[实用新型]一种轴向喷射的喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力装备技术领域，尤其涉及一种轴向喷射的喷嘴。

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提出更高的要求，不仅要求燃烧室能够燃用更多种类的燃料，同时要求污染物的排放更低和燃烧效率更高。除了天然气，要求燃气轮机燃烧室能够燃用一些低品质的气态燃料，这些低品质的气态燃料主要是由煤化工制造的合成气；此外，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。

合成气的热值较低且沃泊指数较低，此外，具有基于摩尔分数较大的氢气含量；由于氢气具有燃烧速度快的特性，即特征化学时间非常短，使得合成气具有较高的燃料反应性。合成气由于沃泊指数低和燃料反应性高，采用预混燃烧模式时容易产生自燃、回火问题，导致预混装置烧蚀损坏，因此难以采用常规的预混DLN燃烧系统，已知的合成气燃烧系统一般采用基于扩散燃烧模式的燃烧器，避免预混燃烧带来的自燃、回火风险。扩散燃烧模式的火焰温度峰值较高，这将大大增加NOx的排放，虽然采用向燃烧区喷射稀释剂的方法降低峰值温度，但降低NOx的效果是有限的，且随着对燃气轮机NOx排放的规定越来越严格，这种采用扩散燃烧模式同时向燃烧区喷射稀释剂的方法难以满足更低的NOx排放指标，同时系统和设备复杂，运行成本较高。

在专利CN101424406A中，采用了一种预混燃烧模式的DLN燃烧器，将合成气分成单独的两级，每一级燃料的沃泊指数和燃料反应性进行人为调整，调整到一定范围内的预设值，该预设值确保合成气燃料不会在预混装置内发生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的风险，由于合成气在沃泊指数和燃料反应性调整中不可能调整的完全均匀，有可能存在沃泊指数和燃料反应性较高的区域，在预混装置中存在自燃、回火的风险；此外，对合成气进行分级并对两级燃料进行沃泊指数和燃料反应性的人为调整，增加了系统操作的复杂性和设备的复杂性。

因此，针对以上不足，需要一种能够可靠地燃烧合成气、污染排放低、燃烧效率高、结构简单、维修更换容易的一种轴向喷射的喷嘴。

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：传统的燃气轮机喷嘴燃烧合成气时污染物排放超标，且存在回火、自燃等风险。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种轴向喷射的喷嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内设置有第一空气通道、环形的燃料通道和环形的燃料喷口，所述第一空气通道、燃料通道和燃料喷口同轴设置，所述燃料喷口与所述燃料通道连通，所述环形燃料通道的外侧同轴设置有进气装置，所述进气装置与所述燃料通道的外壁面之间构成第二空气通道，所述进气装置上还开设有径向进气口。

其中，所述径向进气口中轴线与所述第一空气通道的中轴线不相交。

其中，所述径向进气口的截面形状为圆形、矩形或椭圆形。

其中，所述第一空气通道靠近燃料喷口一侧的端面上设置有多个端壁冷却孔。

其中，多个所述端壁冷却孔均匀分布。

其中，所述喷嘴本体上设置有端壁冷却孔的端面上设置有多个助燃空气孔，所述助燃空气孔与所述第一空气通道连通。

其中，所述助燃空气孔呈环状分布在端壁冷却孔的外侧。

其中，多个所述径向进气口的总通气量是多个所述助燃空气孔总通气量的4-20倍。

其中，所述燃料喷口通过节流孔与所述环形燃料通道连通。

其中，所述节流孔为直孔或斜孔。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：本实用新型提供的轴向喷射的喷嘴，合成气燃料从环形的燃料喷口轴向喷射出来后，形成环形的燃料射流，从径向进气口进入的空气通过环形的第二空气通道上的旋流出口向外喷出，形成环形的空气环流，环形的空气旋流与环形的燃料射流掺混在一起，增加了燃料与空气的混合面积，有助于改善燃料与空气的混合效果，使得燃料燃烧更加充分，减少了NOx的排放，同时能够降低燃烧室内的火焰峰值温度；并且，该合成气喷嘴结构简单，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，实用性更好。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例所述的轴向喷射的喷嘴的立体图；

图2是图1剖视结构示意图。

其中图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：