专利名称：设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种应用于燃气轮机燃烧室的燃烧器。
背景技术：
公知的燃气轮机燃烧室的燃烧器，如文献I [Archer S, Gupta A K. ConfinementEffects on Flow Dynamics in Swirling Flames. ASMEPWR2005-50167]报道的结构在筒状的燃烧器主体的中心位置配置燃料喷嘴，包围该燃料喷嘴的外周配置有双级轴向旋流器。这种燃烧器采用了双级旋流，以适当分配两级旋流空气流量，可以增大整个头部的空气流量，拓宽负荷调节范围；但是这种燃烧器的燃料喷嘴出口后没有渐缩引流结构，燃料与空 气在快速混合方面的性能欠缺。再如文献2[Fu Yongqiang, Jeng S M,Tacina R. Characterics of the SwirlingFlow Generated by an Axial Swirler. ASME GT2005-68728]报道的结构筒状的燃烧器主体的中心位置配置燃料喷嘴，燃料喷嘴的外围为空气流路，空气流路的下游为文丘里管式预混合段。在文丘里管式预混合段上游的空气流路中设置普通单级轴向旋流器，燃料喷嘴出口端面布置于文丘里管式预混合段的喉部。该种燃烧器采用了文丘里管式预混合段，所述文丘里管式预混合段的渐缩结构可以引导空气射入燃料，实现燃料与空气的快速充分混合；但是这种燃烧器的轴向旋流器采用单级旋流结构，单级结构的负荷调节范围较窄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器，能在相当宽的负荷调节范围内实现燃料与空气的快速充分混合，达到降低燃烧过程中污染物排放目的。为实现上述目的，本发明提供的设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器，其结构为设置于筒状燃烧器主体中心位置的燃料喷嘴；包围所述燃料喷嘴并与所述燃料喷嘴同轴布置的环状的空气流路；空气流路下游连接文丘里管式预混合段；文丘里管式预混合段上游的空气流路中设置有内周旋流结构和外周旋流结构的双级轴向旋流器；燃料喷嘴出口端面设置在文丘里管式预混合段的喉部。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构和外周旋流结构均为叶片结构。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构的叶片和外周旋流结构的叶片的切向相同或相反。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构和外周旋流结构均为斜切孔结构。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构的斜切孔和外周旋流结构的斜切孔的切向相同或相反。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构为斜切孔结构，外周旋流结构为叶片结构。所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的斜切孔和叶片的切向相同或相反。
本发明耦合了文丘里管式预混合段结构与双级轴向旋流器结构，其中燃料喷嘴出口端面布置于耦合后的文丘里管式预混合段的喉部。本发明采用双级旋流以适当分配两级旋流空气流量，可以增大整个头部的空气流量，拓宽负荷调节范围；本发明设置文丘里管式预混合段，其中渐缩段以引导空气射入燃料，实现燃料与空气的快速充分混合；渐扩段以适应燃料空气扩散需要。本发明可以在相当宽的负荷调节范围内，实现燃料与空气的快速充分混合，达到降低燃烧过程中污染物排放的目的。
图I是本发明的原理构造图。图2是本发明第一个实施例的纵剖面构造图。图3是图2的右视图。图4是本发明第二个实施例的纵剖面构造图。图5是图4的右视图。图6是本发明第三个实施例的纵剖面构造图。图7是图6的右视图。图中1文丘里管式预混合段；la渐缩段；lb喉部；lc渐扩段；2双级轴向旋流器；2a内周旋流结构；2b外周旋流结构；3空气流路；4燃料喷嘴。
