本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氣體燃料混合器。

背景技術(shù)：

燃?xì)廨啓C(jī)作為把熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，通常包括壓氣機(jī)、燃燒室、透平、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備。燃燒室作為燃?xì)廨啓C(jī)的重要組成部分，位于壓氣機(jī)與透平之間，其作用在于使燃料與壓氣機(jī)送來的高壓空氣進(jìn)行很好的混合和燃燒，以求最有效地把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成高溫燃?xì)獾臒崮埽M(jìn)而提高透平前燃?xì)獾淖龉δ芰?。設(shè)計(jì)一個(gè)可靠、經(jīng)濟(jì)、低污染工作的燃燒室與燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定高效低污染工作息息相關(guān)。

隨著對燃?xì)廨啓C(jī)參數(shù)及排放要求的提高，同時(shí)為節(jié)省燃料，貧預(yù)混燃燒成為了通過降低平均火焰溫度來降低NO_X排放、降低透平進(jìn)口溫度的有效手段。貧預(yù)混燃燒指的是在燃料與氧化劑的供應(yīng)關(guān)系比較稀釋的條件下，二者在進(jìn)入燃燒室前已經(jīng)混合均勻，從而降低局部熱點(diǎn)出現(xiàn)的可能性，維持較低的火焰溫度，降低NO_X的排放?？梢娙剂吓c氧化劑在進(jìn)入燃燒室之前混合完全對NO_X排放的重要性。燃料與氧化劑的混合是通過混合器完成的?；旌掀鞯幕旌闲阅芎脡闹苯佑绊懼植繜狳c(diǎn)出現(xiàn)的概率，也就影響著NO_X的排放。除此之外，燃料與氧化劑的混合程度還影響著燃燒穩(wěn)定性，穩(wěn)定的燃燒有利于降低回火、熄火的可能性，實(shí)現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)換，同時(shí)也有利于保護(hù)燃燒室設(shè)備長期有效運(yùn)行。很多學(xué)者針對貧預(yù)混燃燒的火焰穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在貧預(yù)混燃燒中由于混合不均勻引起的當(dāng)量比波動(dòng)是誘發(fā)燃燒不穩(wěn)定的首要因素。目前增強(qiáng)混合的技術(shù)主要有兩大類：對液體燃料來說通常會(huì)在噴嘴后增加旋流器以增強(qiáng)霧化及混合；而對氣體燃料來說，混合器的結(jié)構(gòu)通常采用微尺度交叉射流的方式實(shí)現(xiàn)高效混合。人們基于以上兩大技術(shù)設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)來滿足燃料和氧化劑充分混合的要求。針對于氣體燃料而言，現(xiàn)有的技術(shù)為將空氣和燃料分別通過單獨(dú)設(shè)置的空氣室和燃料室注入到氣體燃料通道中實(shí)現(xiàn)混合，該結(jié)構(gòu)不僅復(fù)雜，而且還需要較大空間和較長時(shí)間才能較好的混合空氣和氣體燃料。

因此，為了降低采用氣體燃料的燃?xì)廨啓C(jī)的NO_X的排放，設(shè)計(jì)一種混合效率高的氣體燃料混合器尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種氣體燃料混合器，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使燃?xì)廨啓C(jī)的氣體燃料和空氣能夠在混合器中被更好地混合，以降低局部熱點(diǎn)出現(xiàn)的概率，減少NO_X的排放。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種氣體燃料混合器，包括燃料管、空氣管和噴嘴，所述空氣管套設(shè)于所述燃料管外側(cè)，所述噴嘴設(shè)置在所述燃料管和所述空氣管前端。

所述噴嘴上設(shè)有若干個(gè)第一混合通道和第二混合通道，所述第一混合通道及第二混合通道的前端用于噴射混合氣體，尾端用于進(jìn)入空氣；所述第一混合通道位于所述噴嘴的徑向外周，所述第二混合通道位于所述第一混合通道徑向內(nèi)側(cè)；所述第一混合通道和所述第二混合通道之間及所述第二混合通道內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個(gè)冷卻孔；所述冷卻孔與所述空氣管連通。

所述燃料管前端封閉，所述燃料管周向設(shè)有若干第一燃料混合孔，所述第一混合通道的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)第一空氣混合孔，所述第一燃料混合孔和所述第一空氣混合孔徑向?qū)R，所述燃料管上設(shè)有第一混合管，所述第一混合管一端連通所述第一燃料混合孔，另一端延伸至所述第一空氣混合孔的端部，且所述第一混合管的外徑小于所述第一空氣混合孔的內(nèi)徑。

所述燃料管周向且位于所述第一燃料混合孔前部設(shè)有若干第二燃料混合孔，所述第二混合通道的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)第二空氣混合孔，所述第二燃料混合孔和所述第二空氣混合孔徑向?qū)R，所述燃料管上設(shè)有第二混合管，所述第二混合管一端連通所述第二燃料混合孔，另一端延伸至所述第二空氣混合孔的端部，且所述第二混合管的外徑小于所述第二空氣混合孔的內(nèi)徑。

