[发明专利]一种微型燃气轮机及其燃料喷嘴和燃烧室

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种微型燃气轮机及其燃料喷嘴和燃烧室。

背景技术

微型燃气轮机(Microturbine或Micro-turbines)是一类新近发展起来的小型热力发电机，其单机功率范围为25～300kW。微型燃气轮机具有多台集成扩容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控等一系列优点，可用于备用电站、热电联产、并网发电、尖峰负荷发电等，是提供清洁、可靠、高质量、多用途、小型分布式发电及热电联供的最佳方式。

目前，针对我国煤炭生产和消费巨大的情况，清洁高效的煤气化整体联合循环是一种具有广阔前景的发电方式。在实际生产生活中，以煤化气、纯度较低的沼气等中低热值燃料作为主要燃料的微型燃气轮机是分布式清洁发电和动力系统的关键设备。与天然气、柴油等常用燃料相比，煤化气、纯度较低的沼气等中低热值燃料的热值较低，因此，在通过微型燃气轮机获得同样功率、且保持燃料喷嘴结构不变的情况下，需要燃用更多的中低热值燃料，并加大燃料的射流速度，进而导致燃料与空气混合不均匀、燃料燃烧不充分且燃烧效率低的问题。

发明内容

本发明提供了一种微型燃气轮机及其燃料喷嘴和燃烧室，该燃料喷嘴能够解决燃料与空气混合不均匀、燃料燃烧不充分且燃烧效率低的问题。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种燃料喷嘴，该燃料喷嘴包括设置有燃料入口、燃料出口、以及连通所述燃料入口和燃料出口的燃料通道的壳体；所述壳体包括底壁以及一端固定连接于所述底壁的侧壁；所述侧壁的另一端设置有所述燃料入口；所述侧壁和所述底壁围成的空间形成所述燃料通道；

所述燃料出口包括贯穿所述底壁厚度的多个第一通孔，每个第一通孔的轴心线与所述底壁的厚度方向具有开口背离所述燃料入口的第一夹角、且所述第一夹角为锐角；每个所述第一通孔具有背离所述燃料通道的第一端和朝向所述燃料通道的第二端，所述第一端与所述侧壁之间的第一距离小于所述第二端与所述侧壁之间的第二距离。

上述燃料喷嘴在工作时，燃料通过燃料入口进入壳体内，并通过壳体内的燃料通道输送到燃料出口，由于燃料出口包括设置在壳体的底壁上的多个第一通孔，每个第一通孔的轴心线与底壁的厚度方向具有开口背离燃料入口的第一夹角、且第一夹角为锐角，并且每个第一通孔的第一端与侧壁之间的第一距离小于第二端与侧壁之间的第二距离，因此，燃料在经过多个第一通孔时喷射形成多个燃料流，多个燃料流因第一夹角的存在而增大了喷射范围，即，与现有技术相比，采用上述燃料喷嘴能够增大燃料的分布空间，进而增大了燃料与空气的接触面积，使燃料与空气能够混合均匀，进而使燃料燃烧充分且燃烧效率高。

因此，上述燃料喷嘴能够解决燃料与空气混合不均匀、燃料燃烧不充分且燃烧效率低的问题。

优选地，所述燃料出口还包括贯穿所述侧壁厚度的多个第二通孔，所述多个第二通孔用于使喷射出的燃料形成旋流。

优选地，所述多个第二通孔中，每个第二通孔在所述侧壁的内表面均具有一个圆孔；沿所述侧壁的半径方向，每个第二通孔的轴心线与其对应的圆孔的圆心和所述侧壁的轴心线之间的连线形成开口背离所述燃料通道的第二夹角、且所述第二夹角为锐角。

优选地，所述第一夹角与所述第二夹角相同。

优选地，所述多个第二通孔的数量与所述多个第一通孔的数量相同。

优选地，每个所述第一通孔的孔径与每个所述第二通孔的孔径相同。

优选地，所述多个第二通孔绕所述侧壁的周向均匀分布。

优选地，所述第一夹角为10°～80°。

优选地，所述多个第一通孔为10～30个。

优选地，每个所述第一通孔的孔径为2～5mm。

优选地，所述侧壁为管状结构，所述多个第一通孔绕所述侧壁的轴心线周向均匀分布。

另外，本发明还提供了一种燃烧室，该燃烧室包括上述技术方案提供的任意一种燃料喷嘴。

本发明还提供了一种微型燃气轮机，该微型燃气轮机包括上述技术方案提供的燃烧室。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：