[发明专利]一种预混管氢气供给结构

说明书

本发明涉及氢气和空气预混技术领域，尤其是一种预混管氢气供给结构。其包括缓存仓，所述缓存仓包括至少一个进气端和至少一个出气端，缓存仓的每个出气端上设置预混管，所述预混管内设置前后贯通的预混腔；缓存仓的每个出气端包括至少一个氢气射流孔，所述氢气射流孔设置在缓存仓仓壁上，氢气射流孔朝向预混腔的上开口端。本发明让氢气高速穿过氢气射流孔射出，动压损失较高，导致氢气射流孔中射出的氢气射流的气压小于周围环境中空气气压，氢气射流在周围环境中空气气压的作用下，被束缚在预混管直径范围内，从而保证氢气射流能够完全进入预混腔内，为燃烧室提供更大的预混气流量，避免氢气流逃逸到外部环境中造成的损失。

技术领域

本发明涉及氢气和空气预混技术领域，尤其是一种预混管氢气供给结构。

背景技术

氢气具有密度低、燃烧速度快、火焰温度高的特点，是非常具有发展潜力的燃料，尤其是在航空航天和地面燃机领域。传统燃气轮机燃烧室常采用旋流稳焰燃烧组织方式，所有燃料均由放置在燃烧室头部的燃料喷嘴一次性供给。

现有技术中，氢气和空气的混合供给结构体积大、混合距离长、供给效果较差，并且难以保证出口速度分布的均匀性。如直接应用在现有的以氢气为燃料的地面燃气轮机或航空发动机上，会导致火焰中当量比高，出现大范围高温区，使得氮氧化物排放高；还有可能发生回火现象，烧毁燃料供给系统。

发明内容

本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种预混管氢气供给结构，能够在极短的时间内供给混合均匀度高达90％的预混气体，并保证出口流动速度的均匀性且没有氢气逸出，从而消除燃烧室内由混合不均匀燃烧导致的局部热点，实现氢气的低氮燃烧，降低以氢气为燃料的燃烧室的NOx排放，同时可避免回火现象。

本发明所采用的技术方案如下：

一种预混管氢气供给结构，包括缓存仓，所述缓存仓包括至少一个进气端和至少一个出气端，缓存仓的进气端上设置氢气燃料供给管，缓存仓的每个出气端上设置预混管，所述预混管内设置前后贯通的预混腔；缓存仓的每个出气端包括至少一个氢气射流孔，所述氢气射流孔设置在缓存仓仓壁上，氢气射流孔朝向预混腔的上开口端；所述预混管的侧壁上沿轴线方向设置多组空气射流孔组，每组空气射流孔组包括多个沿预混管圆周方向分布的空气射流孔。

进一步的，缓存仓的出气端和预混管密封连接。

进一步的，缓存仓的出气端和预混管之间留有间隙L_gap， L_gap的范围为0 mm~0.5D_in mm。

进一步的，氢气射流孔中心轴线与预混管中心轴线存在偏心距离b，b的范围为0mm~0.3D_in mm。

进一步的，预混腔的出口端设置喷口收缩段，喷口收缩段的横截面积由进口端向出口端由大变小。

进一步的，氢气燃料供给管和缓存仓一体成型，氢气燃料供给管设置在缓存仓上端面中心位置，

进一步的，预混管为圆筒形结构，预混管的横截面形状为圆形，预混管的分布轴线L2为直线，预混管的内径D_in范围为3mm~30mm，外径D_out范围在Din基础上增加1mm~8mm，预混管长度L_p范围为10 mm ~100mm。

进一步的，氢气射流孔为等截面孔，氢气射流孔的横截面形状为圆形，氢气射流孔的直径d_H2范围为0.5mm~5mm，氢气射流孔与预混管轴线的夹角α的角度范围为-60°~60°。

进一步的，空气射流孔中心线与预混管的轴线相交。

进一步的，空气射流孔中心线与预混管的轴线成一距离偏置，具有偏置量的空气射流孔结构可为空气射流引入切向动量。

本发明的有益效果如下：