CN104456625B - 燃气轮机燃料喷嘴的进气结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机技术领域，提供了一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，包括相互连通的中心空气通道和燃料腔，中心空气通道用于向燃料腔内通入空气；中心空气通道的一端设有喷嘴悬挂法兰，喷嘴悬挂法兰上设有多个用于向中心空气通道内通入空气的空气入口通道，多个空气入口通道在喷嘴悬挂法兰的周向上均匀分布，每个空气入口通道均设有一个调整机构，调整机构用于限定空气入口通道的最小流通面积的大小。每个调整杆进行可做单独调节，有效改善燃烧室头部空气的速度分布，提高燃料和空气的掺混效果，进而可有效防止喷嘴出口处产生回火，提高了喷嘴的可靠性；对空气流量的无级调整，也可实现燃气轮机的无级变速，最终实现燃料的充分燃烧。

Description

燃气轮机燃料喷嘴的进气结构

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构的进气结构。

背景技术

传统的燃气轮机燃烧室采用扩散燃烧技术，由于燃烧室内的局部高温，导致其污染物排放，尤其是氮氧化物排放较高。采用预混燃烧的燃烧室用于燃气轮机的发电技术，属于清洁能源技术之一，可以在满足发电负荷要求的同时，有效地降低污染物的排放。这其中燃气轮机燃烧室喷嘴的设计对于组织燃烧、降低污染物排放尤为重要。

在预混燃料喷嘴的现有技术中，喷嘴后方容易出现回火，因此需要有轻吹空气对喷嘴后方进行保护。但是轻吹空气的流量往往在不同环境和气候下会有差别，轻吹空气流量偏低会导致回火的产生，导致头部被烧毁，严重影响燃气轮机的安全性和可靠性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种能够保证燃料与空气具有良好的预混效果的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，包括相互连通的中心空气通道和燃料腔，所述中心空气通道用于向所述燃料腔内通入空气；所述中心空气通道的一端设有喷嘴悬挂法兰，所述喷嘴悬挂法兰上设有多个用于向所述中心空气通道内通入空气的空气入口通道，多个所述空气入口通道在所述喷嘴悬挂法兰的周向上均匀分布，每个所述空气入口通道均设有一个调整机构，所述调整机构用于限定所述空气入口通道的最小流通面积的大小。

优选的，所述空气入口通道的内壁上开设有定位槽，所述定位槽的底部设有贯穿的轴孔；所述调整机构包括调整杆和限流块，所述限流块活动插设在所述定位槽中，所述调整杆插设在所述轴孔中并与所述限流块连接，所述调整杆用于驱动所述限流块沿所述定位槽移动。

优选的，所述调整杆在轴向方向上与所述轴孔相对固定；所述调整杆与所述限流块螺纹配合连接。

优选的，所述调整杆的一端与所述轴孔螺纹配合连接，所述调整杆的另一端抵在所述限流块的一侧，所述限流块的另一侧与所述空气入口通道的侧壁之间设有弹性件。

优选的，所述弹性件为弹簧。

优选的，所述空气入口通道向燃气轮机的燃烧室所在的一侧倾斜。

优选的，所述空气入口通道与燃气轮机的中轴线成40～90度的夹角。

优选的，所述空气入口通道的截面为矩形。

优选的，所述空气入口通道的数量为4～8个。

(三)有益效果

本发明提供了一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，包括相互连通的中心空气通道和燃料腔，中心空气通道用于向燃料腔内通入空气；中心空气通道的一端设有喷嘴悬挂法兰，喷嘴悬挂法兰上设有多个用于向中心空气通道内通入空气的空气入口通道，多个空气入口通道在喷嘴悬挂法兰的周向上均匀分布，每个空气入口通道均设有一个调整机构，调整机构用于限定空气入口通道的最小流通面积的大小。每个调整机构均可进行单独调整，从而可有效改善燃烧室头部空气的速度分布，提高燃料和空气的掺混效果，进而可有效防止喷嘴出口处产生回火，提高了喷嘴的可靠性；对空气流量的无级调整，也可实现燃气轮机的无级变速。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构的剖视图；

图2是图1中A处的放大视图；

图3是本发明实施例一的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构的三维视图；

图4是本发明实施例二的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构的调整机构的示意图；

图5是本发明实施例二的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构的三维视图。

附图标记：

1、中心空气通道；2、燃料腔；3、空气入口通道；4、内管；5、外管；6、喷嘴悬挂法兰；7、定位槽；8、限流块；9、调整杆；10、弹性件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“纵向”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

结合图1至图3所示，本发明实施例一提供的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，包括内管4和外管5，内管4插设到外管5中并相对固定连接，内管4限定成中心空气通道1，内管4和外管5之间限定成燃料腔2，中心空气通道1和燃料腔2相互连通，中心空气通道1用于向燃料腔2内通入空气，可使预混入空气的燃料更加容易实现充分燃烧，进而可有效防止喷嘴出口处产生回火，提高了喷嘴的可靠性。

中心空气通道1的一端设有喷嘴悬挂法兰6，喷嘴悬挂法兰6用于对内管4起到固定的作用，本实施例的喷嘴悬挂法兰6上设有用于向中心空气通道1内通入空气的空气入口通道3，空气入口通道3为优选为在喷嘴悬挂法兰6的周向上均匀分布的多个，空气入口通道3的数量优选为4～8个，即增加进气量，又使进入的气流均衡，利于后续与燃料的预混合。

每个空气入口通道3均设有一个调整机构，调整机构用于限定空气入口通道3的最小流通面积的大小，从而限定每个空气入口通道3通入空气的流量，每个调整机构均可做单独调节，可以有效改善燃烧室头部空气的速度分布，提高燃料和空气的掺混效果。

