CN106287816B - 一种干式低排放燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机干式低排放燃烧室设计领，特别涉及一种干式低排放燃烧器。干式低排放燃烧器包括：机匣；旋流器，具有本体部以及第一凸台部，且在机匣的内壁与本体部的外壁之间形成一端开口的第一环状内腔，在本体部外壁上沿轴线方向开设有并列的第一凹槽和第二凹槽；在第一凹槽内设置有第一通孔和第二通孔；在第二凹槽内设置有第三通孔；燃料喷嘴，具有呈圆环状的第二凸台部、主燃料喷杆、值班燃料喷杆、中心冷气挡板以及锥形套；火焰筒，同轴套设在旋流器本体部上背向第一凸台部的一端端部。本发明的干式低排放燃烧器，能有效的实现燃料与空气的良好混合并稳定燃烧，可以防止预混燃烧中常见的回火问题。

Description

一种干式低排放燃烧器

技术领域

本发明涉及燃气轮机干式低排放燃烧室设计领，特别涉及一种干式低排放燃烧器。

背景技术

干式低排放燃烧技术在工业燃气轮机上具有广阔的应用前景，在降低污染物排放方面具有良好的性能，是燃气轮机领域满足国内国际相关环保法规的主要技术手段。国外很多制造商均已形成各自独特的干式低排放燃烧技术，这些技术已经成为国产燃气轮机进入市场、参与国际竞争的主要门槛。因此，研发具有自主知识产权的干式低排放燃烧技术，对于打破国外垄断，推动我国燃气轮机产业发展具有重要意义。

进一步，对于目前的干式低排放燃烧技术来说，依然存在且主要待解决的问题包括：燃烧室内燃料与空气的混合不够良好，导致燃烧不够稳定；预混燃烧时经常出现回火状况。

发明内容

本发明的目的是提供了一种干式低排放燃烧器，以解决上述至少一个技术问题。

本发明的技术方案是：

一种干式低排放燃烧器，包括：

机匣，呈圆筒状；

旋流器，包括呈圆筒状的本体部以及同轴设置在所述本体部一端呈圆环状的第一凸台部，所述旋流器的本体部同轴设置在所述机匣内部，且通过所述第一凸台部与所述机匣一端端部密封固定连接，且在所述机匣的内壁与所述本体部的外壁之间形成一端开口的第一环状内腔，在所述本体部外壁上沿轴线方向开设有并列的第一凹槽和第二凹槽；在所述第一凹槽内沿径向方向开设有多个间隔设置的第一通孔，还沿轴线方向开设有一个第二通孔；在所述第二凹槽沿径向方向开设有一个的第三通孔；

燃料喷嘴，具有呈圆环状的第二凸台部、主燃料喷杆、值班燃料喷杆、中心冷气挡板以及锥形套；所述第二凸台部与所述第一凸台部同轴密封连接，且在所述第二凸台部内部成形有第二环形内腔，所述第二环形内腔具有燃料入口端；所述主燃料喷杆固定设置在所述第二凸台部上，一端与所述第二环形内腔连通，另一端沿轴线方向贯穿所述第二通孔，伸入到所述第一凹槽中，所述主燃料喷杆开设与所述第一通孔位置相对应的第四通孔；所述中心冷气挡板同轴设置在所述旋流器的本体部内，且与所述本体部以及所述第二凸台部构成第三环形内腔；所述值班燃料喷杆沿所述第二凸台部中心轴线依次贯穿所述第二凸台部和所述中心冷气挡板，伸入到所述旋流器的本体部内；所述锥形套通过一端从所述中心冷气挡板的背向所述第二凸台部的一侧，同轴套设在所述值班燃料喷杆外部，并与所述第二凸台部密封连接，另一端端部与所述值班燃料喷杆外环面之间具有环形缝隙，且所述中心冷气挡板上开设有用于将所述第三环形内腔与所述锥形套内腔连通的第五通孔；所述第三通孔与所述第三环形内腔连通；

