[实用新型]一种燃料空气混合器及燃气轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力装备技术领域，尤其涉及一种燃料空气混合器及燃气轮机，具体涉及了一种采用对冲射流的燃料空气混合器。

背景技术

目前，随着能源紧缺及全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室排放和燃烧效率的要求越来越严格，一般要求燃气轮机在50％及以上负荷区间，燃烧室排放能维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率。为了达到低排放的目的，预混燃烧技术被广泛采用。因此，需要能够实现燃料与空气预先混合的装置，即燃料空气混合器，并在混合器出口处形成混合均匀及有一定速度型的燃料空气混合气，进而进入火焰筒内参与燃烧。

由于从燃料空气混合器喷射出的燃料在燃烧室内以预混火焰的方式燃烧，为达到极低的污染排放，火焰工作在可燃边界附近，加上混合器喷射出的燃料空气混合气体射流速度较大，火焰的稳定是比较困难的，现有技术中解决方法通常是中心体轴向长度小于燃料空气混合器外壁面的长度，使得燃料空气混合气体从环形预混通道流出时先向中心体头部端壁下游的中心区域扩张，在中心体头部端壁下游的中心区域形成回流区，然后进入火焰筒内在火焰筒内进一步扩张，进而在火焰筒内形成较大的回流区域，用于火焰的稳定，但这两个回流区域易受火焰筒内其他气流的影响作用，使得火焰存在不能稳定或稳定性差的风险。

为了提高火焰的稳定性，现有专利文献(CN1704574)中，采用了在混合器出口中心体附近制造与主流流动方向相反的撞击空气流动，形成再循环涡流，减少了喷射到回流区中的空气量，从而降低混合器出口附近射流速度，提高了火焰稳定性。而这种混合器内层挡板等结构加工连接等较为复杂，且不易于维修更换，并且再循环涡流并不容易控制，有可能难以解决稳火的问题。

因此，针对以上不足，需要一种有助于提高火焰的稳定性，结构简单，不受空间限制的燃料空气混合器及燃气轮机。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种燃料空气混合器及燃气轮机，该燃料空气混合器可实现有助于提高火焰的稳定性，结构简单，而且不受空间的限制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种燃料空气混合器，其包括中心体、环形壁和旋流装置，所述环形壁同轴设置在中心体的外围，在环形壁与中心体之间形成混合通道，所述旋流装置位于混合通道上且靠近中心体的前端；所述中心体的末端设置有中心体头部端壁，所述环形壁的末端设置有环形壁端壁，所述中心体头部端壁与环形壁端壁之间通过对冲管腔环壁围设成对冲管腔，所述对冲管腔环壁上设有与所述混合通道连通的对冲气流孔。

其中，所述对冲管腔环壁上至少开设一对对冲气流孔，且每一对中的对冲气流孔的轴心线相同。

其中，所述对冲气流孔为直孔，所述对冲气流孔的孔形为圆形或椭圆形或矩形。

其中，所述中心体头部端壁上设有中心体头部端壁喷射孔，所述环形壁端壁上设有环形壁端壁喷射孔。

其中，所述中心体头部端壁喷射孔与环形壁端壁喷射孔为直孔或斜孔。

其中，所述中心体头部端壁的直径不小于中心体的直径。

其中，所述中心体头部端壁的轴向位置处在环形壁的轴向范围内。

其中，所述旋流装置包括沿中心体周向设置的旋流叶片，所述旋流叶片上设置有燃料孔，所述中心体上设有与燃料孔连通的燃料通道。

本实用新型还提供一种燃气轮机，其包括所述的燃料空气混合器。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：本实用新型提供一种燃料空气混合器，从对冲射流孔喷射出的燃料空气混合气具有较大的动量，成对的对冲射流在互相冲击后，实现进一步提高燃料空气混合物的混合均匀性；而且，在受限的物理空间内，还会在对冲射流孔上游的区域及对冲射流孔之间的周向区域形成局部回流区，从而有助于提高火焰的稳定性；该燃料空气混合器结构简单，容易实现，并且不受燃烧室其他部件的限制，没有匹配等问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例燃料空气混合器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例燃料空气混合器的立体示意图；

图3为本实用新型实施例燃料空气混合器的使用状态图。

其中，1：中心体；2：环形壁；3：旋流装置；4：中心体头部端壁；5：中心体头部端壁喷射孔；6：对冲管腔；7：环形壁端壁；8：对冲管腔环壁；9：对冲气流孔；10：环形壁端壁喷射孔；11：旋流叶片；12：燃料孔；13：燃料通道；14：对冲气流；15：对冲腔内回流区；16：混合通道。