[实用新型]一种喷射器及设有该喷射器的燃气轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力装备技术领域，尤其涉及一种喷射器及设有该喷射器的燃气轮机

背景技术

目前，随着能源紧缺及全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室提出更高的要求，不仅要求燃烧室能够燃用更多种类的燃料，同时要求污染物的排放更低和燃烧效率更高。除了天然气，要求燃气轮机燃烧室能够燃用一些低品质的气态燃料，这些低品质的气态燃料主要是由煤化工制造的合成气；此外，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。

合成气的热值较低且沃泊指数较低，此外，具有基于摩尔分数较大的氢气含量；由于氢气具有燃烧速度快的特性，即特征化学时间非常短，使得合成气具有较高的燃料反应性。合成气由于沃泊指数低和燃料反应性高，采用预混燃烧模式时容易产生自燃、回火问题，导致预混装置烧蚀损坏，因此难以采用常规的预混DLN燃烧系统，已知的合成气燃烧系统一般采用基于扩散燃烧模式的燃烧器，避免预混燃烧带来的自燃、回火风险。扩散燃烧模式的火焰温度峰值较高，这将大大增加NOx的排放，虽然采用向燃烧区喷射稀释剂的方法降低峰值温度，但降低NOx的效果是有限的，且随着对燃气轮机NOx排放的规定越来越严格，这种采用扩散燃烧模式同时向燃烧区喷射稀释剂的方法难以满足更低的NOx排放指标，同时系统和设备复杂，运行成本较高。

在专利CN101424406A中，采用了一种预混燃烧模式的DLN燃烧器，将合成气分成单独的两级，每一级燃料的沃泊指数和燃料反应性进行人为调整，调整到一定范围内的预设值，该预设值确保合成气燃料不会在预混装置内发生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的风险，由于合成气在沃泊指数和燃料反应性调整中不可能调整的完全均匀，有可能存在沃泊指数和燃料反应性较高的区域，在预混装置中存在自燃、回火的风险；此外，对合成气进行分级并对两级燃料进行沃泊指数和燃料反应性的人为调整，增加了系统操作的复杂性和设备的复杂性。

因此，针对以上不足，需要一种能够可靠地燃烧合成气、污染排放低、燃烧效率高、结构简单、维修更换容易的多喷口喷嘴及设有该喷嘴的燃气轮机。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：传统的燃气轮机喷嘴燃烧合成气时污染物排放超标，且存在回火的风险。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种喷射器，包括喷射器本体，所述喷射器本体内设置有收缩段和扩张段，喷射器本体、收缩壁和扩张壁之间构成集气腔，所述收缩段上设置有与集气腔连通的第一燃料喷口。

其中，所述扩张段上设置有与集气腔连通的第二燃料喷口。

其中，所述收缩段与所述扩张段的连接处平滑过渡。

其中，所述第一燃料喷口与所述第二燃料喷口均包括有多个。

其中，所述第一燃料喷口为直孔或斜孔；所述第二燃料喷口为直孔或斜孔。

其中，多个所述第一燃料喷口总的几何面积是多个所述第二燃料喷口总的几何面积的1-5倍。

其中，所述喷射器本体上靠近扩张段一侧设置有多个冷却空气喷口。

其中，所述冷却空气喷口均匀设置在所述喷射器本体上。

其中，所述冷却空气喷口为斜孔或直孔。

本实用新型还提供了一种燃气轮机，包括有如上述任一项所述的喷射器。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的喷射器，从收缩段上第一燃料喷孔内喷射出的燃料能够与从上游进入的空气流进行预先混合，燃料与空气有一定程度的掺混后再进入燃烧区参与燃烧，使得燃料与空气接触的更加充分，降低了燃烧区的火焰最高温度，可以减少NOx的生成量；而且，喷射器的收缩段使气流加速有利于燃料与空气的混合，同时由于燃料与空气混合的气流流速增大，能够减少发生自燃、回火问题，喷射器扩张段内及喷射器出口处可以形成混合气流低速区，燃料能够在低速区稳定的燃烧，有助于火焰的稳定；另外该喷射器结构简单，容易实现，并且不受燃烧室其他部件的限制，没有匹配等问题。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例所述的喷射器的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例所述的喷射器在燃烧室端壁上的安装示意图；

图3是图1中的喷射器的工作原理图。