[发明专利]自抑制回火的中心喷嘴结构

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，特别是涉及一种自抑制回火的中心喷嘴结构。

背景技术

现有的燃烧器均普遍采用贫预混燃烧技术，即将燃料与较多的空气提前进行混合，使空气和燃料在比较稀的燃料浓度的条件下进行低温度燃烧，从而显著地减少NO_x排放物的生成。然而贫预混燃烧的可燃极限范围比较狭窄，而且在低温条件下的火焰传播速度比较低，火焰稳定困难，容易熄火。因此，为了稳定贫预混主火焰的燃烧，一般贫预混燃烧器普遍采用燃料分级燃烧，即在燃烧器中心通过值班喷嘴形成稳定小火焰或者使用钝体等稳焰结构来稳定预混主火焰的燃烧。

通过扩散值班喷嘴形成稳定小火焰是早期重型燃气轮机热点技术，它面临的问题是一小部分燃料参与值班燃烧，但仍然会产生较高的值班火焰温度，从而产生较多的NO_x排放。采用预混值班设计虽然可以解决NO_x排放问题，但其仍然存在燃烧稳定性、回火等问题。通过钝体来稳燃火焰最早被用于锅炉燃烧中，之后这项技术逐渐被移植燃气轮机燃烧领域，由于钝体一般比较靠近主燃区，因此钝体往往存在被高温火焰烧蚀的问题。

现需要一种将预混值班喷嘴与中心钝体稳燃技术相结合的值班燃烧器，以使其与贫预混主燃烧器相配合工作时，其火焰稳定性、NOx排放性能以及中心预混值班燃烧器的抗回火性能有本质提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种能够实现稳定的预混值班燃烧、较低的NOx排放的自抑制回火的中心喷嘴结构。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自抑制回火的中心喷嘴结构，中心喷嘴结构设置于燃气轮机的燃烧器组件上，所述燃烧器组件包括主燃烧器和与所述主燃烧器连接的燃烧器基座；所述中心喷嘴结构，包括：均为中空结构的内层喷嘴部和外层喷嘴部，所述外层喷嘴部套设在内层喷嘴部的外部，所述内层喷嘴部的外壁与所述外层喷嘴部的内壁之间为冷却气通道；所述外层喷嘴部的外层出气端上沿着冷却气的出气方向设有尺寸逐渐减小的锥形的外层头部，所述外层头部上设有冷气出孔，所述外层喷嘴部的外层进气端上冷气进孔，所述冷气进孔和所述冷气出孔均与所述冷却气通道连通；所述主燃烧器的主燃出气口上设有沿着出气方向尺寸逐渐减小的渐缩预混段部；所述外层头部穿过所述主燃烧器，且所述外层头部伸入于所述渐缩预混段部中；所述内层喷嘴部的内层进气端与位于所述燃烧器基座上的供气通道相连通，所述内层喷嘴部的内层出气端上沿着预混气的出气方向设有尺寸逐渐减小的锥形的内层头部，所述内层头部上设有预混燃料气喷孔；所述内层头部穿过所述外层头部，且处于所述渐缩预混段部中；所述外层头部的外头部出气端的内壁与所述内层喷嘴部的外壁之间设有冷气流通间隙。

优选地，所述外层头部的尺寸较小的一端与所述内层头部的尺寸较大的一端处于同一平面，且所述外层头部的锥度与所述内层头部的锥度相同。

优选地，所述内层头部的尺寸较小的一端与所述渐缩预混段部的出气口之间设有气体流道。

优选地，所述外层喷嘴部为圆柱形，所述冷气进孔的数量为若干个，且若干个所述冷气进孔沿着所述外层喷嘴部的周向均匀布置。

优选地，所述冷气出孔的数量为若干个，若干个所述冷气出孔沿着所述外层头部的周向均匀布置。

优选地，所述预混燃料气喷孔的数量为若干个，若干个所述预混燃料气喷孔沿着所述内层头部的周向均匀布置。

如上所述，本发明的自抑制回火的中心喷嘴结构，具有以下有益效果：

本发明的内层头部穿过外层头部，内层头部和外层头部所构成的整体，形成锥体结构，该锥体结构使从内层头部的预混燃料气喷孔中排出的预混火焰不接触内层头部，并将中心值班燃烧区推向了中心喷嘴结构的外部空间，提高了中心喷嘴结构的火焰维持能力；内层喷嘴部的外壁与外层喷嘴部的内壁之间的冷却气通道中的一部分冷却气从冷气流通间隙排出，能够直接对内层头部进行冷却保护，有利于形成对于值班预混火焰向下游聚拢的牵引作用，进一步提高内层头部附近空间的流体流速，防止形成回火，而对内层头部造成影响；另外，冷却气通道中另一部分通过冷气出孔排出的冷却气能够冷却从主燃烧器排出的主火焰，使得NOx的排放稳定在较低的范围中。

附图说明

图1显示为本实施例的自抑制回火的中心喷嘴结构的结构示意图。

图2显示为图1的A处的放大示意图。

附图标号说明

110主燃烧器

130渐缩预混段部

200内层喷嘴部

210内层头部

211预混燃料气喷孔