一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，尤其涉及使用雙燃料的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中，采用傳統(tǒng)燃煤技術(shù)的火力發(fā)電占據(jù)了絕大部分份額。但是這種傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)存在發(fā)電效率低，污染物排放高(尤其是NOx排放)，耗費(fèi)淡水資源多等缺點(diǎn)。以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)作為清潔能源技術(shù)之一，可以在滿足發(fā)電負(fù)荷要求的同時(shí)，有效的降低污染物的排放，這其中燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴的設(shè)計(jì)對(duì)于組織燃燒、降低污染物排放尤為重要。
[0003]燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，燃料和空氣通過噴嘴實(shí)現(xiàn)預(yù)混合和速度型的改變，在噴嘴出口達(dá)到合理的速度分布，并匹配合理的燃料空氣混合比例，進(jìn)入燃燒室組織燃燒，形成穩(wěn)定的流場和燃燒場。直射式雙燃料噴嘴要求在不同的負(fù)荷下采用不同的燃料進(jìn)行燃燒，保證火焰穩(wěn)定和良好的燃燒性能。當(dāng)前，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴的設(shè)計(jì)形式，例如專利CN102261673A，采用噴嘴中心安裝離心式燃油噴嘴，霧化空氣對(duì)燃油進(jìn)入燃燒室燃燒前進(jìn)行霧化保證良好的燃燒性能。
[0004]但是，離心式燃油噴嘴在某些負(fù)荷條件下的燃油分布效果相比預(yù)膜式噴嘴不夠理想，離心式燃油噴嘴燃油的分布以噴嘴中心區(qū)域?yàn)橹行南蛩闹軘U(kuò)散，需要配合霧化空氣使燃油在燃燒前達(dá)到適合的液滴大小和分布，增加了向噴嘴中心引氣的難度。因此，仍然需要設(shè)計(jì)合理的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室雙燃料噴嘴，從而有效的組織燃燒和控制污染物排放。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，旨在使空氣旋流裝置和雙燃料供應(yīng)相互配合，達(dá)到更好的摻混效果，同時(shí)滿足在不同負(fù)荷下對(duì)燃料的要求，從而保證穩(wěn)定的燃燒場，實(shí)現(xiàn)良好的出口溫度分布。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，該噴嘴包括中心錐體、內(nèi)層氣流通道和外層氣流通道；中心錐體內(nèi)部布置有環(huán)形燃料氣通道和中心燃油通道，內(nèi)層氣流通道和外層氣流通道分別布置有內(nèi)層空氣旋流裝置和外層空氣旋流裝置，內(nèi)、外層空氣旋流裝置位于同一軸向位置，且每個(gè)葉片的前端設(shè)有徑向燃料氣中空通道，徑向燃料氣中空通道與環(huán)形燃料氣通道連通；徑向燃料氣中空通道的壁面上開有燃料氣噴射孔，其特征在于:在內(nèi)、外層空氣旋流裝置的每個(gè)葉片的前端還設(shè)有徑向燃油中空通道，該徑向燃油中空通道位于徑向燃料氣中空通道的下方，并與中心燃油通道相連通，徑向燃油中空通道兩側(cè)沿徑向方向開有燃油噴射孔。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)特征還在于:所述燃油噴射孔的中心線與中心體的軸線成0?45度夾角。燃油噴射孔直徑為0.1?0.5mm。同一葉片上的相鄰燃油噴射孔之間的徑向間距為0.1?0.3mm。燃料氣直噴孔的直徑為0.1?1mm。
[0008]上述技術(shù)方案中，其特征在于:內(nèi)層空氣旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿內(nèi)層氣流通道均勻布置，旋流角度為0?5度，葉片個(gè)數(shù)在6?8之間。外層空氣旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿外層氣流通道均勻布置，旋流角度為5?45度，葉片個(gè)數(shù)同內(nèi)層空氣旋流裝置相同。