火焰筒，同轴套设在所述旋流器本体部上背向所述第一凸台部的一端端部。

可选的，所述第一凸台部与所述第二凸台部通过螺栓连接。

可选的，所述第二凸台部与所述第一凸台部的连接处设置有密封环。

可选的，所述主燃料喷杆上的第四通孔为两排，两排所述第四通孔沿轴线方向并列设置，且两排所述第四通孔均位于所述主燃料喷杆的面向所述第一通孔的一侧面上。

可选的，所述第一凹槽与所述第二凹槽数量相同，且间隔分布。

可选的，所述第五通孔的数量为多个，且以所述中心冷气挡板的圆心为圆心，呈环状分布。

可选的，所述锥形套的背向所述第二凸台部的一端端部均匀开设有多个第六通孔。

发明效果：

本发明的干式低排放燃烧器，能有效的实现燃料与空气的良好混合并稳定燃烧，可以防止预混燃烧中常见的回火问题。

附图说明

图1是本发明干式低排放燃烧器的结构示意图；

图2是本发明干式低排放燃烧器的剖视图；

图3是本发明干式低排放燃烧器中旋流器的结构示意图；

图4是本发明干式低排放燃烧器中燃料喷嘴的结构示意图；

图5是本发明干式低排放燃烧器中锥形套端部的结构示意图；

图6是本发明干式低排放燃烧器中燃料、空气的流动与混合示意图；

图7是本发明干式低排放燃烧器中旋流器部分的燃料、空气的流动与混合示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1至图7对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种干式低排放燃烧器，可以包括机匣4、旋流器1、燃料喷嘴2以及火焰筒5。

机匣4呈圆筒状，可以为已知的多种适合的结构。

旋流器1包括呈圆筒状的本体部11以及同轴设置在本体部11一端呈圆环状的第一凸台部12。

本体部11同轴设置在机匣4内部，且通过第一凸台部12与机匣4一端端部通过螺栓密封固定连接；且在机匣4的内壁与本体部11的外壁之间形成一端开口的第一环状内腔13，在本体部11外壁上沿轴线方向开设有并列的第一凹槽14和第二凹槽15；在第一凹槽14内沿径向方向开设有多个间隔设置的第一通孔141，还沿轴线方向开设有一个第二通孔142；在第二凹槽15沿径向方向开设有一个的第三通孔151。其中，第一凹槽14和第二凹槽15的数量相同，且具体数量可以根据需要进行适合的选择；本实施例中优选为各设置6个，6个第一凹槽14和6个第二凹槽15的数量并列交错设置。

燃料喷嘴2具有呈圆环状的第二凸台部21、主燃料喷杆22、值班燃料喷杆23、中心冷气挡板24以及锥形套25。其中，燃料喷嘴2采取单元体设计，与旋流器1之间用螺栓连接，方便维护、更换和修理。

第二凸台部21与第一凸台部12同轴密封连接，优选地，第一凸台部12与第二凸台部21通过螺栓进行连接，并在连接处设置有密封环3；进一步，在第二凸台部21内部成形有第二环形内腔26，第二环形内腔26具有燃料入口端261。

主燃料喷杆22固定设置在第二凸台部21上，一端与第二环形内腔26连通，另一端沿轴线方向贯穿第二通孔142，伸入到第一凹槽14中，主燃料喷杆22开设与第一通孔141位置相对应的第四通孔221。同样，主燃料喷杆22是数量是根据第一凹槽14的数量而定，本实施例优选为6个。而主燃料喷杆22上的第四通孔221的数量同样可以根据进行适合的设置，本实施例中优选为两排，沿轴线方向并列设置，且两排第四通孔221均位于主燃料喷杆22的面向第一通孔141的一侧面上。

中心冷气挡板24同轴设置在旋流器1的本体部内，且与本体部11以及第二凸台部21构成第三环形内腔27。值班燃料喷杆23为一个，沿第二凸台部21中心轴线依次贯穿第二凸台部21和中心冷气挡板24，伸入到旋流器1的本体部内。

锥形套25的一端从中心冷气挡板24的背向第二凸台部21的一侧，同轴套设在值班燃料喷杆23外部，并与第二凸台部21密封连接，另一端端部与值班燃料喷杆23外环面之间具有环形缝隙251，且中心冷气挡板24上开设有用于将第三环形内腔27与锥形套25内腔连通的第五通孔241。其中，第五通孔241的数量可以根据需要设置为多个，且以中心冷气挡板24的圆心为圆心，呈环状分布。

进一步，锥形套25的背向第二凸台部21的一端端部均匀开设有多个第六通孔252；另外，第三通孔151与第三环形内腔27连通。其中，第六通孔252的数量可以根据需要进行适合的选择，本实施例中优选为2排，每排18个。

火焰筒5同轴套设在旋流器1本体部上背向第一凸台部12的一端端部。进一步，在第一凸台部12的一端端部上与火焰筒5连接位置处，还设置有多个第七通孔16，多个第七通孔16可以为多排，每排中的第七通孔16沿周向均匀分布；本实施例中优选为1排，估计32个。

本发明的干式低排放燃烧器中，空气能够经旋流器1上的第一凹槽14流入，与主燃料喷杆22上第四通孔221流出的燃料发生掺混(特别参照图7所示)；掺混后的燃料-空气混合物经旋流器1上的切向第一通孔141流入锥形套25外壁与旋流器1的本体部11内壁之间形成的预混室，在预混室内继续混合均匀并旋转流出，在预混室出口(图6中下端端口)形成回流区并稳定燃烧，可以使主燃料与空气充分混合，达到良好的均匀度。

