自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃氣輪機燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的燃燒器均普遍采用貧預(yù)混燃燒技術(shù)，即將燃料與較多的空氣提前進行混合，使空氣和燃料在比較稀的燃料濃度的條件下進行低溫度燃燒，從而顯著地減少NOx排放物的生成。然而貧預(yù)混燃燒的可燃極限范圍比較狹窄，而且在低溫條件下的火焰?zhèn)鞑ニ俣缺容^低，火焰穩(wěn)定困難，容易熄火。因此，為了穩(wěn)定貧預(yù)混主火焰的燃燒，一般貧預(yù)混燃燒器普遍采用燃料分級燃燒，即在燃燒器中心通過值班噴嘴形成穩(wěn)定小火焰或者使用鈍體等穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定預(yù)混主火焰的燃燒。
[0003]通過擴散值班噴嘴形成穩(wěn)定小火焰是早期重型燃氣輪機熱點技術(shù)，它面臨的問題是一小部分燃料參與值班燃燒，但仍然會產(chǎn)生較高的值班火焰溫度，從而產(chǎn)生較多的NOx排放。采用預(yù)混值班設(shè)計雖然可以解決NOx排放問題，但其仍然存在燃燒穩(wěn)定性、回火等問題。通過鈍體來穩(wěn)燃火焰最早被用于鍋爐燃燒中，之后這項技術(shù)逐漸被移植燃氣輪機燃燒領(lǐng)域，由于鈍體一般比較靠近主燃區(qū)，因此鈍體往往存在被高溫火焰燒蝕的問題。
[0004]現(xiàn)需要一種將預(yù)混值班噴嘴與中心鈍體穩(wěn)燃技術(shù)相結(jié)合的值班燃燒器，以使其與貧預(yù)混主燃燒器相配合工作時，其火焰穩(wěn)定性、NOx排放性能以及中心預(yù)混值班燃燒器的抗回火性能有本質(zhì)提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的預(yù)混值班燃燒、較低的NOx排放的自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)，中心噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)置于燃氣輪機的燃燒器組件上，所述燃燒器組件包括主燃燒器和與所述主燃燒器連接的燃燒器基座;所述中心噴嘴結(jié)構(gòu)，包括:均為中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)層噴嘴部和外層噴嘴部，所述外層噴嘴部套設(shè)在內(nèi)層噴嘴部的外部，所述內(nèi)層噴嘴部的外壁與所述外層噴嘴部的內(nèi)壁之間為冷卻氣通道;所述外層噴嘴部的外層出氣端上沿著冷卻氣的出氣方向設(shè)有尺寸逐漸減小的錐形的外層頭部，所述外層頭部上設(shè)有冷氣出孔，所述外層噴嘴部的外層進氣端上冷氣進孔，所述冷氣進孔和所述冷氣出孔均與所述冷卻氣通道連通;所述主燃燒器的主燃出氣口上設(shè)有沿著出氣方向尺寸逐漸減小的漸縮預(yù)混段部;所述外層頭部穿過所述主燃燒器，且所述外層頭部伸入于所述漸縮預(yù)混段部中；所述內(nèi)層噴嘴部的內(nèi)層進氣端與位于所述燃燒器基座上的供氣通道相連通，所述內(nèi)層噴嘴部的內(nèi)層出氣端上沿著預(yù)混氣的出氣方向設(shè)有尺寸逐漸減小的錐形的內(nèi)層頭部，所述內(nèi)層頭部上設(shè)有預(yù)混燃料氣噴孔;所述內(nèi)層頭部穿過所述外層頭部，且處于所述漸縮預(yù)混段部中；所述外層頭部的外頭部出氣端的內(nèi)壁與所述內(nèi)層噴嘴部的外壁之間設(shè)有冷氣流通間隙。
[0007]優(yōu)選地，所述外層頭部的尺寸較小的一端與所述內(nèi)層頭部的尺寸較大的一端處于同一平面，且所述外層頭部的錐度與所述內(nèi)層頭部的錐度相同。
[0008]優(yōu)選地，所述內(nèi)層頭部的尺寸較小的一端與所述漸縮預(yù)混段部的出氣口之間設(shè)有氣體流道。
[0009]優(yōu)選地，所述外層噴嘴部為圓柱形，所述冷氣進孔的數(shù)量為若干個，且若干個所述冷氣進孔沿著所述外層噴嘴部的周向均勻布置。
