[发明专利]一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴

说明书

本发明提供了一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴，由内外旋流槽，内外旋流腔以及最外部的空气通路组成。两股燃油分别由内旋流腔壁内部的通路和内旋流腔壁与外旋流腔壁之间的通路进入喷嘴，经由旋流槽的导流，燃油进行离心贴壁旋转运动。到达收缩段后，内旋流腔的燃油一部分由于离心力的作用透过收缩段的多孔介质材料加工的壁面，由于孔隙极小，渗透过程燃油进行了非常好的破碎雾化，内旋流腔的燃油在渗透到外旋流腔时与外旋流腔燃油进行碰撞破碎雾化，而后再与部分外旋流腔的燃油经由外旋流腔壁收缩段的多孔介质材料渗透到空气通路，进一步破碎，并由空气经喷口吹出，另一部分燃油则不经过多孔介质渗透，直接由内外旋流腔中心喷嘴经空气剪切后喷出。该喷嘴良好的雾化效果有利于燃气轮机燃烧室进行组织燃烧，扩大其工作范围，提高燃烧效率。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴。

背景技术

近半个世纪以来，燃气轮机作为一种能源转换的动力装置，始终在军事、航空和发电等领域占据着主导的地位。人们为改善燃气轮机的工作性能进行了不懈的努力，使得现代燃气轮机具备了热效率髙、功率密度大、工作可靠性好和成本低等优点，且燃气轮机技术仍在不断进步和提升。

燃气轮机广泛使用的同时给能源供给和环境污染也带来了巨大的考验，提高燃气轮机的能源利用率，降低污染物的排放是现阶段燃气轮机研发工作中迫切需要解决的关键问题。长期以来，作为对燃气轮机能源利用效率及污染物排放有着重要影响的因素之一，燃料的喷射和雾化过程一直都受到国内外研究者的关注。高质量的燃料喷射和雾化过程可实现燃气轮机更为高效和洁净的燃烧，达到节能和减排的目的。

燃油的破碎雾化过程是燃气轮机工作过程的重要环节之一，对燃气轮机的燃烧过程和排放性能有着直接而重要的影响。作为燃油破碎雾化的上游边界，喷嘴内燃油的流动特性，以及喷嘴对燃油的初始雾化作用就显得尤为重要。

因此，利用喷嘴内流动特性及空气对燃料破碎和雾化的影响，对喷嘴进行合理设计，能够为现代燃气轮机喷雾过程和组织煅烧提供更有效的控制手段。根据燃烧室所处不同工况，诱导燃油发生破碎，提高燃油雾化效果，改善燃烧室内燃油空气掺混水平，对于实现能源的高效清洁利用有着重要影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴，通过进行双旋流腔与空气通路相结合的整体结构与多孔介质材料的合理运用，实现了在喷嘴中燃油的多次数、多种类破碎雾化，大大提高了现有燃气轮机气动喷嘴的雾化效果，有利于燃气轮机燃烧室进行组织燃烧，扩大其工作范围，提高燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴。

本发明技术方案如下：

一种燃气轮机燃烧室旋流喷嘴，包括内旋流腔壁直通段、内旋流腔壁收缩段、外旋流腔壁直通段、外旋流腔壁收缩段、外部空气通路壁面、内旋流槽和外旋流槽、内旋流腔和外旋流腔。旋流喷嘴为两层旋流腔加外空气通路设计，燃油靠离心力经过收缩段的多孔介质壁面的小孔进行渗透，达到破碎的效果。此外，透过内旋流腔壁收缩段的燃油颗粒与外旋流腔中的燃油进行碰撞破碎，部分二者混合物经由外旋流腔壁收缩段继续渗透到外部空气通路，在气流作用下剪切破碎，并由喷口吹出。内旋流腔壁收缩段和外旋流腔壁收缩段所用多孔介质并无具体要求，根据具体雾化要求选择不同孔隙的多孔介质材料；内外旋流槽选择同向、反向可根据实际设备进行设计，旋流槽尺寸也不进行具体限制，旋流数可达到强旋效果并且在实际设备中可完成加工安装即可；内外旋流腔高度、内外旋流壁直通段及收缩段厚度、具体收缩角度根据加工的实际情况以及材料强度要求和喷嘴性能要求确定。

本发明具有以下有益效果：