一種雙油路三氣路多旋流空氣霧化噴嘴結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃燒領域，是一種減小液態燃料霧化直徑、提高燃燒室燃燒效率、減少NOx排放的裝置，具體來說是一種應用于燃氣輪機燃燒室的雙油路三氣路空氣霧化噴嘴結構。
【背景技術】
[0002]燃油霧化直徑對燃氣輪機燃燒室的燃燒性能有著至關重要的影響，液體燃料在進入燃氣輪機燃燒室燃燒之前要經歷先霧化再蒸發的過程，減小液體燃料的霧化直徑可以有效減小燃料的蒸發時間及化學反應時間，進而達到增強燃燒室燃燒效率及優化出口溫度分布的目的。針對軍機上的燃氣輪機而言，減小液體燃料霧化直徑可以有效縮短燃氣輪機燃燒室的軸向長度，增加燃氣輪機整機推重比；針對民機上的燃氣輪機而言，減小液體燃料霧化直徑則可以增強燃燒溫度的均勻性，減少NOx排放。
[0003]多級旋流空氣霧化噴嘴目前廣泛的應用于燃氣輪機燃燒室液體燃料的霧化。早期空氣霧化噴嘴的典型結構是離心噴嘴+多級旋流器:燃油從中心的離心噴嘴中噴出，沖擊在文氏管上，形成一個薄的油膜，在文氏管出口邊緣上，油膜破碎成條，然后迅速地進入了內外旋向相反的兩股旋流的剪切層中霧化。剪切層中，破碎成條的油膜被進一步霧化，形成油霧。近些年來隨著人們環保意識的日益增強，燃氣輪機的污染物排放以及相關的控制技術越來越受到關注。傳統的多級旋流空氣霧化噴嘴結構出現了燃油分級技術，燃油從相鄰兩股旋流空氣中的夾縫中噴嘴，其在向下游的流動過程中受到內、外兩股旋流空氣剪切力的作用，形成比較小的霧化顆粒。這種空氣霧化噴嘴的不足之處在于其對加工工藝要求較高，如果由于某些原因造成燃油出口環縫在結構上與噴嘴本體結構不同心，極易造成燃油霧化質量惡化，進而導致溫度分布不均勻，燃燒室出口溫度分布品質下降。
[0004]本發明采用雙級燃油直射與三級旋流空氣組合的空氣霧化噴嘴結構。燃油先從主、副油路在內壁面末端沿周向以一定夾角均勻布置的小孔噴出，在橫向氣流的作用下形成比較小的霧化顆粒，然后再在內、外兩股旋流空氣的作用下進一步霧化，形成更細的霧化顆粒。由于小孔加工相對簡單，這可以使本發明的空氣霧化噴嘴在降低液體燃料霧化直徑的同時，大大降低噴嘴結構，避免由于加工工藝問題所造成的燃料空間分布不均。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的缺點和不足，本發明的目的是提供一種雙油路三氣路多旋流空氣霧化噴嘴結構，用以減小液體燃料的霧化直徑，該結構具有多氣路及主、副油路單獨控制的特點，通過該結構可以有效減少液體燃料的霧化直徑，提高燃燒室燃燒效率，減少NOx排放。
[0006]為實現上述技術目的，本發明的空氣霧化噴嘴結構主要通過以下技術方案實現:
[0007]—種雙油路三氣路多旋流空氣霧化噴嘴結構，所述空氣霧化噴嘴包括噴嘴本體，其特征在于，
[0008]所述噴嘴本體為雙層筒體結構，包括帶有環形夾層的外筒體和帶有環形夾層的內筒體，所述外筒體的環形夾層構成主油路通道，所述內筒體的環形夾層構成副油路通道，所述外筒體和內筒體在沿軸向的第一端基本平齊，所述內筒體沿軸向的第二端短于所述外筒體沿軸向的第二端；在所述外筒體的靠近其第二端的內壁上沿周向開設至少一排主油路燃料噴射孔，所述主油路燃料噴射孔與所述主油路通道聯通；在所述內筒體的靠近其第二端的內壁上沿周向開設至少一排副油路燃料噴射孔，所述副油路燃料噴射孔與所述副油路通道聯通；
[0009]在所述噴嘴本體的沿軸向的第一端的側壁上設置有液態燃料供油管，該供油管為雙層管路結構，包括同軸布置的內管路和外管路，所述外管路構成主燃油供應管路，所述內管路構成副燃油供應管路，且所述主燃油供應管路與所述主油路通道聯通，所述副燃油供應管路與所述副油路通道聯通；
