[发明专利]预混合值班喷嘴

说明书

本发明公开了一种预混合值班喷嘴，包括喷嘴外壳、旋流器、限流孔板、内流通道壁面，其特征在于，喷嘴外壳分为径向段、轴向段和扩张段，在径向段与端盖形成的通道中布置有与端盖中的值班喷嘴燃料通道相连通的燃料进气管，燃料进气管上设置有燃料喷口。本发明实施例通过设置径向空气引气方式以及径向混合段，在提高燃料与空气混合性能的同时大大降低了喷嘴的轴向长度。燃料与空气混合性能的提高有利于降低污染物的排放。喷嘴轴向长度的降低有利于提高燃烧室头部布置的协调性，从而降低燃气轮机燃烧室的使用和维护成本。

技术领域

本发明涉及气体燃料预混燃烧领域，尤其涉及一种预混合值班喷嘴。

背景技术

由于环境保护的要求越来越严格，在近年来的燃气轮机燃烧器中越来越多地使用预混燃烧的方式来降低氮氧化物(NOx)的排放。

图1显示了一种典型的采用预混燃烧方式的燃烧室头部结构。值班喷嘴1布置在中心，多个主喷嘴2均匀地布置在值班喷嘴1周围。主喷嘴2均采用预混燃烧模式以减少污染物排放。值班喷嘴1采用扩散燃烧模式，目的是稳定地维持预混燃烧。值班喷嘴1在扩张段133形成稳定的扩散火焰，作为主喷嘴2生成预混火焰的火种使用，由此维持预混燃烧。尽管值班喷嘴1的扩散火焰对于稳定燃烧有一定的好处，但是扩散火焰的温度高，而NOx得生成量是随着温度的升高成指数增长的。值班喷嘴1的扩散火焰对于控制NOx排放非常不利。

为了进一步降低NOx排放，可以将值班喷嘴由扩散燃烧模式改为预混燃烧模式。燃料与空气混合的均匀程度是决定氮氧化物(NOx)排放量以及燃烧是否完全的重要指标。混合越均匀，污染物排放越少。为了保证良好的混合性能，预混喷嘴的混合段要有足够的长度。

但是，如果混合长度太长，更容易导致回火，燃烧稳定性下降。

发明内容

本发明实施例提供一种预混合值班喷嘴，能够在在提高燃料与空气混合性能的同时缩短喷嘴的轴向长度。

本发明实施例采用如下技术方案：

一种预混合值班喷嘴，包括喷嘴外壳、旋流器、限流孔板、内流通道壁面，喷嘴外壳分为径向段、轴向段和扩张段，在径向段与端盖形成的通道中布置有与端盖中的值班喷嘴燃料通道相连通的燃料进气管，燃料进气管上设置有燃料喷口。

可选的，径向段与轴向段光滑过渡。

可选的，扩张段扩张角的范围为：25°～40°。

可选的，径向段与轴向段的总长度范围为：150mm～250mm。

可选的，径向段的长度不低于50mm。

可选的，在径向段前端设置有整流罩，整流罩一端与径向段相连，另一端与端盖相连。

可选的，整流罩上布置有若干整流孔，孔的直径范围为2mm～5mm，开孔率在20％～42％之间。

可选的，至少有一排燃料进气管绕值班喷嘴的轴线周向均布，每排燃料进气管的数量为4～8个，燃料进气管与径向段进口的距离在5mm～15mm之间。

可选的，每个燃料进气管的两侧设置有3～12个燃料喷口，燃料喷口均布于燃料进气管上，燃料喷口的直径在1mm～2mm之间。

基于上述技术方案，本发明实施例的预混合值班喷嘴采用预混燃烧模式，有效控制喷嘴扩张段的燃烧温度，进而降低该区域污染物NOx的生成量，保护环境。该值班喷嘴增加了径向混合段，在保证混合段长度的基础上降低了整个喷嘴的轴向距离，使燃烧室头部整体布局以及值班喷嘴与主喷嘴的配合更加合理。燃料从径向混合段进入喷嘴，值班喷嘴与主喷嘴的燃料进气管长度均变短，节省材料，降低了燃料进气管的振动，同时由于增加了径向混合段，燃料可以在径向混合段基本混合均匀。该预混合喷嘴的进口段增加的整流装置，使进入值班喷嘴的气流更加均匀，且可以通过控制整流罩上的开孔率方便的控制值班喷嘴与主喷嘴的流量分配。