少一个环形贫直喷燃烧组合一一匹配，且所述贫直喷燃烧火焰燃料腔与贫直喷燃烧喷嘴的燃料入口连通；每个所述中心扩散火焰燃料腔、每个所述微混燃烧火焰燃料腔、每个所述贫直喷燃烧火焰燃料腔分别连通独立的燃料进气接嘴。4.根据权利要求1所述的组合喷嘴燃烧室，还包括：喷嘴头部端盖，固定安装在所述火焰筒筒体进气端，用于支撑固定所述中心扩散燃烧喷嘴、所述多个单元微混合燃烧喷嘴、所述多个贫直喷燃烧喷嘴；机匣，设置于火焰筒筒体外侧，所述机匣内壁和所述火焰筒筒体外壁之间形成环形腔道，所述环形腔道设有空气入口，所述空气入口与外界连通，用于向所述环形腔道内通入空气；机匣端盖，设置于所述机匣前端，用于支撑固定所述机匣，以及用于支撑固定所述中心扩散火焰燃料腔、所述微混燃烧火焰燃料腔、所述贫直喷燃烧火焰燃料腔；支撑筒，所述支撑筒的筒体两端分别与所述机匣端盖和所述火焰筒筒体相接，所述支撑筒内部形成喷嘴进气区，其中所述支撑筒筒壁中设有空气导入孔，所述环形腔道通过所述空气导入孔与所述喷嘴进气区连通；其中，所述中心扩散燃烧喷嘴、所述单元微混合燃烧喷嘴、所述贫直喷燃烧喷嘴的空气入口位于所述喷嘴进气区。5.根据权利要求1所述的组合喷嘴燃烧室，其中，所述单元微混合燃烧喷嘴包括喷嘴壳体，其中所述喷嘴壳体内设有：燃料进气腔，所述燃料进气腔被配置为通入燃料；
预混合腔室，所述预混合腔室的腔壁中设有空气进气孔，所述空气进气孔被配置为通入空气，所述预混合腔室的出口端与燃烧区连通，其中，所述预混合腔室和所述燃料进气腔之间通过燃料喷射孔连通，所述预混合腔室用于：将通过所述空气进气孔进入的空气和源自于所述燃料进气腔的燃料，进行混合形成预混气体后向所述燃烧区喷射所述预混气体，以实现燃料和空气在所述燃烧区内的微混合预混燃烧；其中，在靠近所述预混合腔室的出口端的腔壁中设有喷嘴冷却气膜孔；所述空气进气孔包括一级空气进气孔和二级空气进气孔，所述一级空气进气孔和所述二级空气进气孔沿所述预混合腔室内的气体流向设置。6.根据权利要求5所述的组合喷嘴燃烧室，其中：所述喷嘴壳体采用圆管状结构；所述燃料进气腔包括一段末端封闭的圆管状的进气管，所述进气管与所述喷嘴壳体同轴设置，以使得所述进气管的外表面和所述喷嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜磊，胡宏斌，杜娟，姜向禹，王博涵，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：