具体实施例方式本发明的设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器其原理结构如图I所示，其具有设置于筒状燃烧器主体中心位置的燃料喷嘴4 ；以包围燃料喷嘴4并与燃料喷嘴4同轴布置的环状的空气流路3 ;空气流路3下游连接文丘里管式预混合段I ;文丘里管式预混合段I上游的空气流路3中布置双级轴向旋流器2。本发明的特征是耦合了文丘里管式预混合段I与双级轴向旋流器2，其中燃料喷嘴4出口端面布置于耦合后的文丘里管式预混合段的喉部lb。以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一请参阅图2和图3，本发明第一个实施例中，有如下结构筒状的燃烧器主体的中心位置配置燃料喷嘴4 ;燃料喷嘴4的外围为空气流路3，该空气流路3与所述燃料喷嘴4同轴布置；空气流路3的下游为文丘里管式预混合段I ;在文丘里管式预混合段I上游的空气流路3中设置双级轴向旋流器2 ;双级轴向旋流器2的内周旋流结构2a与外周旋流结构2b均采用叶片结构；燃料喷嘴4出口端面布置于文丘里管式预混合段的喉部lb。
本发明中的叶片切向可以相同，也可以相反。本实施例和图2及图3是以切向相反为例。实施例二请参阅图4和图5，本发明第二个实施例中，有如下结构筒状的燃烧器主体的中心位置配置燃料喷嘴4 ;燃料喷嘴4的外围为空气流路3，该空气流路3与所述燃料喷嘴4同轴布置；空气流路3的下游为文丘里管式预混合段I ;在文丘里管式预混合段I上游的空气流路3中设置双级轴向旋流器2 ;双级轴向旋流器2的内周旋流结构2a与外周旋流结构2b均采用斜切孔结构；燃料喷嘴4出口端面布置于文丘里管式预混合段的喉部lb。本发明中的斜切孔切向可以相同，也可以相反。本实施例和图4及图5是以切向相反为例。 实施例三请参阅图6和图7，本发明第三个实施例中，有如下结构筒状的燃烧器主体的中心位置配置燃料喷嘴4 ;燃料喷嘴4的外围为空气流路3，该空气流路3与所述燃料喷嘴4同轴布置；空气流路3的下游为文丘里管式预混合段I ;在文丘里管式预混合段I上游的空气流路3中设置双级轴向旋流器2 ;双级轴向旋流器2的内周旋流结构2a采用斜切孔结构，外周旋流结构2b采用叶片结构；燃料喷嘴4出口端面布置于文丘里管式预混合段的喉部lb。本发明中的斜切孔和叶片的切向可以相同，也可以相反。本实施例和图6及图7是以切向相反为例。
权利要求
1.一种设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器，包括有 设置于筒状燃烧器主体中心位置的燃料喷嘴； 包围所述燃料喷嘴并与所述燃料喷嘴同轴布置的环状的空气流路； 空气流路下游连接文丘里管式预混合段； 文丘里管式预混合段上游的空气流路中设置有内周旋流结构和外周旋流结构的双级轴向旋流器； 燃料喷嘴出口端面设置在文丘里管式预混合段的喉部。
2.根据权利要求I所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构和外周旋流结构均为叶片结构。
3.根据权利要求2所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构的叶片和外周旋流结构的叶片的切向相同或相反。
4.根据权利要求I所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构和外周旋流结构均为斜切孔结构。
5.根据权利要求4所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构的斜切孔和外周旋流结构的斜切孔的切向相同或相反。
6.根据权利要求I所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的内周旋流结构为斜切孔结构，外周旋流结构为叶片结构。
7.根据权利要求6所述的双旋流燃烧器，其中，双级轴向旋流器的斜切孔和叶片的切向相同或相反。
全文摘要
一种设有文丘里管式预混合段的双旋流燃烧器，包括有设置于筒状燃烧器主体中心位置的燃料喷嘴；包围所述燃料喷嘴并与所述燃料喷嘴同轴布置的环状的空气流路；空气流路下游连接文丘里管式预混合段；文丘里管式预混合段上游的空气流路中设置有内周旋流结构和外周旋流结构的双级轴向旋流器；燃料喷嘴出口端面设置在文丘里管式预混合段的喉部。本发明的双旋流燃烧器在相当宽的负荷调节范围内，能够实现燃料与空气的快速充分混合，达到降低燃烧过程中污染物排放目的。
文档编号F23D14/62GK102809156SQ20111014413
公开日2012年12月5日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者孔文俊, 曾青华, 艾育华, 王宝瑞 申请人:中国科学院工程热物理研究所