进一步，值班燃料喷杆23底部的喷射孔直接将燃料喷射进入预混室出口的回流区，以扩散燃烧的模式燃烧，具有稳定火焰的作用。该预混室的流通面积沿流动方向逐渐变大，适应逐渐增多的空气量，以消除预混室内的不规则流动，同时避免回流区内的燃气回流至预混室内部，以防止在预混室内发生燃烧。

另外，空气经旋流器1上的径向第三通孔151、中心冷气挡板24上的第五通孔241进入锥形套25的内腔，经冷却气进气孔第六通孔252和环形缝隙251流出，可以降低该处壁面附近的燃料浓度，防止沿壁面发生回火。进一步，空气还经旋流器1上的冷却气进气孔第七通孔16沿切向进入预混室，沿壁面流动，降低此处的燃料浓度，防止沿壁面发生回火。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种干式低排放燃烧器，其特征在于，包括：

机匣(4)，呈圆筒状；

旋流器(1)，包括呈圆筒状的本体部(11)以及同轴设置在所述本体部(11)一端呈圆环状的第一凸台部(12)，所述本体部(11)同轴设置在所述机匣(4)内部，且通过所述第一凸台部(12)与所述机匣(4)一端端部密封固定连接，且在所述机匣(4)的内壁与所述本体部(11)的外壁之间形成一端开口的第一环状内腔(13)，在所述本体部(11)外壁上沿轴线方向开设有并列的第一凹槽(14)和第二凹槽(15)；在所述第一凹槽(14)内沿径向方向开设有多个间隔设置的第一通孔(141)，还沿轴线方向开设有一个第二通孔(142)；在所述第二凹槽(15)沿径向方向开设有一个的第三通孔(151)；

燃料喷嘴(2)，具有呈圆环状的第二凸台部(21)、主燃料喷杆(22)、值班燃料喷杆(23)、中心冷气挡板(24)以及锥形套(25)；所述第二凸台部(21)与所述第一凸台部(12)同轴密封连接，且在所述第二凸台部(21)内部成形有第二环形内腔(26)，所述第二环形内腔(26)具有燃料入口端(261)；所述主燃料喷杆(22)固定设置在所述第二凸台部(21)上，一端与所述第二环形内腔(26)连通，另一端沿轴线方向贯穿所述第二通孔(142)，伸入到所述第一凹槽(14)中，所述主燃料喷杆(22)开设与所述第一通孔(141)位置相对应的第四通孔(221)；所述中心冷气挡板(24)同轴设置在所述旋流器(1)的本体部内，且与所述本体部(11)以及所述第二凸台部(21)构成第三环形内腔(27)；所述值班燃料喷杆(23)沿所述第二凸台部(21)中心轴线依次贯穿所述第二凸台部(21)和所述中心冷气挡板(24)，伸入到所述旋流器(1)的本体部内；所述锥形套(25)的一端从所述中心冷气挡板(24)的背向所述第二凸台部(21)的一侧，同轴套设在所述值班燃料喷杆(23)外部，并与所述第二凸台部(21)密封连接，另一端端部与所述值班燃料喷杆(23)外环面之间具有环形缝隙(251)，且所述中心冷气挡板(24)上开设有用于将所述第三环形内腔(27)与所述锥形套(25)内腔连通的第五通孔(241)；所述第三通孔(151)与所述第三环形内腔(27)连通；

火焰筒(5)，同轴套设在所述旋流器(1)本体部上背向所述第一凸台部(12)的一端端部。

2.根据权利要求1所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述第一凸台部(12)与所述第二凸台部(21)通过螺栓连接。

3.根据权利要求1或2所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述第二凸台部(21)与所述第一凸台部(12)的连接处设置有密封环(3)。

4.根据权利要求1所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述主燃料喷杆(22)上的第四通孔(221)为两排，沿轴线方向并列设置，且两排所述第四通孔(221)均位于所述主燃料喷杆(22)的面向所述第一通孔(141)的一侧面上。

5.根据权利要求1所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述第一凹槽(14)与所述第二凹槽(15)数量相同，且间隔分布。

6.根据权利要求1所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述第五通孔(241)的数量为多个，且以所述中心冷气挡板(24)的圆心为圆心，呈环状分布。

7.根据权利要求1所述的干式低排放燃烧器，其特征在于，所述锥形套(25)的背向所述第二凸台部(21)的一端端部均匀开设有多个第六通孔(252)。