優(yōu)選地，所述第一混合管的另一端與所述第一混合通道的外壁相切；所述第二混合管的另一端與所述第二混合通道的外壁相切。

優(yōu)選地，所述第一空氣混合孔的直徑和所述第一混合管的內(nèi)徑相等，所述第一混合管的內(nèi)徑與所述第一空氣混合孔的直徑之比為0.2～0.4；所述第二空氣混合孔的直徑和所述第二混合管的內(nèi)徑相等，所述第二混合管的內(nèi)徑與所述第二空氣混合孔的直徑之比為0.2～0.4。

優(yōu)選地，每個(gè)所述第一混合通道均對應(yīng)著兩個(gè)所述第一空氣混合孔、兩個(gè)所述第一混合管和兩個(gè)所述第一燃料混合孔，且兩個(gè)所述第一混合管的內(nèi)徑之和與所述第一混合通道的截面積比為0.1～0.2；每個(gè)所述第二混合通道均對應(yīng)著一個(gè)所述第二空氣混合孔、一個(gè)所述第二混合管和一個(gè)所述第二燃料混合孔，且所述第二混合管的內(nèi)徑與所述第二混合通道的截面積比為0.1～0.2。

優(yōu)選地，所述冷卻孔的面積之和與所述第一混合通道和所述第二混合通道的截面積之和的比為0.4～0.6。

優(yōu)選地，所述第一混合通道和所述第二混合通道的數(shù)量相等且均勻交錯(cuò)分布。

優(yōu)選地，所述第一混合通道和所述第二混合通道的數(shù)量均為10個(gè)。

優(yōu)選地，還包括設(shè)置于所述燃料管和所述空氣管尾端的安裝座，所述安裝座的中部設(shè)有燃料進(jìn)口，所述燃料進(jìn)口與所述燃料管連通，所述空氣管的尾端周向設(shè)有若干個(gè)空氣進(jìn)口。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

本發(fā)明的氣體燃料混合器的第一混合管和第二混合管噴射出的氣體燃料會(huì)對空氣管內(nèi)的部分空氣形成引射，在進(jìn)入第一混合通道和第二混合通道前，燃料就已經(jīng)和部分空氣進(jìn)行了一次混合，與此同時(shí)，在第一混合通道和第二混合通道內(nèi)，燃料徑向流動(dòng)，空氣軸向流動(dòng)，二者為橫向交叉的形式，燃料和空氣以微尺度交叉射流形式二次混合，這兩次混合強(qiáng)化了燃料與空氣的混合程度，縮短了燃料與空氣在第一混合通道和第二混合通道內(nèi)的混合時(shí)間；均勻的混合氣體降低了局部熱點(diǎn)出現(xiàn)的概率和污染物NO_X的排放，且提高了燃燒的穩(wěn)定性，減少了混合器的損壞。本發(fā)明氣體燃料混合器的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠適應(yīng)天然氣、合成氣、純氫氣等多種氣體燃料，在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明氣體燃料混合器的剖視示意圖一；

圖2為本發(fā)明氣體燃料混合器的剖視示意圖二；

圖3為本發(fā)明氣體燃料混合器的立體剖視示意圖；

圖4為圖3的局部放大圖；

其中，1-燃料管，2-空氣管，3-噴嘴，4-第一混合通道，5-第二混合通道，6-冷卻孔，7-第一燃料混合孔，8-第一空氣混合孔，9-第一混合管，10-第二燃料混合孔，11-第二空氣混合孔，12-第二混合管，13-安裝座，14-燃料進(jìn)口，15-空氣進(jìn)口。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種氣體燃料混合器，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，使燃?xì)廨啓C(jī)的氣體燃料和空氣能夠在混合器中被更好地混合，以降低局部熱點(diǎn)出現(xiàn)的概率，減少NO_X的排放。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

實(shí)施例1：如圖1-4所示，本實(shí)施例提供了一種氣體燃料混合器，包括燃料管1、空氣管2、噴嘴3和安裝座13，所述空氣管2套設(shè)于所述燃料管1外側(cè)，所述噴嘴3設(shè)置在所述燃料管1和所述空氣管2前端，所述安裝座13設(shè)置于所述燃料管1和所述空氣管2尾端，所述安裝座13用于將氣體燃料混合器固定到燃?xì)廨啓C(jī)上，所述安裝座13的中部設(shè)有燃料進(jìn)口14，所述燃料進(jìn)口14與所述燃料管1連通，所述空氣管2的尾端周向均勻設(shè)有四個(gè)空氣進(jìn)口15。

