一種低旋流燃燒室噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種低旋流燃燒室噴嘴，屬于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型在現(xiàn)有低旋流噴嘴結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)置一個燃料進(jìn)口裝置，該燃料進(jìn)口裝置至少包括一個軸向燃料噴管和環(huán)形燃料噴管，環(huán)形燃料噴管內(nèi)壁和外壁上分別布置多個內(nèi)徑向燃料噴管和多個外徑向燃料噴管，通過設(shè)置在內(nèi)徑向燃料噴管和外徑向燃料噴管上的燃料噴注孔分別向噴嘴兩個流道供給燃料。本實用新型在保證混合性能的前提下大大降低了低旋流噴嘴的長度，提高了低旋流噴嘴的安裝協(xié)調(diào)性；通過控制燃料噴管上的燃料噴注孔孔數(shù)以及數(shù)量控制進(jìn)入噴嘴內(nèi)、外流道燃料空氣比例，可以降低進(jìn)入下游燃燒擴(kuò)張區(qū)中心回流區(qū)內(nèi)的燃料量，降低回流區(qū)內(nèi)的高溫區(qū)，進(jìn)而降低氮氧化物的產(chǎn)生，減少污染。
【專利說明】一種低旋流燃燒室噴嘴
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室低旋流噴嘴，屬于燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]專利W02012141982A1描述了應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的低旋流噴嘴。如圖1所示，在低旋流燃燒室噴嘴10中，燃料通過燃料進(jìn)口管102進(jìn)入，空氣通過空氣進(jìn)口 101進(jìn)入，燃料和空氣在文氏管701內(nèi)混合。文氏管701下游為雙層結(jié)構(gòu)，其中噴嘴內(nèi)流道201設(shè)置一個限流孔板301，限流孔板301上均勻布置多個限流孔302 ;噴嘴外流道202設(shè)置旋流器401，旋流器401由多個旋流葉片組成。上游均勻混合氣分別通過旋流器401和限流孔板301，產(chǎn)生低旋流混合氣，進(jìn)入燃燒擴(kuò)張區(qū)403燃燒。為使燃料和空氣混合均勻，文氏管701軸向長度L1 一般為150_?220_之間，導(dǎo)致噴嘴過長，在與其他類型噴嘴配合使用時，對安裝造成不便；除此之外，進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道201以及噴嘴外流道202的燃料空氣混合比例一致，完全由燃料進(jìn)口管102進(jìn)入的燃料量以及由空氣進(jìn)口 101進(jìn)入的空氣量決定，不能對噴嘴內(nèi)外流道的燃料空氣混合比例進(jìn)行合理分配。
[0003]專利W02012141982A1公開了又一個實施例，如圖2所示，燃料從旋流器401和限流孔板301下游直接進(jìn)入燃燒擴(kuò)張區(qū)203，不能與空氣及時形成預(yù)混氣，燃燒擴(kuò)張區(qū)203內(nèi)局部燃燒溫度過高，一般高于2000K，導(dǎo)致燃燒室內(nèi)氮氧化物的含量變高，污染環(huán)境。
實用新型內(nèi)容
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室低旋流噴嘴，可以降低噴嘴長度，并可對噴嘴內(nèi)外流道的燃料空氣混合比例進(jìn)行合理分配，以進(jìn)一步降低燃燒室內(nèi)污染物。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種低旋流燃燒室噴嘴，包括中心空氣進(jìn)口、外圍空氣進(jìn)口、燃料進(jìn)口裝置、噴嘴內(nèi)流道、噴嘴外流道、限流孔板、旋流器和燃燒擴(kuò)張段；所述的限流孔板設(shè)置在噴嘴內(nèi)流道內(nèi)，旋流器設(shè)置在噴嘴外流道內(nèi)，其特征在于:所述的燃料進(jìn)口裝置包括環(huán)形燃料噴管和至少一個軸向燃料噴管，所述軸向燃料噴管與環(huán)形燃料噴管相連通；在環(huán)形燃料噴管內(nèi)壁上沿圓周均勻布置多個內(nèi)徑向燃料噴管；在環(huán)形燃料噴管外壁上沿圓周均勻布置多個外徑向燃料噴管，外徑向燃料噴管的一端與環(huán)形燃料噴管相連通，另一端與噴嘴外流道內(nèi)壁面相連；在每個內(nèi)徑向燃料噴管及外徑向燃料噴管管壁的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)壁燃料噴注孔。
