一種噴嘴及設(shè)有該噴嘴的燃氣輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動力裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噴嘴及設(shè)有該噴嘴的燃氣輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著能源緊缺及全世界對環(huán)境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室提出更高的要求，不僅要求燃燒室能夠燃用更多種類的燃料，同時要求污染物的排放更低和燃燒效率更高。除了天然氣，要求燃氣輪機燃燒室能夠燃用一些低品質(zhì)的氣態(tài)燃料，這些低品質(zhì)的氣態(tài)燃料主要是由煤化工制造的合成氣；此外，要求燃氣輪機在50%及以上負荷區(qū)間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。
[0003]合成氣的熱值較低且沃泊指數(shù)較低，此外，具有基于摩爾分數(shù)較大的氫氣含量；由于氫氣具有燃燒速度快的特性，即特征化學時間非常短，使得合成氣具有較高的燃料反應(yīng)性。合成氣由于沃泊指數(shù)低和燃料反應(yīng)性高，采用預(yù)混燃燒模式時容易產(chǎn)生自燃、回火問題，導致預(yù)混裝置燒蝕損壞，因此難以采用常規(guī)的預(yù)混DLN燃燒系統(tǒng)，已知的合成氣燃燒系統(tǒng)一般采用基于擴散燃燒模式的燃燒器，避免預(yù)混燃燒帶來的自燃、回火風險。擴散燃燒模式的火焰溫度峰值較高，這將大大增加NOx的排放，雖然采用向燃燒區(qū)噴射稀釋劑的方法降低峰值溫度，但降低NOx的效果是有限的，且隨著對燃氣輪機NOx排放的規(guī)定越來越嚴格，這種采用擴散燃燒模式同時向燃燒區(qū)噴射稀釋劑的方法難以滿足更低的NOx排放指標，同時系統(tǒng)和設(shè)備復雜，運行成本較高。
[0004]在專利CN101424406A中，采用了一種預(yù)混燃燒模式的DLN燃燒器，將合成氣分成單獨的兩級，每一級燃料的沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性進行人為調(diào)整，調(diào)整到一定范圍內(nèi)的預(yù)設(shè)值，該預(yù)設(shè)值確保合成氣燃料不會在預(yù)混裝置內(nèi)發(fā)生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的風險，由于合成氣在沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性調(diào)整中不可能調(diào)整的完全均勻，有可能存在沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性較高的區(qū)域，在預(yù)混裝置中存在自燃、回火的風險；此外，對合成氣進行分級并對兩級燃料進行沃泊指數(shù)和燃料反應(yīng)性的人為調(diào)整，增加了系統(tǒng)操作的復雜性和設(shè)備的復雜性。
[0005]因此，針對以上不足，需要一種能夠可靠地燃燒合成氣、污染排放低、燃燒效率高、結(jié)構(gòu)簡單、維修更換容易的噴嘴及設(shè)有該噴嘴的燃氣輪機。
【實用新型內(nèi)容】
[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:傳統(tǒng)的燃氣輪機噴嘴燃燒合成氣時污染物排放超標，且存在回火的風險。
[0008]( 二)技術(shù)方案
[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種噴嘴，包括復合噴射器，所述復合噴射器內(nèi)設(shè)置有第一冷卻介質(zhì)通道，在所述冷卻介質(zhì)通道的外側(cè)同軸設(shè)置有環(huán)狀的第一燃料通道，所述第一燃料通道的外側(cè)依次同軸設(shè)有一級進氣裝置、二級進氣裝置和安裝部，所述一級進氣裝置和所述二級進氣裝置之間構(gòu)成一級進氣通道，所述二級進氣裝置與所述安裝部之間構(gòu)成二級進氣通道，在所述第一燃料通道的外壁面上設(shè)置有多個旋轉(zhuǎn)導流葉片，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片內(nèi)設(shè)置有與第一燃料通道連通的第二燃料通道，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片上設(shè)置有與第二燃料通道連通的導流葉片燃料孔，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片的外端軸向投影落入二級進氣通道內(nèi)。