[0009]該實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:①本實(shí)用新型的燃油通過內(nèi)、外層空氣旋流裝置的葉片前端開的燃油噴射孔噴入氣流通道，配合內(nèi)、外層空氣旋流裝置為燃油進(jìn)入燃燒區(qū)后達(dá)到合適的液滴大小和分布提供條件。②本實(shí)用新型的燃油和燃料氣雙燃料供應(yīng)配合內(nèi)、外層空氣旋流裝置，能滿足不同負(fù)荷條件下對(duì)燃料種類和燃料分布的要求。③本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)的燃油噴射孔與中心錐體軸線的夾角、燃油噴射孔孔徑以及徑向間距等變量，可以為內(nèi)、外層空氣旋流裝置的設(shè)計(jì)拓寬設(shè)計(jì)空間，達(dá)到更好的摻混效果。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ] 圖2為直射式雙燃料噴嘴的結(jié)構(gòu)三維剖視圖。
[0012]圖中符號(hào)說明如下:1-中心錐體；3_環(huán)形燃料氣通道；4_中心燃油通道；5_內(nèi)層氣流通道；6_外層氣流通道；7_內(nèi)層空氣旋流裝置；8_外層空氣旋流裝置；10_徑向燃料氣中空通道；11_燃料氣直噴孔；12_徑向燃油中空通道；13_燃油噴射孔。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說明。
[0014]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該噴嘴包括中心錐體1、內(nèi)層氣流通道5和外層氣流通道6 ;內(nèi)、外層空氣旋流裝置間布置有中間隔板9 ;中心錐體1內(nèi)部布置有環(huán)形燃料氣通道3和中心燃油通道4，內(nèi)層氣流通道5和外層氣流通道6分別布置有內(nèi)層空氣旋流裝置7和外層空氣旋流裝置8，內(nèi)、夕卜層空氣旋流裝置位于同一軸向位置，且每個(gè)葉片的前端設(shè)有徑向燃料氣中空通道10，徑向燃料氣中空通道10與環(huán)形燃料氣通道3連通；徑向燃料氣中空通道10的壁面上開有燃料氣直噴孔11 ;在內(nèi)、外層空氣旋流裝置的每個(gè)葉片的前端還設(shè)有徑向燃油中空通道12，該徑向燃油中空通道12位于徑向燃料氣中空通道10的下方，并與中心燃油通道4相連通，徑向燃油中空通道12兩側(cè)沿徑向方向開有燃油噴射孔13。進(jìn)入氣流通道的燃料氣和燃油，同內(nèi)外兩層的旋流空氣發(fā)生劇烈的摻混作用，燃油達(dá)到適合的液滴大小和分布，到達(dá)噴嘴出口時(shí)，兩種燃料均可達(dá)到適合的燃料分布和匹配的速度分布。
[0015]本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，所述燃油噴射孔的中心線與中心體的軸線成0?45度夾角。燃油噴射孔直徑一般為0.1?0.5_。同一葉片上的相鄰燃油噴射孔之間的徑向間距優(yōu)選為0.1?0.3mm。燃料氣直噴孔的直徑為0.1?1mm。內(nèi)層空氣旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿內(nèi)層氣流通道均勻布置，旋流角度為0?5度，葉片個(gè)數(shù)在6?8之間。外層空氣旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿外層氣流通道均勻布置，旋流角度為5?45度，葉片個(gè)數(shù)同內(nèi)層空氣旋流裝置相同。
[0016]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0017]燃料氣通過環(huán)形燃料氣通道3進(jìn)入噴嘴，經(jīng)過中心錐體1壁面的燃料氣孔進(jìn)入內(nèi)、外層空氣旋流裝置的葉片前端的徑向燃料氣中空通道10，通過葉片壁面開設(shè)的燃料氣直噴孔11噴入雙層氣流通道中。燃油通過中心燃油通道4進(jìn)入噴嘴，經(jīng)過中心錐體1壁面的燃油孔進(jìn)入徑向燃料氣中空通道下方的徑向燃油中空通道12，通過徑向燃油中空通道兩側(cè)的燃油噴射孔13噴入內(nèi)、外層氣流通道?？諝夥謨杉?jí)進(jìn)入噴嘴，外層空氣經(jīng)過外層氣流通道6的外層空氣旋流裝置8與噴入的燃料氣和燃油進(jìn)行摻混并形成強(qiáng)旋流；內(nèi)層空氣經(jīng)過內(nèi)層氣流通道5的內(nèi)層空氣旋流裝置7與噴入的燃料氣和燃油進(jìn)行摻混并形成弱旋流。