一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及的是一種燃氣輪機，具體地說是燃氣輪機的燃料噴射裝置。
【背景技術】
[0002]隨著全球性的化石燃料的枯竭，尋找石油的可替代性燃料迫在眉睫，隨著技術的發展，焦爐氣、垃圾填埋氣、礦坑瓦斯氣等富含不可燃氣體的低熱值氣體燃料逐漸成為燃氣輪機可利用的燃料，然而在利用該氣體時存在以下問題:I)氣體燃料流速較大燃燒場不易組織;2)富含惰性氣體燃燒易發生不穩定甚至熄火;3)燃氣輪機需要使用液體燃料進行啟動。因此，使用低熱值氣體作為燃機燃料必須對燃氣輪機燃燒室進行改造。
[0003]噴嘴作為燃燒室內的關鍵部件，其性能直接影響到燃燒室內流場組織、燃燒效率、熄火極限等問題。同時在使用低熱值氣體時，燃燒室內存在多種不同的燃燒形式:I)燃燒液體燃油；2)燃燒液體燃油同時回注水蒸汽;3)燃燒液體燃油同時燃燒富含惰性氣體的低熱值氣體燃料;4)燃燒富含惰性氣體的低熱值氣體燃料。
[0004]在以往的專利中，一部分是僅可燃燒不同熱值的氣體燃料的雙燃料噴嘴，一部分僅是無旋流器的雙燃料噴嘴，而且氣體燃料需要經過多個通道進入燃燒室，造成噴嘴結構復雜。而且由于使用富含不可燃氣體的低熱值氣體的流量較大，常規雙燃料噴嘴的摻混性能較差，不易組織燃燒。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供不改變油路噴嘴和旋流器幾何尺寸的情況下，同時滿足燃燒液體燃料、回注水蒸汽和燃燒氣體燃料，并且在氣體燃料流量較大時能夠穩定燃燒的同時保證較高的燃燒效率，同時在回注水蒸汽時能夠實現低排放的目標的一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的:
[0007]本實用新型一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構，其特征是:包括燃油噴射系統、氣體噴射系統、旋流器系統，所述燃油噴射系統包括油路管道、油路墊圈、主油路外壁、油路彈簧、油路旋流器，氣體噴射系統包括氣路管道、氣路外壁，旋流器系統包括旋流器殼體、旋流葉片;油路管道、油路墊圈、油路彈簧、油路旋流器依次相連并全部安裝在主油路外壁里，氣路管道與氣路外壁相連并安裝在主油路外壁的外部，氣路管道、氣路外壁和主油路外壁構成氣路通道，氣路通道的端部設置一圈旋流葉片，該圈旋流葉片的外部設置旋流器殼體，旋流葉片為空心結構，旋流葉片的尾緣設置葉片尾緣噴射孔，旋流葉片的迎風面設置葉片迎風面噴射孔。
[0008]本實用新型還可以包括:
[0009]1、旋流器殼體外壁為直徑不變的直管型結構，旋流器殼體內壁為直徑逐漸增大的漸擴型結構。
[0010]2、旋流葉片的安裝角度為35°-55°度，旋流葉片數目為12-15片，葉片尾緣噴射孔和葉片迎風面噴射孔的直徑為0.3-0.6mm，其形狀為圓孔、方孔、橢圓孔、星型孔；葉片迎風面噴射孔由6-10排組成，排列方式為順排排列、交錯排列、放射狀排列，每排為8-14個;葉片尾緣噴射孔為1-2排，每排有5-13個，排列方式為順排排列或者交錯排列。
[0011 ] 3、當燃料為燃油時，燃油經過油路管道進入油路旋流器通過旋流器殼體噴射進入燃燒室內進行燃燒，回注水蒸汽時，水蒸汽經過氣路通道進入旋流器系統，分別從葉片迎風面噴射孔和葉片尾緣噴射孔經旋流器殼體噴射進入燃燒室；當燃料為氣體燃料時，氣體燃料經氣路通道進入旋流器系統，之后氣體燃料分成兩路，一路氣體燃料經葉片迎風面噴射孔與旋流器殼體內的空氣形成對沖噴射，另一路氣體燃料經葉片尾緣噴射孔進入燃燒室；當燃料為氣體燃料和燃油時，燃油精油路管道進入油路旋流器通過旋流器殼體噴射進入燃燒室內進行燃燒，氣體燃料經氣路通道進入旋流器系統，之后氣體燃料分成兩路，一路氣體燃料經葉片迎風面噴射孔與旋流器殼體內的空氣形成對沖噴射，另一路氣體燃料經葉片尾緣噴射孔進入燃燒室。