[0010]所述內筒體的空腔構成一級氣流通道，該氣流通道包括橫截面積逐漸縮小的進口段和橫截面積基本保持不變的出口段，并且在該一級氣流通道的進口段的第一端設置有一級氣路旋流器；所述外筒體和內筒體之間的空腔部分構成二級氣流通道，并且在該二級氣流通道靠近所述內筒體的第二端的位置上設有二級氣路旋流器；所述空氣霧化噴嘴還包括一導風罩，該導風罩同軸套設在所述外筒體的第二端，該導風罩包括橫截面積基本保持不變的進口段和橫截面積逐漸縮小的出口段，該導風罩的出口段基本完全處于所述外筒體的第二端的外側，所述外筒體和導風罩之間的空腔部分構成三級氣流通道，并且在該三級氣流通道中設有三級氣路旋流器；
[0011]在所述外筒體的靠近其第一端的位置處沿周向開設若干徑向進氣孔，所述主油路通道在該位置處呈現為若干周向分布的扇形燃料通道，這些徑向進氣孔與扇形燃料通道間隔布置；
[0012]所述一級、三級氣流通道的氣流以軸向直接進入噴嘴，所述二級氣流通道的氣流通過所述徑向進氣孔進入噴嘴。
[0013]優選地，所述一級、二級、三級氣路旋流器均為軸向旋流葉片。
[0014]優選地，所述主燃油供應管路通過所述若干扇形燃料通道與所述主油路通道聯通。。
[0015]優選地，所述主、副油路燃料噴射孔均設置為多排，且多排燃料噴射孔順排或叉排布置。
[0016]優選地，所述一級、三級氣路旋流器的旋流葉片的旋轉方向相同并與二級氣路旋流器的旋流葉片旋轉方向相反。
[0017]優選地，所述一級氣路旋流器旋流數范圍為0.6?1.0。
[0018]優選地，所述徑向進氣孔為徑向矩形進氣孔，相鄰兩所述徑向矩形進氣孔周向夾角范圍為α = 30°?120°。
[0019]優選地，所述主、副油路燃料噴射孔直徑范圍為d = 0.5mm?1.0mm。
[0020]優選地，所述主、副油路燃料噴射孔排數為I?5。
[0021]優選地，所述主、副油路燃料噴射孔周向夾角范圍為β =5°?30°。
[0022]優選地，所述二級氣路旋流器旋流數范圍為1.0?1.2。
[0023]優選地，所述三級氣路旋流器旋流數范圍為1.2?1.5。
[0024]本發明的空氣霧化噴嘴結構相比于現有技術具有顯著的技術效果，能夠有效降低液態燃料的霧化直徑，提高燃燒室燃燒效率，降低NOx排放。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明的多旋流空氣霧化噴嘴的結構示意圖；
[0026]圖2為本發明的多旋流空氣霧化噴嘴的中心截面剖視圖；
[0027]圖3為本發明的多旋流空氣霧化噴嘴A-A截面剖視圖；
[0028]圖4為本發明的多旋流空氣霧化噴嘴B-B截面剖視圖。
【具體實施方式】
[0029]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0030]如圖1-4所示，本發明的雙油路三氣路多旋流空氣霧化噴嘴結構，用以減小液體燃料的霧化直徑，提高燃燒室燃燒效率，減少NOx排放；所述燃燒室采用液態燃料，所述空氣霧化噴嘴包括噴嘴本體100，噴嘴本體100為雙層筒體結構，包括帶有環形夾層的外筒體101和帶有環形夾層的內筒體102，外筒體101的環形夾層構成主油路通道1，內筒體102的環形夾層構成副油路通道102，外筒體101和內筒體102在沿軸向的第一端基本平齊，內筒體102沿軸向的第二端短于外筒體101沿軸向的第二端；在外筒體101的靠近其第二端的內壁上沿周向開設至少I?5排主油路燃料噴射孔10，主油路燃料噴射孔10與主油路通道I聯通；在內筒體102的靠近其第二端的內壁上沿周向開設至少I?5排副油路燃料噴射孔9，副油路燃料嗔射孔9與副油路通道2聯通。
[0031]如圖2所示，在噴嘴本體100的沿軸向的第一端(圖中顯示為左端)的側壁上設置有液態燃料供油管103，該供油管103為雙層管路結構，包括同軸布置的內管路和外管路，外管路構成主燃油供應管路，內管路構成副燃油供應管路，且主燃油供應管路與主油路通道I聯