[0007]本實用新型的技術(shù)特征還在于:所述內(nèi)徑向燃料噴管距限流孔板的軸向距離L1以及外徑向燃料噴管距旋流器的距離L2均在15mm?30mm之間。所述內(nèi)徑向燃料噴管與所述外徑向燃料噴管的軸向距離在O?IOcm之間。所述側(cè)壁燃料噴注孔的中心線與燃燒室噴嘴的中心線呈90°。
[0008]本實用新型的另一技術(shù)特征是:內(nèi)徑向燃料噴管上的側(cè)壁燃料噴注孔沿噴嘴內(nèi)流道徑向位置均勻布置或錯落布置于內(nèi)徑向燃料噴管壁面兩側(cè)；每個內(nèi)徑向燃料噴管的頂端至少設(shè)置一個頂部燃料噴注孔；外徑向燃料噴管上的側(cè)壁燃料噴注孔沿噴嘴外流道徑向位置均勻布置或交叉布置于外徑向燃料噴管的壁面兩側(cè)。頂部燃料噴注孔和側(cè)壁燃料噴注孔的直徑均為I?2mm。
[0009]本實用新型的又一技術(shù)特征是:所述軸向燃料噴管的數(shù)量與旋流器葉片數(shù)量保持一致，或旋流器葉片數(shù)量是軸向燃料噴管數(shù)量的2?4倍。軸向燃料噴管的數(shù)量優(yōu)選為4?12個。內(nèi)徑向燃料噴管與外徑向燃料噴管為圓管、錐形管、橢圓形管或葉片型管。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下突出的優(yōu)點(diǎn)及有益效果:①本實用新型涉及的低旋流燃燒室噴嘴中內(nèi)徑向燃料噴管以及外徑向燃料噴管由環(huán)形燃料噴管隔開為兩段，燃料進(jìn)入軸向燃料噴管后在環(huán)形燃料噴管匯集，然后部分進(jìn)入內(nèi)徑向燃料噴管，通過內(nèi)徑向燃料噴管的燃料噴注孔進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道，其余進(jìn)入外徑向燃料噴管，通過外徑向燃料噴管的燃料噴注孔進(jìn)入噴嘴外流道。所述內(nèi)徑向燃料噴管距所述限流孔板軸向距離L1和所述外徑向燃料噴管距所述旋流器的距離L2均在15mm?30mm之間，盡管在旋流器以及限流孔板上游燃料和空氣混合距離變短，但是在旋流器以及限流孔板下游燃料和空氣可以繼續(xù)混合，在保證混合混合性能的前提下大大降低了低旋流噴嘴的長度，提高了低旋流噴嘴的安裝協(xié)調(diào)性。②進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道的燃料空氣比例以及進(jìn)入噴嘴外流道的燃料空氣比例可以通過控制內(nèi)徑向燃料噴管以及外徑向燃料噴管上的燃料噴注孔孔徑及孔數(shù)來控制，降低進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道的燃料空氣比例，可以降低進(jìn)入下游燃燒擴(kuò)張區(qū)中心回流區(qū)內(nèi)的燃料量，降低回流區(qū)內(nèi)的高溫區(qū)，進(jìn)而降低氮氧化物的產(chǎn)生，降低污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一個低旋流噴嘴簡圖。
[0012]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中又一個低旋流噴嘴簡圖。
[0013]圖3為本實用新型提供的燃?xì)廨啓C(jī)低旋流燃燒室噴嘴實施例的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0014]圖4為圖3的A-A剖視簡圖。
[0015]圖中符號說明:10_低旋流燃燒室噴嘴；101_空氣進(jìn)口 ；102_燃料進(jìn)口管；201_噴嘴內(nèi)流道；202_噴嘴外流道；203_燃燒擴(kuò)張段；301-限流孔板；302_限流孔；401_旋流器；501-軸向燃料噴管；502-內(nèi)徑向燃料噴管；503_外徑向燃料噴管；504_環(huán)形燃料噴管；601a-側(cè)壁燃料噴注孔；601b-頂部燃料噴注孔；701-文氏管。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例詳細(xì)說明:
