一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，包括水蒸汽通道外壁、主油路外壁、主油路內(nèi)壁、副油路外壁、副油路內(nèi)壁，水蒸汽通道外壁和主油路外壁之間構(gòu)成水蒸汽通道，主油路外壁和主油路內(nèi)壁之間構(gòu)成主油路管道，副油路外壁和副油路內(nèi)壁之間構(gòu)成副油路管道，主油路外壁位于水蒸汽通道外壁內(nèi)部，副油路外壁位于主油路內(nèi)壁內(nèi)部，主油路管道連通油路噴口，副油路管道通過副油路旋流片連通油路噴口，水蒸汽通道通過旋流片入口連通水蒸汽噴口，水蒸汽噴口處即主油路管道外側(cè)周圍設(shè)置有徑向旋流片。本發(fā)明水蒸汽與空氣摻混良好，降低了燃燒室排放，避免了熄火現(xiàn)象的發(fā)生，氣體燃料在燃燒室中的組分分布更加均勻，提高了燃燒效率。
【專利說明】一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種燃?xì)廨啓C(jī)，具體地說是燃?xì)廨啓C(jī)的燃料噴嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、單機(jī)功率大、重量尺寸小、機(jī)動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于航空、船舶、電力、石油等諸多工業(yè)領(lǐng)域。因此，對(duì)常規(guī)燃機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造和性能優(yōu)化，成為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要課題。化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)技術(shù)之一。它通過回收排氣余熱加熱水和燃油燃料，并使燃油燃料和高溫蒸汽進(jìn)行重整反應(yīng)形成富含H2、C0等的氣態(tài)重整氣燃料，然后注入燃燒室進(jìn)行燃燒。研究表明，如果柴油重整轉(zhuǎn)化完全，重整氣燃燒所產(chǎn)生的熱量會(huì)比柴油燃燒釋放的熱量增加大約25%。燃燒室在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)階段燃用燃油燃料，利用排氣余熱生成水蒸汽，并回注到燃燒室中，此時(shí)燃燒室內(nèi)進(jìn)行回注蒸汽燃油燃燒；當(dāng)水蒸汽參數(shù)穩(wěn)定后，將燃油注入到化學(xué)回?zé)崞髦?，燃油與水蒸汽進(jìn)行重整反應(yīng)形成重整氣，此時(shí)燃燒室內(nèi)油氣混燒；當(dāng)機(jī)組運(yùn)行到一定工況，燃燒室單獨(dú)燃燒重整氣，因此，要求化學(xué)回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)燃燒室不但具有單獨(dú)燃用燃油或重整氣燃料的功能，還要具有蒸汽回注以及兩種燃料混燒的功能。噴嘴作為燃燒室的重要組件，其性能的優(yōu)劣將直接影響點(diǎn)火、燃燒效率、燃燒穩(wěn)定性、溫度分布和排氣污染等方面的性能，同時(shí)也會(huì)影響火焰筒和渦輪葉片的壽命。因此為了滿足化學(xué)回?zé)嵫h(huán)燃機(jī)的要求，對(duì)于徑向旋流雙燃料噴嘴的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
[0003]為了保證燃燒室的出口溫度相同，重整氣的質(zhì)量流量要遠(yuǎn)大于燃油質(zhì)量流量，使重整氣的體積流量遠(yuǎn)大于燃油的體積流量。因此，噴嘴設(shè)計(jì)不合理，易導(dǎo)致重整氣流速過大，與空氣摻混效果不佳，流場(chǎng)難以組織，從而造成火焰拉長，燃燒室出口溫度場(chǎng)均勻性降低，惡化燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片的工作環(huán)境；燃油時(shí)水蒸汽通過噴嘴回注，減少了蒸汽回注設(shè)備的投入，但在蒸汽流速過大時(shí)會(huì)影響流場(chǎng)穩(wěn)定性，蒸汽與空氣摻混效果不佳，影響燃油和空氣的接觸，引起燃燒室熄火，該現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響燃?xì)廨啓C(jī)的運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供能夠保證蒸汽回注時(shí)與空氣摻混良好，形成穩(wěn)定回流區(qū)來穩(wěn)定火焰，達(dá)到蒸汽回注后燃燒室不熄火，降低排放的目的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:包括水蒸汽通道外壁、主油路外壁、主油路內(nèi)壁、副油路外壁、副油路內(nèi)壁，水蒸汽通道外壁和主油路外壁之間構(gòu)成水蒸汽通道，主油路外壁和主油路內(nèi)壁之間構(gòu)成主油路管道，副油路外壁和副油路內(nèi)壁之間構(gòu)成副油路管道，主油路外壁位于水蒸汽通道外壁內(nèi)部，副油路外壁位于主油路內(nèi)壁內(nèi)部，主油路管道直接連通油路噴口，副油路管道通過副油路旋流片連通油路噴口，水蒸汽通道通過旋流片入口連通水蒸汽噴口，水蒸汽噴口處即主油路管道外側(cè)周圍設(shè)置有徑向旋流片。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、所述的徑向旋流片有4-10片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁相接觸的點(diǎn)和主油路外壁的圓心的連線與該徑向旋流片的夾角為-100° ?100°。