在空气入口通道3的内壁上开设有定位槽7，定位槽7的底部设有贯穿的轴孔，轴孔贯通出喷嘴悬挂法兰6的端面；调整机构包括调整杆9和限流块8，限流块8活动插设在定位槽7中，调整杆9插设在轴孔中并与限流块8连接，调整杆9的一端穿设出嘴悬挂法兰的端面，以便于从端面的外侧对调整杆9进行操作，通过调整杆9驱动限流块8沿定位槽7移动，实现对空气入口通道3的最小流通面积的限定。优选的，空气入口通道3的截面为矩形，相应的限流块8的水平截面也为矩形，使限流块8的移动距离与空气入口通道3的最小流通面积线性相关，即限在流块移动的过程中，所限定出的空气入口通道3的最小流通面积均匀变化。

调整杆9可采取螺栓结构，调整杆9的一端的螺栓头与轴孔之间形成轴向限位，调整杆9的另一端与限流块8螺纹配合连接，从而通过转动调整杆9使限流块8在定位槽7中移动，螺纹配合能够提高限流块8的进给精度；应当说明的是，调整杆9的结构并不只限于螺栓，只要使调整杆9与轴孔之间具有轴向限位结构，并使调整杆9与限流块8螺纹配合连接即可。

优选的，空气入口通道3向燃气轮机的燃烧室所在的一侧倾斜，利用燃烧室所产生的气流，使空气更容易进入到空气入口通道3中，经大量实验证明，空气入口通道3与燃气轮机的中轴线成40～90度时，空气进入效果最佳。另外，喷嘴悬挂法兰6一般包括较大直径的连接端，和较小直径颈部，优选使颈部与连接端连接处倾斜设置，并将空气入口通道3开设在颈部的倾斜处，这样，在沿燃烧室所产生的气流方向上，空气入口通道3的开口的远端边缘高于开口的近端边缘，这样使空气更容易进入。

运作过程：

在燃气轮机运行过程中，根据外部环境的改变，确定个空气入口通道3的进气量，相应的转动各个调整杆9，对各个空气入口通道3的最小流通面积进行调整，增加或减小进入到各个中心空气通道1的空气流量，以及调整进入空气的涡流形态；此过程中可对每个调整杆9进行可做单独调节，从而有效改善燃烧室头部空气的速度分布，提高燃料和空气的掺混效果，进而可有效防止喷嘴出口处产生回火，提高了喷嘴的可靠性；对空气流量的无级调整，也可实现燃气轮机的无级变速。

实施例二

本实施例二提供的一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，与实施例一的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：

结合图4和图5所示，调整杆9的一端与轴孔螺纹配合连接，调整杆9的另一端抵在限流块8的一侧，限流块8的另一侧与空气入口通道3的侧壁之间设有弹性件，弹性件可以是弹簧，调整杆9通过与轴孔的配合将限流块8向前顶进，限流块8通过弹性件的弹力作用退回；若采取其他弹性件，弹性件的宽度应小于空气入口通道3的宽度，以免对进气产生过大的影响；相比实施例一，调整杆9与轴孔之间在轴向方向上无需设置限位机构，在调整块上也无需设置与轴孔同轴的螺孔，从而降低了加工难度，操作也方便。

另外，还可限流块8朝向空气入口通道3的一侧设为斜面，该斜面平行于空气入口通道3与之相对的一侧侧壁，而定位槽7的槽向平行于喷嘴悬挂法兰6的轴向方向，轴孔的方向垂直于喷嘴悬挂法兰6的端面，这样既能够使限流块8的一侧与倾斜设置的空气入口通道3相适应，限流效果好；另外，定位槽7和轴孔的方向仍平行于喷嘴的中轴线，这样易于加工，对调整杆9的操作也方便。而且，虽然限流块8的滑动方向并非垂直于空气如空通道的侧壁，限流块8的移动会使弹性件的两端发生错动，但是弹性件的两端能够在一定程度上适应这一相对错动，几乎不会影响其弹性效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，包括相互连通的中心空气通道(1)和燃料腔(2)，所述中心空气通道(1)用于向所述燃料腔(2)内通入空气；所述中心空气通道(1)的一端设有喷嘴悬挂法兰(6)，所述喷嘴悬挂法兰(6)上设有多个用于向所述中心空气通道(1)内通入空气的空气入口通道(3)，多个所述空气入口通道(3)在所述喷嘴悬挂法兰(6)的周向上均匀分布，每个所述空气入口通道(3)均设有一个调整机构，所述调整机构用于限定所述空气入口通道(3)的最小流通面积的大小；

所述空气入口通道(3)的内壁上开设有定位槽(7)，所述定位槽(7)的底部设有贯穿的轴孔；所述调整机构包括调整杆(9)和限流块(8)，所述限流块(8)活动插设在所述定位槽(7)中，所述调整杆(9)插设在所述轴孔中并与所述限流块(8)连接，所述调整杆(9)用于驱动所述限流块(8)沿所述定位槽(7)移动；

所述空气入口通道(3)向燃气轮机的燃烧室所在的一侧倾斜。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述调整杆(9)与所述轴孔之间具有轴向限位结构；所述调整杆(9)与所述限流块(8)螺纹配合连接。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述调整杆(9)的一端与所述轴孔螺纹配合连接，所述调整杆(9)的另一端抵在所述限流块(8)的一侧，所述限流块(8)的另一侧与所述空气入口通道(3)的侧壁之间设有弹性件。

4.根据权利要求3所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述弹性件为弹簧。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述空气入口通道(3)与燃气轮机的中轴线成40～90度的夹角。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述空气入口通道(3)的截面为矩形。

7.根据权利要求1-6任一项所述的燃气轮机燃料喷嘴的进气结构，其特征在于，所述空气入口通道(3)的数量为4～8个。