兩層氣體在中間隔板9后面匯合，形成匹配燃料氣和燃油兩種燃料的噴嘴出口速度分布和燃料空氣摻混效果，內(nèi)層旋流裝置旋流角度較小，防止噴嘴內(nèi)部低速區(qū)的出現(xiàn)；外層旋流器旋流角度較大，利于在噴嘴下游形成穩(wěn)定火焰的回流區(qū)?？諝庑餮b置和雙燃料供應(yīng)相互配合，保證穩(wěn)定的燃燒場，實(shí)現(xiàn)良好的出口溫度分布。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，該噴嘴包括中心錐體(1)、內(nèi)層氣流通道(5)和外層氣流通道(6);中心錐體⑴內(nèi)部布置有環(huán)形燃料氣通道(3)和中心燃油通道(4)，內(nèi)層氣流通道(5)和外層氣流通道(6)分別布置有內(nèi)層空氣旋流裝置(7)和外層空氣旋流裝置(8)，內(nèi)、外層空氣旋流裝置位于同一軸向位置，且每個(gè)葉片的前端設(shè)有徑向燃料氣中空通道(10)，徑向燃料氣中空通道(10)與環(huán)形燃料氣通道(3)連通；徑向燃料氣中空通道(10)的壁面上開有燃料氣直噴射孔(11)，其特征在于:在內(nèi)、外層空氣旋流裝置的每個(gè)葉片的前端還設(shè)有徑向燃油中空通道(12)，該徑向燃油中空通道(12)位于徑向燃料氣中空通道(10)的下方，并與中心燃油通道(4)相連通，徑向燃油中空通道(12)兩側(cè)沿徑向方向開有燃油噴射孔(13)。2.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:所述燃油噴射孔(13)的中心線與中心體的軸線成0?45度夾角。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:燃油噴射孔(13)直徑為0.1?0.5mmο4.如權(quán)利要求3所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:同一葉片上的相鄰燃油噴射孔(13)之間的徑向間距為0.1?0.3mm。5.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:燃料氣直噴孔(11)的直徑為ο.1?Immo6.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:內(nèi)層空氣旋流裝置(7)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿內(nèi)層氣流通道(5)均勻布置，旋流角度為0?5度，葉片個(gè)數(shù)在6?8之間。7.如權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，其特征在于:外層空氣旋流裝置(8)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片沿外層氣流通道(6)均勻布置，旋流角度為5?45度，葉片個(gè)數(shù)同內(nèi)層空氣旋流裝置(7)相同。
【專利摘要】一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室直射式雙燃料噴嘴，該噴嘴包括中心錐體、內(nèi)層氣流通道和外層氣流通道、內(nèi)層空氣旋流裝置和外層空氣旋流裝置；中心錐體內(nèi)部布置有環(huán)形燃料氣通道和中心燃油通道，并在旋流裝置的每個(gè)葉片的前端設(shè)有徑向燃料氣中空通道和徑向燃油中空通道，徑向燃料氣中空通道和徑向燃油中空通道的壁面上分別開有燃料氣直噴孔和燃油噴射孔。本實(shí)用新型的燃油和燃料氣雙燃料供應(yīng)配合內(nèi)、外層空氣旋流裝置，能滿足不同負(fù)荷條件下對(duì)燃料種類和燃料分布的要求。同時(shí)通過調(diào)節(jié)燃油噴射孔的孔徑、傾斜角度以及徑向間距等變量，可以為內(nèi)、外層空氣旋流裝置的設(shè)計(jì)拓寬設(shè)計(jì)空間，達(dá)到更好的摻混效果,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的出口溫度分布，保證穩(wěn)定的燃燒場。
【IPC分類】F23R3/12, F23R3/28
【公開號(hào)】CN204987087
【申請?zhí)枴緾N201520095379
【發(fā)明人】張龍, 張珊珊, 查筱晨, 劉小龍
【申請人】北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年2月10日