[0009]2、所述的徑向旋流片有8片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁均相切。
[0010]3、徑向旋流雙燃料噴嘴本體的噴射方式包括三種:液體燃料與水蒸汽噴射、液體燃料與氣體燃料噴射、氣體燃料噴射。
[0011]4、所述的液體燃料與水蒸汽噴射的噴射方式為:當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；在液體燃料噴射的同時(shí)，水蒸汽通過水蒸汽通道、旋流片入口、徑向旋流片由水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室。
[0012]5、所述的液體燃料與氣體燃料噴射的噴射方式為:氣體燃料從水蒸汽通道進(jìn)入旋流片入口，經(jīng)徑向旋流片形成的水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室；當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室。
[0013]6、所述的氣體燃料噴射的噴射方式為:氣體燃料從水蒸汽通道進(jìn)入旋流片入口，經(jīng)徑向旋流片后由水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室；當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明采用了在水蒸汽管道布置徑向旋流片，這樣在進(jìn)行燃油燃燒時(shí)，水蒸汽與空氣摻混良好，形成穩(wěn)定回流區(qū)，燃油在濕空氣中燃燒，降低了燃燒室排放，避免了熄火現(xiàn)象的發(fā)生；在進(jìn)行氣體燃料燃燒時(shí)，氣體燃料通過水蒸汽通道進(jìn)入到燃燒室，使得氣體燃料與空氣的摻混較好，氣體燃料在燃燒室中的組分分布將更加均勻，可以有效縮短燃燒火焰，提高燃燒效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明的水蒸汽通道徑向旋流片葉片的剖面圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0019]結(jié)合圖1?3，本發(fā)明設(shè)計(jì)的徑向旋流雙燃料噴嘴主要包括水蒸汽通道2、水蒸汽通道外壁1、徑向旋流片8、水蒸汽噴口 6、主油路管道3、副油路管道4、副油路旋流片5、油路噴口 7。
[0020]圖2給出了化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴水蒸汽噴口的徑向旋流片剖面圖，從圖中可以看出，旋流葉片8具有一定的旋向，旋流片8角度為90° ,但不局限于90°，角度可以為-100°?100°，葉片數(shù)目不局限于8片，葉片數(shù)目可以為4?10片。
[0021]本發(fā)明是一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，包括水蒸汽通道2、水蒸汽通道外壁1、徑向旋流片8、水蒸汽噴口 6、主油路管道3、副油路管道4、副油路旋流片5、油路噴口 7，油路管道安裝在水蒸汽通道2的中間，水蒸汽或氣體燃料經(jīng)位于水蒸汽通道2的徑向旋流片8噴出，液體燃料通過主副油路噴口噴射到燃燒室。雙燃料嘴采用雙層管道布置，外層為水蒸汽通道2、內(nèi)層為燃油通道。雙燃料嘴水蒸汽通道2在噴嘴燃用液體燃料時(shí)供應(yīng)水蒸汽，在燃用氣體燃料時(shí)可以供應(yīng)氣體燃料。徑向旋流雙燃料噴嘴中的水蒸汽噴口 6位于水蒸汽通道壁面的側(cè)面，水蒸汽通過旋流片入口 9進(jìn)入水蒸汽噴口 6，通過旋流片8進(jìn)入到燃燒室。
[0022]本發(fā)明所設(shè)計(jì)的徑向旋流雙燃料噴嘴的工作過程共為三種情況:液體燃料與水蒸汽噴射，液體燃料與氣體燃料噴射，氣體燃料噴射。
[0023]噴嘴的具體噴射過程如下:
[0024]1、只噴射液體燃料，當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過副油路管道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過主油路管道3、副油路通道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室。在液體燃料噴射的同時(shí)，水蒸汽通過水蒸汽通道2，旋流片入口 9，徑向旋流片8由水蒸汽噴口 6噴入到燃燒室。
