一种熔断式防回火喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及气体燃料预混燃烧的燃气轮机燃烧室结构，特别涉及了一种熔断式防回火喷嘴。
【背景技术】
[0002]目前随着环境污染的日益严重，环保法规的要求与执行也越来越严格。空气中N2与O2起化学反应而生成起始温度约为1650°，当燃烧室温度高于1650°时，就会有NOx产生。对于传统的扩散燃烧燃烧室，扩散燃烧方式的火焰面温度总是等于化学当量比为I的理论燃烧温度，它不因燃料与空气总掺混比的浓或稀而异，尽管该理论燃烧温度因燃料组分不同而稍有不同，但总是高于1650°，因而传统扩散燃烧燃烧室的放量总是很高的。现代干式低污染燃烧室采用预混燃烧的方式，可以有效地降低污染物排放。干式低污染燃烧室设计的基本原理是:使燃料与空气预先混合为均相的、稀释的可燃混合物，并使其以火焰传播的方式燃烧，以把火焰温度控制在1650°以下，从而降低NOx的生成量。
[0003]预混燃烧燃烧室面临的一个很大的危险是回火。由于燃烧过程中存在一些不稳定因素，当火焰传播速度大于燃料-空气混合物的流速时，火焰会从燃烧区向上游传播到燃料-空气预混区域，这会导致喷嘴甚至头部其他结构被烧坏，进而导致燃气轮机工作停止。防回火的有效方式很有限，从目前已经公布的公开文献以及专利来看，主要有三种原理:第一种是通过设计合适的结构优化流动来减少回火。第二种是通过传感器实时监控燃烧状况，当发生回火时，通过改变燃烧模式或者改变燃料流路来实现对回火的主动控制。第三种是利用材料的热熔断属性，例如安装热熔断装置，当发生回火时，热熔断装置融化，改变燃料流路从而防止回火的深入。对于不同的燃烧室，由于喷嘴结构和功能的具体要求，防回火装置的使用会有一定的局限性。第一种原理可以在一定程度上预防回火，但当回火发生时没有办法阻止。第二种原理需要布置传感器，使得燃烧室的控制更加复杂。利用第三种原理可以设计出简便可靠的防回火装置。例如GE公司的专利US005685139A，通过将喷嘴尖端特定位置的壁厚减薄，当回火发生时，薄壁部分首先被烧坏从而改变燃料流路，燃料流路改变，相应地也将燃烧模式由预混燃烧转化为扩散燃烧，回火被及时阻止。但是，喷嘴尖端在防回火的过程中被烧毁，导致喷嘴尖端报废。由于喷嘴结构复杂，制造及维修难度高，燃气轮机使用者往往需要向特定的供应商或维修商购买或维修喷嘴，不仅价格昂贵，而且采购周期长。专利CN203464333 U同样利用的是第三种防回火原理，通过设置防回火喷口能够较大程度上保护喷嘴结构，改善了维修性能。但是这两个防回火专利由于不能控制回火时喷嘴头部被烧穿的总面积，从而都不能精确控制回火发生时参与扩散燃烧的燃料量，进而无法控制污染物排放以及燃烧稳定性。
[0004]因此，针对以上不足，需要提供一种能够在出现回火现象时改变燃料流路和燃料燃烧方式的同时并可以保护喷嘴头部结构控制扩散燃烧的燃烧量的熔断式防回火喷嘴。
【实用新型内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本实用新型要解决的技术问题是:传统的防回火喷嘴不能够控制回火时喷嘴头部被烧穿的总面积，而导致不能够精确控制回火发生时参与扩散燃烧的燃料量，可能会出现污染物排放严重以及燃烧不稳定的问题。
[0007]( 二)技术方案
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种熔断式防回火喷嘴，包括中心体，所述中心体包括主体段和与主体段连接的尖端段，在所述主体段上设置有轴向燃料通道，所述轴向燃料通道与第一燃料出口连通，在所述尖端段上设置有防回火装置，所述防回火装置包括容纳有弹性件的容纳腔、包裹住容纳腔的熔断器、上密封段、下密封段和第二燃料出口，所述容纳腔与所述轴向燃料通道连通，所述熔断器和所述弹性件均与下密封段连接，所述上密封段与所述下密封段贴合用于阻止容纳腔与所述第二燃料出口连通。
[0009]其中，所述主体段上设置有用于使气体产生涡流的旋流器，所述第一燃料出口连接在旋流器上，所述旋流器上设置有用于连通第一燃料出口和轴向燃料通道的径向燃料通道。
[0010]其中，所述主体段上连接有法兰，所述法兰和所述尖端段分别位于主体段的两端，所述法兰上开设有与轴向燃料通道的燃料进口。
[0011 ] 其中，所述法兰上开设有空气进口，所述主体段上设置有与所述空气进口连通的第一空气通道，所述尖端段上设置有与第一空气通道连通的第二空气通道，在所述尖端段上的尖端板上开设有与所述第二空气通道连通的空气出口。
[0012]其中，所述空气出口与所述第二燃料出口交错布置。