[0010]其中，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片內(nèi)還設(shè)置有與第一冷卻介質(zhì)通道連通的第二冷卻介質(zhì)通道，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片上設(shè)置有與第二冷卻介質(zhì)通道連通的導流葉片冷卻孔。
[0011]其中，所述一級進氣裝置和二級進氣裝置上分別設(shè)置有一級進氣口和二級進氣口，所述一級進氣口與二級進氣口的軸線與所述第一冷卻介質(zhì)通道的軸線垂直。
[0012]其中，所述一級進氣口和所述二級進氣口的截面形狀為矩形、圓形、橢圓形。
[0013]其中，所述第一冷卻介質(zhì)通道的一個端面上設(shè)置有多個第一冷卻孔。
[0014]其中，多個所述第一冷卻孔均勻分布。
[0015]其中，所述安裝部上設(shè)置有多個第二冷卻孔。
[0016]其中，所述第一冷卻孔和所述第二冷卻孔為斜孔或直孔。
[0017]其中，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片的偏轉(zhuǎn)角度在25° -60°之間。
[0018]本實用新型還提供了一種燃氣輪機，包括有上述任一項所述的的噴嘴。
[0019](三)有益效果
[0020]本實用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本實用新型提供的一種噴嘴，從若干個旋轉(zhuǎn)導流葉片上設(shè)置的導流葉片燃料孔噴射出的合成氣燃料能夠與一級進氣通道和二級進氣通道噴射的空氣在旋流通道內(nèi)進行部分預(yù)先混合，使合成氣燃料與空氣有一定程度的摻混后再進入燃燒區(qū)參與燃燒，降低了燃燒區(qū)的火焰最高溫度，可以減少NOx的生成量；而且，旋轉(zhuǎn)導流葉片的導流葉片外徑在二級進氣通道的二級進氣通道內(nèi)徑、二級進氣通道外徑之間，旋轉(zhuǎn)導流葉片小于一級進氣通道的一級進氣通道內(nèi)徑，在噴嘴出口處形成了外徑射流區(qū)間和內(nèi)徑射流區(qū)間，使旋流的內(nèi)外層為高速射流，防止了從壁面邊界層造成的自燃、回火問題；該噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，并且不受燃燒室其他部件的限制，沒有匹配等問題。
【附圖說明】
[0021]本實用新型上述和/或附加方面的優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1為本實用新型一個實施例所述的噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型一個實施例所述的噴嘴的正視圖；
[0024]圖3為本實用新型一個實施例所述的噴嘴的后視圖；
[0025]圖4為本實用新型一個實施例所述的噴嘴的立體圖。
[0026]其中圖1至圖4中附圖標記與部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系為:
[0027]1、復合噴射器，11、一級進氣裝置，111、一級進氣通道，112、一級進氣口，12、二級進氣裝置，121、二級進氣通道，122、二級進氣口，13、安裝部，131、第二冷卻孔，14、第一冷卻介質(zhì)通道，141、第一冷卻孔，15、第一燃料通道，16、旋轉(zhuǎn)導流葉片，161、第二燃料通道，162、導流葉片燃料孔，164、導流葉片冷卻孔，17、旋流通道。
【具體實施方式】
[0028]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0029]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上
[0030]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0031]如圖1至圖4所示，本實用新型提供了一種噴嘴，包括復合噴射器1，所述復合噴射器I內(nèi)設(shè)置有第一冷卻介質(zhì)通道14，在所述冷卻介質(zhì)通道的外側(cè)同軸設(shè)置有環(huán)狀的第一燃料通道15，所述第一燃料通道15的外側(cè)依次同軸設(shè)有一級進氣裝置11、二級進氣裝置12和安裝部13，所述一級進氣裝置11和所述二級進氣裝置12之間構(gòu)成一級進氣通道111，所述二級進氣裝置12與所述安裝部13之間構(gòu)成二級進氣通道121，在所述第一燃料通道15的外壁面上設(shè)置有多個旋轉(zhuǎn)導流葉片16，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片16內(nèi)設(shè)置有與第一燃料通道15連通的第二燃料通道161，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片上設(shè)置有與第二燃料通道161連通的導流葉片燃料孔162，所述旋轉(zhuǎn)導流葉片16的外端軸向投影落入二級進氣通道121內(nèi)。本實用新型提供的噴嘴，從若干個旋轉(zhuǎn)導流葉片16上設(shè)置的導