一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，屬于燃?xì)廨啓C(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。該噴嘴包括軸向中心燃料通道和與該軸向中心燃料通道同軸布置的外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道、外圍軸向環(huán)形燃料通道及外圍徑向環(huán)形空氣通道。本實(shí)用新型采用中心多孔噴射結(jié)合外圍環(huán)形葉柵噴射的方式將燃料分通道注入火焰筒；稀釋劑通道位于啟動(dòng)燃料和基本負(fù)荷燃料通道之間，并且開(kāi)有獨(dú)立通道；使稀釋劑直接噴入火焰筒頭部大回流區(qū)，快速降低該處的火焰溫度，大幅降低污染物的生成。該技術(shù)方案還能夠抑制大體積流量的燃料和稀釋劑對(duì)空氣氣流的阻塞，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴，尤其涉及能夠使用雙燃料的燃?xì)廨啓C(jī)低污染燃燒室噴嘴；屬于燃?xì)廨啓C(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)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)。IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))作為一種新型“綠色”燃煤技術(shù)，為煤的清潔高效利用提供了一種新的途徑。
[0003]IGCC系統(tǒng)中的燃?xì)廨啓C(jī)，采用氣化爐產(chǎn)生的中低熱值合成氣為燃料，與壓氣機(jī)輸送來(lái)的高壓空氣在燃燒室中進(jìn)行快速混合和燃燒，高溫高壓的氣流經(jīng)透平做功，進(jìn)而帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電。由于合成氣(主要成份是0)和氏)有別于常規(guī)燃料，所以燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中通常所采用的如擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒技術(shù)均不再適用。因此，需根據(jù)IGCC系統(tǒng)和合成氣燃料成分的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)更加適合的低污染燃燒技術(shù)。
[0004]稀釋擴(kuò)散燃燒技術(shù)作為早期低污染燃燒的技術(shù)手段之一已進(jìn)入工程應(yīng)用多年，但是其在IGCC系統(tǒng)低污染燃燒領(lǐng)域中的應(yīng)用依然有兩大問(wèn)題需要解決。即:如何在保證良好稀釋的同時(shí)，保持火焰穩(wěn)定；如何抑制大體積流量的燃料和稀釋劑對(duì)空氣氣流的阻塞。
[0005]由于合成氣中主要成分為CO和H2，其過(guò)高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，過(guò)高的絕熱火焰溫度和過(guò)寬的可燃極限和爆炸邊界，使得擴(kuò)散燃燒方式為最佳燃燒策略。但是，采用擴(kuò)散燃燒方式時(shí)，也帶來(lái)了擴(kuò)散燃燒方式所固有的缺點(diǎn)，即燃燒區(qū)中永遠(yuǎn)存在化學(xué)恰當(dāng)比的火焰鋒面，過(guò)高的峰值火焰溫度，將會(huì)極大地促使NOx快速生成。為解決此問(wèn)題，人們嘗試將稀釋劑，如氮?dú)?N2),水蒸氣(H2O)和二氧化碳(CO2)等惰性氣體，注入到燃燒區(qū)，或提前與燃料或稀釋劑預(yù)先混合，這使得燃燒區(qū)峰值火焰溫度大幅度降低，從而降低污染物排放。然而，在采用稀釋擴(kuò)散低污染燃燒方式時(shí)，這也給燃燒室設(shè)計(jì)者帶來(lái)了一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，即如何使得稀釋劑與燃料或空氣進(jìn)行良好混合。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，使其在保證良好稀釋的同時(shí)，保持火焰穩(wěn)定；此外，該技術(shù)方案還能夠抑制大體積流量的燃料和稀釋劑對(duì)空氣氣流的阻塞，同時(shí)稀釋劑的注入不會(huì)擾亂燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，該噴嘴包括軸向中心燃料通道和與該軸向中心燃料通道同軸布置的外圍軸向環(huán)形燃料通道及外圍徑向環(huán)形空氣通道，其特征在于:所述噴嘴還包括一個(gè)與所述軸向中心燃料通道同軸布置的外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道，外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道設(shè)置在在軸向中心燃料通道與外圍軸向環(huán)形燃料通道之間；所述軸向中心燃料通道出口端的壁面上開(kāi)有密集小孔；所述外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道出口處設(shè)置有稀釋氣體旋流裝置；所述外圍軸向環(huán)形燃料通道出口處設(shè)置有外圍燃料旋流裝置；所述外圍徑向環(huán)形空氣通道內(nèi)設(shè)置有空氣旋流裝置。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的稀釋氣體旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在8?16之間。所述的外圍燃料旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在10?20之間。所述的空氣旋流裝置采用徑向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)在12?18之間。
[0009]該實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:①本實(shí)用新型的燃料注入方式不同于現(xiàn)有技術(shù)，采用了中心多孔噴射結(jié)合外圍環(huán)形葉柵噴射的方式將燃料分通道注入火焰筒本實(shí)用新型所采用的稀釋劑輸送方法與現(xiàn)有技術(shù)不同。稀釋劑通道位于啟動(dòng)燃料和基本負(fù)荷燃料通道之間，并且開(kāi)有獨(dú)立通道，引導(dǎo)稀釋劑直達(dá)火焰筒內(nèi)污染物排放貢獻(xiàn)非常大的火焰筒頭部中心大回流區(qū)，一方面利于降低污染物排放，一方面也使得火焰筒中心處的溫度要低于現(xiàn)有技術(shù)；③本實(shí)用新型的氣流分股設(shè)計(jì)，使得稀釋劑注入時(shí)，不會(huì)影響空氣射流和燃料射流的混合和燃燒，最大限度地保證了火焰筒頭部燃燒區(qū)的充分穩(wěn)定燃燒；④本實(shí)用新型燃料輸送組件的端部開(kāi)有密集燃料孔，該孔在燃機(jī)工作時(shí)，或單獨(dú)通入燃料或單獨(dú)通入輕吹空氣，這使得端壁處，氣流溫度較低、氣流流速較高、燃料空氣比等因素均不適于火焰駐定，進(jìn)而阻止火焰在端部壁面的附著，從而保護(hù)噴嘴端壁不會(huì)被燒壞。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0011]圖2為旋流裝置采用軸向葉柵式結(jié)構(gòu)的燃燒室噴嘴實(shí)施例的結(jié)構(gòu)三維剖視圖。