[0013]其中，所述弹性件为弹簧管。
[0014]其中，所述弹簧管的一端以及所述熔断器一端均与所述主体段的后端固定连接，所述弹簧管的另一端以及所述熔断器的另一端均与下密封段固定连接。
[0015]其中，所述弹簧管安装时的压缩量为I?4mm。
[0016]其中，所述第二燃料出口的总面积为第一燃料出口总面积的20%?50%。
[0017]其中，所述弹簧管长度为20?100mm。
[0018](三)有益效果
[0019]本实用新型的上述技术方案具有如下优点:本实用新型提供了一种熔断式防回火喷嘴，其上设置有防回火装置，所述防回火装置包括容纳有弹性件的容纳腔、包裹住容纳腔的熔断器、上密封段、下密封段和第二燃料出口，当发生回火时，熔断器受热熔断，弹性件推动下密封段与上密封段分离，使得第二燃料出口与轴向燃料通道连通，燃料通过第二燃料出口喷出，燃烧模式由预混燃烧变为扩散燃烧，这样可以及时阻止火焰向头部蔓延，保护了头部结构，与传统的防回火喷嘴相比，回火时破坏的只是熔断器，并没有破坏喷嘴头部，在燃烧室检修时可以方便地更换新的熔断器，喷嘴可以继续使用，大大降低了喷嘴的使用和维护成本；燃烧模式改变之后，不会影响燃烧室的继续运行，同时，通过控制弹性件的形变量及第二燃料出口的面积可以精确控制控制回火后扩散燃烧的燃料量，从而可以使得燃烧按照设计的状况进行，达到减小污染物排放和增加燃烧稳定性的效果。
【附图说明】
[0020]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:
[0021]图1是本实用新型一个实施例所述的熔断式防回火喷嘴的剖视图；
[0022]图2是本实用新型一个实施例所述的熔断式防回火喷嘴的立体图；
[0023]图3是图1中尖端段正常工作时的示意图；
[0024]图4是图1中尖端段回火时的结构示意图；
[0025]图5是空气出口和第二燃料出口布置的结构示意图。
[0026]其中图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0027]1、法兰，11、燃料进口，12、空气进口，2、旋流器，21、旋流叶片，22、径向燃料通道，23、燃料出口，3、中心体，31、主体段，311、空气通道，312、轴向燃料通道，32、尖端段，321.尖端板，322.空气出口，323、弹簧管，324、上密封段，325、下密封段，326、第二燃料出口，328、熔断器。
【具体实施方式】
[0028]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上
[0030]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]如图1和图2所示，本实用新型提供了一种熔断式防回火喷嘴，包括中心体3，所述中心体3包括主体段31和与主体段31连接的尖端段32，在所述主体段31上设置有轴向燃料通道312，所述主体段31上连接有用于使气体产生涡流的旋流器2，所述第一燃料出口 23设置在旋流器2上，所述旋流器2上设置有用于连通第一燃料出口 23和轴向燃料通道312的径向燃料通道22，且所述旋流器2上还设置有用于使空气产生涡流的旋流器叶片21 ;所述轴向燃料通道312与第一燃料出口 23连通，在所述尖端段32上设置有防回火装置，所述防回火装置包括容纳有弹性件的容纳腔、包裹住容纳腔的熔断器328、上密封段324、下密封段325和第二燃料出口 326，所述容纳腔与所述轴向燃料通道312连通，所述熔断器328和所述弹性件均与下密封段325连接，所述上密封段324与所述下密封段325贴合用于阻止容纳腔与所述第二燃料出口 326连通。当发生回火时，熔断器328受热熔断，弹性件推动下密封段325与上密封段324分离，使得第二燃料出口 326与轴向燃料通道312连通，燃料通过第二燃料出口 326喷出，燃烧模式由预混燃烧变为扩散燃烧，这样可以及时阻止火焰向头部蔓延，保护了头部结构，与传统的防回火喷嘴相比，回火时破坏的只是熔断器328，并没有破坏喷嘴头部，在燃烧室检修时可以方便地更换新的熔断器328，喷嘴可以继续使用，大大降低了喷嘴的使用和维护成本；燃烧模式改变之后，不会影响燃烧室的继续运行，同时，通过控制弹性件的形变量及第二燃料出口 326的面积可以精确控制控制回火后扩散燃烧的燃料量，从而可以使得燃烧按照设计的状况进行，达到减小污染物排放和增加燃烧稳定性的效果。
[0032]优选地，所述弹性件为弹簧管323，弹簧管323和熔断器328 —端与中心体3的主体段31