[0010]優(yōu)選地，所述冷氣出孔的數(shù)量為若干個，若干個所述冷氣出孔沿著所述外層頭部的周向均勻布置。
[0011]優(yōu)選地，所述預(yù)混燃料氣噴孔的數(shù)量為若干個，若干個所述預(yù)混燃料氣噴孔沿著所述內(nèi)層頭部的周向均勻布置。
[0012]如上所述，本發(fā)明的自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果:
[0013]本發(fā)明的內(nèi)層頭部穿過外層頭部，內(nèi)層頭部和外層頭部所構(gòu)成的整體，形成錐體結(jié)構(gòu)，該錐體結(jié)構(gòu)使從內(nèi)層頭部的預(yù)混燃料氣噴孔中排出的預(yù)混火焰不接觸內(nèi)層頭部，并將中心值班燃燒區(qū)推向了中心噴嘴結(jié)構(gòu)的外部空間，提高了中心噴嘴結(jié)構(gòu)的火焰維持能力；內(nèi)層噴嘴部的外壁與外層噴嘴部的內(nèi)壁之間的冷卻氣通道中的一部分冷卻氣從冷氣流通間隙排出，能夠直接對內(nèi)層頭部進行冷卻保護，有利于形成對于值班預(yù)混火焰向下游聚攏的牽引作用，進一步提高內(nèi)層頭部附近空間的流體流速，防止形成回火，而對內(nèi)層頭部造成影響；另外，冷卻氣通道中另一部分通過冷氣出孔排出的冷卻氣能夠冷卻從主燃燒器排出的主火焰，使得NOx的排放穩(wěn)定在較低的范圍中。
【附圖說明】
[0014]圖1顯示為本實施例的自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2顯不為圖1的A處的放大不意圖。
[0016]附圖標號說明
[0017]HO主燃燒器
[0018]130漸縮預(yù)混段部
[0019]200內(nèi)層噴嘴部
[0020]210內(nèi)層頭部
[0021]211預(yù)混燃料氣噴孔
[0022]300外層噴嘴部
[0023]310外層頭部
[0024]311冷氣出孔
[0025]312冷氣進孔
[0026]400冷卻氣通道
[0027]500冷氣流通間隙
[0028]600氣體流道
【具體實施方式】
[0029]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0030]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0031 ]如圖1和圖2所示，本實施例的自抑制回火的中心噴嘴結(jié)構(gòu)，中心噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)置于燃氣輪機的燃燒器組件上，燃燒器組件包括主燃燒器110和與主燃燒器110連接的燃燒器基座(圖中未示)；
[0032]中心噴嘴結(jié)構(gòu)，包括:均為中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)層噴嘴部200和外層噴嘴部300，外層噴嘴部300套設(shè)在內(nèi)層噴嘴部200的外部，內(nèi)層噴嘴部200的外壁與外層噴嘴部300的內(nèi)壁之間為冷卻氣通道400，內(nèi)層噴嘴部200和外層噴嘴部300均為圓柱形，且內(nèi)層噴嘴部200和外層噴嘴部300同軸設(shè)置；
[0033]外層噴嘴部300的外層出氣端上沿著冷卻氣的出氣方向設(shè)有尺寸逐漸減小的錐形的外層頭部310，外層頭部310上設(shè)有冷氣出孔311，外層噴嘴部300的外層進氣端上冷氣進孔312，冷氣進孔312和冷氣出孔311均與冷卻氣通道400連通；
[0034]主燃燒器110的主燃出氣口上設(shè)有沿著出氣方向尺寸逐漸減小的漸縮預(yù)混段部130，漸縮預(yù)混段部130為錐形；
[0035]外層頭部310穿過主燃燒器110，且外層頭部310伸入于漸縮預(yù)混段部130中；
[0036]內(nèi)層噴嘴部200的內(nèi)層進氣端與位于燃燒器基座上的供氣通道相連通，內(nèi)層噴嘴部200的內(nèi)層出氣端上沿著預(yù)混氣的出氣方向設(shè)有尺寸逐漸減小的錐形的內(nèi)層頭部210，內(nèi)層頭部210上設(shè)有預(yù)混燃料氣噴孔211;