[0017]圖3為本實用新型所述燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室低旋流噴嘴10的一個典型的實施例。該低旋流燃燒室噴嘴10包括中心空氣進(jìn)口 101a、外圍空氣進(jìn)口 101b、噴嘴內(nèi)流道201、噴嘴外流道202、限流孔板301、旋流器401和燃燒擴(kuò)張段203以及燃料進(jìn)口裝置，該燃料進(jìn)口裝置包括至少一個軸向燃料噴管501以及一個環(huán)形燃料噴管504，本實施例中含有四個軸向燃料噴管501，四個軸向燃料噴管沿低旋流燃燒室噴嘴10的中心線周向均勻分布，其末端與環(huán)形燃料噴管504相連通，連接處密封，環(huán)形燃料噴管504與低旋流燃燒室噴嘴10內(nèi)流道壁面的端面相連，加工方式可以是整體鑄造或焊接等加工方式。[0018]環(huán)形燃料噴管504上至少布置一個內(nèi)徑向燃料噴管502以及至少一個外徑向燃料噴管503，內(nèi)徑向燃料噴管502與外徑向燃料噴管503均設(shè)置于限流孔板301以及旋流器401的上游，本實施例中在環(huán)形燃料噴管504內(nèi)壁上沿圓周均勻布置8個內(nèi)徑向燃料噴管502 ;在環(huán)形燃料噴管504外壁上沿圓周均勻布置8個外徑向燃料噴管503 ;外徑向燃料噴管503的一端與環(huán)形燃料噴管504相連通，另一端與噴嘴外流道202內(nèi)壁面相連；在每個內(nèi)徑向燃料噴管502及外徑向燃料噴管503管壁的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)壁燃料噴注孔601a ;每個內(nèi)徑向燃料噴管的頂端至少設(shè)置一個頂部燃料噴注孔601b。
[0019]優(yōu)選的，內(nèi)徑向燃料噴管502距限流孔板301軸向距離L1和外徑向燃料噴管503距旋流器401的距離L2均在15mm?30mm之間，燃料和空氣無需在進(jìn)入噴嘴內(nèi)外流道前混合均勻，可以在旋流器401以及限流孔板301下游繼續(xù)混合，在保證混合性能的前提下大大降低了低旋流燃燒室噴嘴的長度，提高了低旋流噴嘴的安裝協(xié)調(diào)性；內(nèi)徑向燃料噴管502與外徑向燃料噴管503的軸向位置在O?IOcm之間。
[0020]優(yōu)選的，燃料噴注孔的直徑為I?2mm，其中心線與低旋流燃燒室噴嘴10中心線呈90°，確保燃料具有合適的貫穿深度和混合性能。內(nèi)徑向燃料噴管502上的燃料噴注孔601a沿噴嘴內(nèi)流道201徑向位置均勻布置或錯落布置于內(nèi)徑向燃料噴管502壁面兩側(cè)；內(nèi)徑向燃料噴管502的頂端至少設(shè)置一個燃料噴注孔601b ;外徑向燃料噴管503上的燃料噴注孔601a沿噴嘴外流道202徑向位置均勻布置或交叉布置于外徑向燃料噴管503壁面兩偵牝確保在噴嘴中軸線有良好的混合性能，以及在內(nèi)徑向燃料噴管502以及外徑向燃料噴管503的燃料貫穿深度不高的時候仍然具有良好的混合性能。
[0021]本實用新型又一優(yōu)選方案為，軸向燃料噴管501與旋流器401葉片數(shù)量保持一致，或旋流器401葉片數(shù)量是軸向燃料噴管501數(shù)量的2?4倍，確保噴管與旋流器具有較好的適應(yīng)性；一般地，軸向燃料噴管501的數(shù)量為4?12個；內(nèi)徑向燃料噴管502與外徑向燃料噴管503可采用圓管、錐形管、橢圓形管或葉片型管。
[0022]本實用新型的工作過程如下:燃料從軸向燃料噴管501進(jìn)入，流經(jīng)環(huán)形燃料噴管504后向四周擴(kuò)散，一部分就近流向與軸向燃料噴管501距離較近的內(nèi)徑向燃料噴管502和外徑向燃料噴管503，另一部分向兩側(cè)周向流動，然后流進(jìn)較遠(yuǎn)的內(nèi)徑向燃料噴管502和外徑向燃料噴管503，最終通過內(nèi)徑向燃料噴管502和外徑向燃料噴管503兩側(cè)及內(nèi)徑向燃料噴管502頂端的燃料噴注孔分別進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道201和噴嘴外流道202 ;空氣從中心空氣進(jìn)口 IOla以及外圍空氣進(jìn)口 IOlb分別進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道201和噴嘴外流道202，與兩個流道的燃料混合形成燃料空氣混合氣。噴嘴內(nèi)流道201內(nèi)的燃料空氣混合氣流經(jīng)限流孔板301，噴嘴外流道202內(nèi)的燃料空氣混合氣流經(jīng)旋流器401，兩股混合氣在噴嘴下游匯聚形成低旋流氣流，流入燃燒擴(kuò)張區(qū)203進(jìn)行燃燒。