[0012]本實用新型的優勢在于:本實用新型不改變油路噴嘴和旋流器幾何尺寸，可以在對燃燒室改變最小的情況下將燃燒室改造為適用于燃燒富含惰性氣體的低熱值燃料。通過對雙燃料噴嘴和旋流器進行一體化設計，保持不改變油路噴嘴和旋流器的外廓尺寸，將旋流器葉片設計成空心葉片，并在空心旋流葉片上開設氣路噴射孔，將氣體燃料分為兩路，一路加強摻混，強化燃燒效果使燃燒更完全;一路加強旋流效果，增大回流區縮短火焰長度，使燃燒室出口溫度場更加均勻。同時氣體系統還可以在燃燒液體燃料時回注水蒸汽降低燃燒室溫度，從而降低NOx的排放。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的立體圖；
[0014]圖2為本實用新型的剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖舉例對本實用新型做更詳細地描述:
[0016]結合圖1?2，本實用新型采用一種可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構，該一體化結構由氣體噴射系統、燃油噴射系統、旋流器組成。其技術特點為在燃燒液體燃料時，燃料由燃油系統噴射;在回注水蒸汽時，水蒸汽經氣體噴射系統位于旋流器葉片迎風面和尾緣的噴射孔噴射進入燃燒室;在燃燒氣體燃料時，氣體燃料分成兩路，一路由位于旋流器葉片迎風面的噴射孔噴射出以加強與空氣的摻混，一路由位于旋流器葉片尾緣的噴射孔噴射以產生旋流來穩定燃燒。
[0017]本實用新型設計的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構主要包括氣體噴射系統100、燃油噴射系統200以及旋流器300三部分，其中氣體噴射系統包括由氣路管道9、氣路外壁11與主油路外壁12構成的氣路通道和葉片尾緣噴射孔7與葉片迎風面噴射孔8組成的氣體噴射孔。燃油噴射系統包括油路管道1、油路墊圈2、油路彈簧3、油路旋流器6、油路旋流器殼體1、油路外壁12。旋流器包括旋流葉片13、旋流器環道5、旋流器殼體4。
[0018]本實用新型設計的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構為將氣體噴射系統100、燃油噴射系統200以及旋流器300三部分進行一體化設計，三部分為相互依存共同設計，具體為氣體噴射系統中的氣體流道面積是由燃燒氣體燃料時的氣體燃料的流量決定，進而決定氣體噴射系統中的噴射孔的數目和布置方式，由此決定旋流器的葉片安裝角度和葉片數目，同時旋流器的葉片安裝角度和數目，又會作用于燃燒場，進而影響氣體燃料的燃燒過程，反過來影響可穩定燃燒的最大氣體燃料流量，因此要對可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器進行一體化設計。
[0019]本實用新型設計的可燃燒低熱值氣體的雙燃料噴嘴與旋流器一體化結構中旋流器組件包括氣路外壁11、旋流葉片13、旋流器環道5、旋流器殼體4，該旋流器整體采用鑄造的方式加工，旋流器環道5內徑逐漸增大為漸擴型結構;旋流器外殼體4的外徑保持不變為直管型結構;旋流器葉片為空心葉片且連接由氣路管道9、氣路外壁11與主油路外壁12構成的氣路通道，旋流葉片的安裝角度為35°-55°度，旋流葉片數目為12-15片;氣體燃料/水蒸汽經氣路通道進入空心旋流葉片13后經位于旋流葉片迎風面的噴射孔8和葉片尾緣的噴射孔7噴射進入燃燒室，其中噴射孔8起到了加強氣體燃料與空氣之間的摻混作用;噴射孔7起到了加強燃燒室內旋流的作用，通過這種單一氣體流道分成兩路進入燃燒室的方法，相比于傳統雙燃料噴嘴與旋流器分開設計的思路，本實用新型既可以起到加強氣體燃燒與空氣之間的摻混作用強化了燃燒，又起到了增強燃燒室內的旋流強度穩定了燃燒，同時做到了結構緊湊，布局合理。旋流器葉片迎風面孔與尾緣孔均采用電火花方式加工，直徑為0.3-
0.6mm，噴射孔的形狀可為圓孔、方孔、橢圓孔、星型孔等;位于葉片迎風面的噴射孔8由6-10排組成，噴射孔的排列方式為順排排列、交錯排列、放射狀排列，每排為8-14個;位于葉片尾緣的噴射孔7為1-2排，每排有5-13個，排列方式為順排排列或者交錯排列。氣路管道9為圓形直管與同為直管的氣路外壁11之間采用螺紋進行鏈接。油路外壁12安裝進入旋流器中心擋板的油路安裝面后，二者采用焊接方