[发明专利]一种用于双径向涡流器双燃料燃烧室的液体燃料喷嘴

说明书

本发明公开了一种用于双径向涡流器双燃料燃烧室的液体燃料喷嘴，包括值班级喷嘴、主级喷杆、前安装段、涡流器，涡流器前端连接前安装段，值班级喷嘴安装于前安装段的中轴线上，值班级喷嘴连通至涡流器喉道；涡流器的前端端面上以前安装段为中心周向布置有若干主级喷杆，主级喷杆的喷孔连通至涡流器叶片通道；所述值班级喷嘴主要用于扩散燃烧稳焰油路燃油供给；所述主级喷杆主要用于供给预混燃烧所用的液体燃料和气体燃料，液、气燃料被喷射后形成良好初始雾化的同时与涡流器气流形成良好的掺混蒸发匹配。本发明通过合理结构，可在达到液体燃料高效蒸发掺混的同时，实现高效稳定燃烧，减小燃烧室NOsubgt;x/subgt;排放，实现熄火性能与低排放的良好兼顾。

技术领域

本发明涉及燃气轮机的技术领域，特别是一种用于双径向涡流器双燃料燃烧室的液体燃料喷嘴。

背景技术

双燃料燃气轮机是指利用双燃料燃烧技术，可同时使用液体/气体燃料的燃气轮机。通过在燃气轮机中实施双燃料燃烧技术，可以提高燃气轮机对燃料的适应性，拓宽燃气轮机应用领域。所以，研发具有较燃料适应性的高性能双燃料燃气轮机，拓展燃气轮机应用领域，已经成为燃气轮机新的发展方向之一。

双燃料燃烧室作为双燃料燃气轮机的核心部件，需要在液体及气体燃料进行燃烧的情况下，都具备良好的性能，其中最重要的一点就是点熄火性能与排放性能的兼顾。由于液体燃料需要经过雾化蒸发这一过程，排放性能一般比燃用气体燃料时要差，这就要求采用合理的喷嘴设计方案，使得燃用液体燃料时，很好的实现低排放同时具备良好的点熄火性能。

目前，较为成熟的双燃料燃气轮机燃烧室，喷嘴采用的都是离心喷嘴结构，配合涡流器形成的是扩散燃烧火焰，在考虑污染排放方面有所欠缺。造成NO_x排放较高，在额定负荷下，基本都超过150ppm以上。这样的排放性能是不能满足现在燃气轮机相关排放标准的。

如果采用液体燃料喷嘴雾化同时预混燃烧的方式，则会由于液体燃料涉及到相变、蒸发过程，较气体燃料的预混燃烧相对不易组织，贫燃熄火的问题会更加严重，同时预混燃烧易出现振荡燃烧，因此采用纯预混燃烧的方式来设计喷嘴也是不可行的。在不进行复杂设计的情况下（如注水蒸气等复杂方式），比较合理的方式是在燃烧室内设置一路扩散燃烧，解决熄火及振荡燃烧的问题。

此外，预混燃烧油路的设计中，由于现有成熟的双燃料燃烧室液体油路一般采用离心喷嘴（单油路或者双油路），初始雾化效果虽然较直射式喷嘴/喷孔要好，但由于其喷雾锥角比较大的特点很难进行与涡流器的预混匹配设计，极易造成燃料液滴喷壁聚集从而长期工作后发生烧蚀、结焦积碳等现象导致故障。因此如何考虑预混燃烧油路喷嘴初始雾化效果、及与涡流器的匹配的兼顾是重中之重，也是需要。

发明内容

本发明的目的是针对双燃料燃气轮机燃烧室燃用液体燃料采用扩散燃烧排放较高、采用预混燃烧稳定性不佳、采用传统离心喷嘴与涡流器预混匹配难以实现的技术难题，提供了一种用于双径向涡流器双燃料燃烧室的液体燃料喷嘴，通过合理的结构设计，可以在达到液体燃料高效蒸发掺混的同时，实现高效稳定燃烧，减小燃烧室NO_x排放，实现熄火性能与低排放的良好兼顾。

本发明的技术方案如下：

一种用于双径向涡流器双燃料燃烧室的液体燃料喷嘴，包括值班级喷嘴、主级喷杆、前安装段、涡流器，涡流器的前端固定连接前安装段，值班级喷嘴安装于前安装段的中轴线上，值班级喷嘴连通至涡流器喉道；涡流器的前端端面上以前安装段为中心周向布置有若干主级喷杆，主级喷杆的喷孔连通至涡流器叶片通道；所述前安装段与涡流器的接触面为前安装段冷却壁，前安装段冷却壁上均布有若干冷却孔；所述主级喷杆设置有主级燃油喷杆和主级燃气喷杆，所述主级燃油喷杆和主级燃气喷杆沿空气流动方向依次布置，一个空气流路内可包括多个主级燃油喷杆和主级燃气喷杆。所述主级燃油喷杆用于供给预混燃烧所用的液体燃料，所述主级燃气喷杆用于供给预混燃烧所用的气体燃料，液体燃料和气体燃料被喷射后与涡流器气流形成良好的蒸发掺混。