[发明专利]一种径向分级旋流预混喷嘴

说明书

本发明公开了一种径向分级旋流预混喷嘴。所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道；一级空气流道主体与预燃级燃料通道主体之间形成一级空气流道；扰流套筒与一级空气流道主体之间形成二级空气流道；预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置；预燃级燃料通道主体上设置有一级喷射孔及二级喷射孔；二级空气流道内设置有径向旋流装置。本申请结构简单，燃料和空气的混合效率高，压力损失小，符合工程要求。

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，特别是涉及一种径向分级旋流预混喷嘴。

背景技术

随着人们对环境保护问题的重视，世界各国对燃气轮机燃烧室排放标准的要求越来越严格，一般要求燃气轮机在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。燃烧室排放的污染物主要有氮氧化物、一氧化碳和未然碳氢化合物，其中，氮氧化物NOx为污染物排放的重要指标，为了达到低NOx排放的目的，预混燃烧技术被广泛采用。预混燃烧技术大多采用旋流混合技术来实现燃料和氧化剂的良好混合，进行贫油预混燃烧，但是当工作于这一状态的燃烧室极其容易产生燃烧不稳定，热声振荡等问题。为解决这一问题，工程上通常采用组织一定的扩散火焰的方式来稳定预混火焰，而对于扩散火焰，参与扩散燃烧的燃料越多，燃烧稳定性越好，但污染物NOx排放性能越差。因此，为了解决污染物排放和燃烧火焰稳定性之间的矛盾，设计能够合理组织预混燃烧和扩散燃烧的喷嘴成为低排放燃烧室的核心技术。

在现有技术中，对燃烧室喷嘴的设计形式多种多样，尤其对于气态燃料喷射的喷嘴结构复杂多样，但大多结构形式复杂，对燃料混合情况和速度型的改变不够理想，并不能在工程中解决稳定燃烧和低排放矛盾的问题。

现有气态燃料喷嘴结构形式复杂多样，但是综合考虑低排放燃烧和稳定火焰的预混喷嘴结构较少，这些喷嘴在工程中不能解决低排放和稳定燃烧的矛盾问题。

1)对于预混喷嘴，为了实现燃料和空气的均匀混合，满足不同工况的要求，通常将喷嘴结构设计的较为复杂，造成加工和调节难度增大，同时具有回火等风险。

2)采用传统结构的混合喷嘴，结构虽然简单，但是并不能实现燃料和空气的均匀混合，造成污染物排放过高等问题。

3)对于预混喷嘴，虽然能够实现燃料和空气的均匀混合，降低污染物排放，但是极易出现燃烧不稳定、热声振荡、熄火等问题。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种径向分级旋流预混喷嘴来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种径向分级旋流预混喷嘴，所述径向分级旋流预混喷嘴包括预燃级燃料通道主体、主燃级燃料通道主体、一级空气流道主体、扰流套筒；其中，所述预燃级燃料通道主体内设置有预燃级燃料通道；所述主燃级燃料通道主体内设置有主燃级燃料通道；

所述一级空气流道主体内壁与所述预燃级燃料通道主体外壁之间形成一级空气流道；

所述扰流套筒的内壁与所述一级空气流道主体外壁之间形成二级空气流道；

所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置，所述双叶片旋流装置位于一级空气流道内；

所述预燃级燃料通道主体上设置有连通所述预燃级燃料通道与所述一级空气流道的一级喷射孔以及二级喷射孔；所述一级喷射孔与所述扰流套筒相对；所述二级喷射孔设置的位置为所述预燃级燃料通道主体上设置有双叶片旋流装置的位置；

所述二级空气流道内设置有径向旋流装置，所述径向旋流装置内部具有径向旋流叶片，所述径向旋流叶片内设置有连通所述径向旋流叶片外部的内流道；其中，