通過控制內(nèi)徑向燃料噴管502以及外徑向燃料噴管503上燃料噴注孔的孔數(shù)及孔徑來控制進(jìn)入噴嘴內(nèi)外流道的燃料量，進(jìn)而控制進(jìn)入噴嘴內(nèi)外流道的燃料空氣比例，控制進(jìn)入噴嘴內(nèi)流道201的燃料空氣比例低于進(jìn)入噴嘴外流道202的燃料空氣比例。即使低旋流噴嘴的回流區(qū)較小，燃燒區(qū)的中心區(qū)仍存在回流區(qū)，控制進(jìn)入回流區(qū)內(nèi)的燃料量，可以降低回流區(qū)內(nèi)的高溫區(qū)，進(jìn)而降低氮氧化物的產(chǎn)生，降低污染。
【權(quán)利要求】
1.一種低旋流燃燒室噴嘴，包括中心空氣進(jìn)口( 101a)、外圍空氣進(jìn)口( 101b)、燃料進(jìn)口裝置、噴嘴內(nèi)流道(201)、噴嘴外流道(202)、限流孔板(301)、旋流器(401)和燃燒擴(kuò)張段(203);所述的限流孔板(301)設(shè)置在噴嘴內(nèi)流道(201)內(nèi)，旋流器(401)設(shè)置在噴嘴外流道(202)內(nèi)，其特征在于:所述的燃料進(jìn)口裝置包括環(huán)形燃料噴管(504)和至少一個軸向燃料噴管(501)，所述軸向燃料噴管(501)與環(huán)形燃料噴管(504)相連通；在環(huán)形燃料噴管(504)內(nèi)壁上沿圓周均勻布置多個內(nèi)徑向燃料噴管(502);在環(huán)形燃料噴管(504)外壁上沿圓周均勻布置多個外徑向燃料噴管(503)，外徑向燃料噴管(503)的一端與環(huán)形燃料噴管(504)相連通，另一端與噴嘴外流道(202)外壁面相連；在每個內(nèi)徑向燃料噴管(502)及外徑向燃料噴管(503)管壁的兩側(cè)均設(shè)置有側(cè)壁燃料噴注孔(601a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:所述內(nèi)徑向燃料噴管(502)距限流孔板(301)的軸向距離L1以及外徑向燃料噴管(503)距旋流器(401)的距離L2均在15mm?30_之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:所述內(nèi)徑向燃料噴管(502)與所述外徑向燃料噴管(503)的軸向距離在O?IOcm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:所述側(cè)壁燃料噴注孔(601a)的中心線與燃燒室噴嘴的中心線呈90°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:內(nèi)徑向燃料噴管(502)上的側(cè)壁燃料噴注孔(601a)沿噴嘴內(nèi)流道(201)徑向位置均勻布置或錯落布置于內(nèi)徑向燃料噴管(502)壁面兩側(cè)；每個內(nèi)徑向燃料噴管(502)的頂端至少設(shè)置一個頂部燃料噴注孔(601b);外徑向燃料噴管(503)上的側(cè)壁燃料噴注孔(601a)沿噴嘴外流道(202)徑向位置均勻布置或交叉布置于外徑向燃料噴管(503)的壁面兩側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:頂部燃料噴注孔(601b)和側(cè)壁燃料噴注孔(601a)的直徑均為I?2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:所述軸向燃料噴管(501)的數(shù)量與旋流器(401)葉片數(shù)量保持一致，或旋流器(401)葉片數(shù)量是軸向燃料噴管(501)數(shù)量的2?4倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:軸向燃料噴管(501)的數(shù)量為4?12個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、7或8所述的低旋流燃燒室噴嘴，其特征在于:內(nèi)徑向燃料噴管(502)與外徑向燃料噴管(503)為圓管、錐形管、橢圓形管或葉片型管。
【文檔編號】F23R3/38GK203731484SQ201420092067
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】李珊珊 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