[0025]2、氣液燃料同時(shí)噴射，氣體燃料從水蒸汽通道2，進(jìn)入旋流片入口 9，經(jīng)徑向旋流片8形成的水蒸汽噴口噴入到燃燒室。當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過副油路管道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過主油路管道3、副油路通道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室。
[0026]3、使用氣體燃料時(shí)，氣體燃料從水蒸汽通道2，進(jìn)入旋流片入口 9，經(jīng)徑向旋流片8后，由水蒸汽噴口 6噴入到燃燒室。當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過副油路管道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料通過主油路管道3、副油路通道4和副油路旋流片5從油路噴口 7噴入燃燒室。
[0027]通過在水蒸汽通道布置徑向旋流片的方式，使得本發(fā)明的徑向旋流雙燃料噴嘴在燃用燃油時(shí)，水蒸汽能夠快速與空氣進(jìn)行摻混，降低流速，形成穩(wěn)定回流區(qū)，燃油能夠與濕空氣接觸，解決了水蒸汽對(duì)于燃油的屏蔽問題，防止了熄火現(xiàn)象的發(fā)生，同時(shí)降低了排放；本發(fā)明的徑向旋流雙燃料噴嘴在燃用氣體燃料時(shí)，氣體燃料能夠從水蒸汽通道噴射，使得氣體燃料與空氣間的摻混良好，燃料組分在燃燒室內(nèi)分布均勻，能夠縮短氣體燃料的燃燒火焰，提高燃燒效率。
【權(quán)利要求】
1.一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:包括水蒸汽通道外壁、主油路外壁、主油路內(nèi)壁、副油路外壁、副油路內(nèi)壁，水蒸汽通道外壁和主油路外壁之間構(gòu)成水蒸汽通道，主油路外壁和主油路內(nèi)壁之間構(gòu)成主油路管道，副油路外壁和副油路內(nèi)壁之間構(gòu)成副油路管道，主油路外壁位于水蒸汽通道外壁內(nèi)部，副油路外壁位于主油路內(nèi)壁內(nèi)部，主油路管道直接連通油路噴口，副油路管道通過副油路旋流片連通油路噴口，水蒸汽通道通過旋流片入口連通水蒸汽噴口，水蒸汽噴口處即主油路管道外側(cè)周圍設(shè)置有徑向旋流片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:所述的徑向旋流片有4-10片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁相接觸的點(diǎn)和主油路外壁的圓心的連線與該徑向旋流片的夾角為-100。?100。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:所述的徑向旋流片有8片，沿主油路外壁均勻布置，在主油路外壁的橫截面上，徑向旋流片與主油路外壁均相切。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:徑向旋流雙燃料噴嘴本體的噴射方式包括三種:液體燃料與水蒸汽噴射、液體燃料與氣體燃料噴射、氣體燃料噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:所述的液體燃料與水蒸汽噴射的噴射方式為:當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；在液體燃料噴射的同時(shí)，水蒸汽通過水蒸汽通道、旋流片入口、徑向旋流片由水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:所述的液體燃料與氣體燃料噴射的噴射方式為:氣體燃料從水蒸汽通道進(jìn)入旋流片入口，經(jīng)徑向旋流片形成的水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室；當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道和副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的徑向旋流雙燃料噴嘴，其特征是:所述的氣體燃料噴射的噴射方式為:氣體燃料從水蒸汽通道進(jìn)入旋流片入口，經(jīng)徑向旋流片后由水蒸汽噴口噴出進(jìn)入到燃燒室；當(dāng)液體燃料流量小于或等于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料依次通過副油路管道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室；當(dāng)液體燃料流量大于副油路通道的設(shè)計(jì)流量時(shí)，液體燃料分別通過主油路管道和副油路通道、副油路旋流片從油路噴口噴出進(jìn)入燃燒室。
【文檔編號(hào)】F23R3/38GK103512047SQ201310466974
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】鄭洪濤, 魏星, 潘剛, 楊仁, 楊洪磊, 姜雨, 王春杰, 賈翔羽, 劉瀟, 周春良 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)