所述噴嘴3上設(shè)有十個(gè)第一混合通道4和第二混合通道5，所述第一混合通道4及第二混合通道5的前端用于噴射混合氣體，尾端用于進(jìn)入空氣；所述第一混合通道4位于所述噴嘴3的徑向外周，所述第二混合通道5位于所述第一混合通道4徑向內(nèi)側(cè)，所述第一混合通道4和所述第二混合通道5的數(shù)量相等且均勻交錯(cuò)分布。所述第一混合通道4和所述第二混合通道5之間及所述第二混合通道5內(nèi)側(cè)設(shè)有若干個(gè)均勻分布的冷卻孔6；所述第一混合通道4和所述第二混合通道5之間的冷卻孔6呈三個(gè)同心圓布置，第二混合通道5內(nèi)側(cè)的冷卻孔6也呈三個(gè)同心圓布置，所述冷卻孔6與所述空氣管2連通。冷空氣經(jīng)冷卻孔6進(jìn)入燃燒室，作為混合氣體燃燒時(shí)的冷卻氣體，可以有效降低噴嘴3出口的溫度，防止噴嘴3出現(xiàn)火焰駐定及回火的情況。

所述燃料管1周向設(shè)有若干第一燃料混合孔7，所述第一混合通道4的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)第一空氣混合孔8，所述第一燃料混合孔7和所述第一空氣混合孔8徑向?qū)R，所述燃料管1上設(shè)有第一混合管9，所述第一混合管9一端連通所述第一燃料混合孔7，另一端延伸至所述第一空氣混合孔8的端部，且所述第一混合管9的外徑小于所述第一空氣混合孔8的內(nèi)徑。

所述燃料管1周向且位于所述第一燃料混合孔7前部設(shè)有若干第二燃料混合孔10，所述第二混合通道5的側(cè)壁上設(shè)有若干個(gè)第二空氣混合孔11，所述第二燃料混合孔10和所述第二空氣混合孔11徑向?qū)R，所述燃料管1上設(shè)有第二混合管12，所述第二混合管12一端連通所述第二燃料混合孔10，另一端延伸至所述第二空氣混合孔11的端部，且所述第二混合管12的外徑小于所述第二空氣混合孔11的內(nèi)徑；所述第一混合管9的另一端與所述第一混合通道4的外壁相切；所述第二混合管12的另一端與所述第二混合通道5的外壁相切。所述燃料管1前端封閉，使燃料僅能夠從第一燃料混合孔7和第二燃料混合孔10中射出。

所述第一空氣混合孔8的直徑和所述第一混合管9的內(nèi)徑相等，所述第一混合管9的內(nèi)徑與所述第一空氣混合孔8的直徑之比為0.2～0.4；所述第二空氣混合孔11的直徑和所述第二混合管12的內(nèi)徑相等，所述第二混合管12的內(nèi)徑與所述第二空氣混合孔11的直徑之比為0.2～0.4。每個(gè)所述第一混合通道4均對應(yīng)著兩個(gè)所述第一空氣混合孔8、兩個(gè)所述第一混合管9和兩個(gè)所述第一燃料混合孔7，且兩個(gè)所述第一混合管9的內(nèi)徑之和與所述第一混合通道4的截面積比為0.1～0.2；每個(gè)所述第二混合通道5均對應(yīng)著一個(gè)所述第二空氣混合孔11、一個(gè)所述第二混合管12和一個(gè)所述第二燃料混合孔10，且所述第二混合管12的內(nèi)徑與所述第二混合通道5的截面積比為0.1～0.2。所述冷卻孔6的面積之和與所述第一混合通道4和所述第二混合通道5的截面積之和的比為0.4～0.6。

可以理解的是：所述空氣為本實(shí)施例為方便闡述工作原理，所采用的一種氣體助燃劑，這不應(yīng)理解為對本發(fā)明結(jié)構(gòu)的限制。所述第一混合通道4和所述第二混合通道5的數(shù)量不局限于十個(gè)，凡是能夠均勻分布的任意數(shù)量均可；所述空氣進(jìn)口15的數(shù)量也不局限于四個(gè)，只要空氣進(jìn)口15能夠滿足噴嘴3對進(jìn)氣量的要求即可。

本實(shí)施例安裝于燃?xì)廨啓C(jī)上，噴嘴3位于燃燒室內(nèi)。本實(shí)施例的氣體燃料混合器的第一混合管9和第二混合管12噴射出的氣體燃料會(huì)對空氣管2內(nèi)的部分空氣形成引射，在進(jìn)入第一混合通道4和第二混合通道5前，燃料就已經(jīng)和部分空氣進(jìn)行了一次混合，與此同時(shí)，在第一混合通道4和第二混合通道5內(nèi)，燃料徑向流動(dòng)，空氣軸向流動(dòng)，二者為橫向交叉的形式，燃料和空氣以微尺度交叉射流形式二次混合，這兩次混合強(qiáng)化了燃料與空氣的混合程度，縮短了燃料與空氣在第一混合通道4和第二混合通道5內(nèi)的混合時(shí)間；均勻的混合氣體配合從冷卻孔6進(jìn)入的冷空氣，可以有效降低噴嘴3出口的溫度，降低了局部熱點(diǎn)出現(xiàn)的概率和污染物NO_X的排放，且提高了燃燒的穩(wěn)定性，減少了混合器的損壞。本實(shí)施例氣體燃料混合器的適應(yīng)性較強(qiáng)，能夠適應(yīng)天然氣、合成氣、純氫氣等多種氣體燃料，在燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值。

本說明書中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。