[0012]圖3為旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)的燃燒室噴嘴實(shí)施例的結(jié)構(gòu)三維剖視圖。
[0013]圖中符號(hào)說(shuō)明如下:11_密集小孔；13_稀釋氣體旋流裝置；14_外圍燃料旋流裝置；15_空氣旋流裝置；17_軸向中心燃料通道；18_外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道；19_外圍軸向環(huán)形燃料通道；20_外圍徑向環(huán)形空氣通道。
【具體實(shí)施方式】
[0014]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(shuō)明。
[0015]圖1為本實(shí)用新型提供的一種燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該噴嘴包括軸向中心燃料通道17和與該軸向中心燃料通道17同軸布置的外圍軸向環(huán)形燃料通道19及外圍徑向環(huán)形空氣通道20，以及一個(gè)與軸向中心燃料通道17同軸布置的外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道18，外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道18設(shè)置在在軸向中心燃料通道17與外圍軸向環(huán)形燃料通道19之間；軸向中心燃料通道17出口處設(shè)置有密集小孔11 ;外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道18出口處設(shè)置有稀釋氣體旋流裝置13，稀釋氣體旋流裝置13采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在8?16之間(參見(jiàn)圖2、圖3)；
[0016]外圍軸向環(huán)形燃料通道19末端設(shè)置有外圍燃料旋流裝置14，外圍燃料旋流裝置14采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在10?20之間(參見(jiàn)圖2、圖3)；
[0017]外圍徑向環(huán)形空氣通道20內(nèi)設(shè)置有空氣旋流裝置15，空氣旋流裝置15采用徑向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)在12?18之間(參見(jiàn)圖2、圖3)。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0019]中心燃料作為啟動(dòng)燃料通過(guò)軸向中心燃料通道17，經(jīng)過(guò)密集小孔11進(jìn)入燃燒區(qū)域，與通過(guò)外圍徑向環(huán)形空氣通道20進(jìn)入的旋流空氣混合和燃燒，噴嘴只供應(yīng)中心燃料時(shí)稱(chēng)為啟動(dòng)燃燒模式；噴嘴啟動(dòng)后，外圍燃料作為基本負(fù)荷燃料通過(guò)外圍軸向環(huán)形燃料通道19旋流進(jìn)入燃燒區(qū)域參與燃燒，噴嘴同時(shí)供應(yīng)中心燃料和外圍燃料時(shí)稱(chēng)為過(guò)渡燃燒模式，與此同時(shí)外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道18向燃燒區(qū)域供應(yīng)旋流稀釋氣體；達(dá)到負(fù)荷要求后，將軸向中心燃料通道17供應(yīng)的中心燃料切換成清吹空氣，噴嘴只供應(yīng)外圍燃料時(shí)稱(chēng)為正常燃燒模式。
【權(quán)利要求】
1.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，該噴嘴包括軸向中心燃料通道(17)和與該軸向中心燃料通道(17)同軸布置的外圍軸向環(huán)形燃料通道(19)及外圍徑向環(huán)形空氣通道(20)，其特征在于:所述噴嘴還包括一個(gè)與所述軸向中心燃料通道(17)同軸布置的外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道(18)，外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道(18)設(shè)置在軸向中心燃料通道(17)與外圍軸向環(huán)形燃料通道(19)之間；所述軸向中心燃料通道(17)出口端的壁面上開(kāi)有密集小孔(11);所述外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道(18)出口處設(shè)置有稀釋氣體旋流裝置(13);所述外圍軸向環(huán)形燃料通道(19)出口處設(shè)置有外圍燃料旋流裝置(14);所述外圍徑向環(huán)形空氣通道(20)內(nèi)設(shè)置有空氣旋流裝置(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，其特征在于:所述的稀釋氣體旋流裝置(13)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在8?16之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，其特征在于:所述的外圍燃料旋流裝置(14)采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在10?20之間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，其特征在于:所述的空氣旋流裝置(15)采用徑向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)在12?18之間。
【文檔編號(hào)】F23R3/38GK203595145SQ201320825615
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】查筱晨, 張珊珊, 劉小龍 申請(qǐng)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