一种气体燃料混合器制造技术

本发明专利技术公开了一种气体燃料混合器，涉及燃气轮机技术领域，包括燃料管、空气管和喷嘴，所述空气管套设于所述燃料管外侧，所述喷嘴设置在所述燃料管和所述空气管前端；所述喷嘴上设有若干个第一混合通道和第二混合通道，所述第一混合通道及第二混合通道的前端用于喷射混合气体，尾端用于进入空气，本发明专利技术的气体燃料混合器能够缩短燃料与空气在第一混合通道和第二混合通道内的混合时间，均匀的混合气体降低了局部热点出现的概率和NOX污染物的排放，并且提高了燃烧的稳定性，减少混合器的损坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃气轮机
，特别是涉及一种气体燃料混合器。
技术介绍
燃气轮机作为把热能转换为机械能的旋转机械，通常包括压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助设备。燃烧室作为燃气轮机的重要组成部分，位于压气机与透平之间，其作用在于使燃料与压气机送来的高压空气进行很好的混合和燃烧，以求最有效地把燃料的化学能转换成高温燃气的热能，进而提高透平前燃气的做功能力。设计一个可靠、经济、低污染工作的燃烧室与燃气轮机的稳定高效低污染工作息息相关。随着对燃气轮机参数及排放要求的提高，同时为节省燃料，贫预混燃烧成为了通过降低平均火焰温度来降低NOX排放、降低透平进口温度的有效手段。贫预混燃烧指的是在燃料与氧化剂的供应关系比较稀释的条件下，二者在进入燃烧室前已经混合均匀，从而降低局部热点出现的可能性，维持较低的火焰温度，降低NOX的排放。可见燃料与氧化剂在进入燃烧室之前混合完全对NOX排放的重要性。燃料与氧化剂的混合是通过混合器完成的。混合器的混合性能好坏直接影响着局部热点出现的概率，也就影响着NOX的排放。除此之外，燃料与氧化剂的混合程度还影响着燃烧稳定性，稳定的燃烧有利于降低回火、熄火的可能性，实现能源的高效转换，同时也有利于保护燃烧室设备长期有效运行。很多学者针对贫预混燃烧的火焰稳定性进行了研究，发现在贫预混燃烧中由于混合不均匀引起的当量比波动是诱发燃烧不稳定的首要因素。目前增强混合的技术主要有两大类：对液体燃料来说通常会在喷嘴后增加旋流器以增强雾化及混合；而对气体燃料来说，混合器的结构通常采用微尺度交叉射流的方式实现高效混合。人们基于以上两大技术设计各种结构来满足燃料和氧化剂充分混合的要求。针对于气体燃料而言，现有的技术为将空气和燃料分别通过单独设置的空气室和燃料室注入到气体燃料通道中实现混合，该结构不仅复杂，而且还需要较大空间和较长时间才能较好的混合空气和气体燃料。因此，为了降低采用气体燃料的燃气轮机的NOX的排放，设计一种混合效率高的气体燃料混合器尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种气体燃料混合器，以解决上述现有技术存在的问题，使燃气轮机的气体燃料和空气能够在混合器中被更好地混合，以降低局部热点出现的概率，减少NOX的排放。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供了一种气体燃料混合器，包括燃料管、空气管和喷嘴，所述空气管套设于所述燃料管外侧，所述喷嘴设置在所述燃料管和所述空气管前端。所述喷嘴上设有若干个第一混合通道和第二混合通道，所述第一混合通道及第二混合通道的前端用于喷射混合气体，尾端用于进入空气；所述第一混合通道位于所述喷嘴的径向外周，所述第二混合通道位于所述第一混合通道径向内侧；所述第一混合通道和所述第二混合通道之间及所述第二混合通道内侧设有若干个冷却孔；所述冷却孔与所述空气管连通。所述燃料管前端封闭，所述燃料管周向设有若干第一燃料混合孔，所述第一混合通道的侧壁上设有若干个第一空气混合孔，所述第一燃料混合孔和所述第一空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第一混合管，所述第一混合管一端连通所述第一燃料混合孔，另一端延伸至所述第一空气混合孔的端部，且所述第一混合管的外径小于所述第一空气混合孔的内径。所述燃料管周向且位于所述第一燃料混合孔前部设有若干第二燃料混合孔，所述第二混合通道的侧壁上设有若干个第二空气混合孔，所述第二燃料混合孔和所述第二空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第二混合管，所述第二混合管一端连通所述第二燃料混合孔，另一端延伸至所述第二空气混合孔的端部，且所述第二混合管的外径小于所述第二空气混合孔的内径。优选地，所述第一混合管的另一端与所述第一混合通道的外壁相切；所述第二混合管的另一端与所述第二混合通道的外壁相切。优选地，所述第一空气混合孔的直径和所述第一混合管的内径相等，所述第一混合管的内径与所述第一空气混合孔的直径之比为0.2～0.4；所述第二空气混合孔的直径和所述第二混合管的内径相等，所述第二混合管的内径与所述第二空气混合孔的直径之比为0.2～0.4。优选地，每个所述第一混合通道均对应着两个所述第一空气混合孔、两个所述第一混合管和两个所述第一燃料混合孔，且两个所述第一混合管的内径之和与所述第一混合通道的截面积比为0.1～0.2；每个所述第二混合通道均对应着一个所述第二空气混合孔、一个所述第二混合管和一个所述第二燃料混合孔，且所述第二混合管的内径与所述第二混合通道的截面积比为0.1～0.2。优选地，所述冷却孔的面积之和与所述第一混合通道和所述第二混合通道的截面积之和的比为0.4～0.6。优选地，所述第一混合通道和所述第二混合通道的数量相等且均匀交错分布。优选地，所述第一混合通道和所述第二混合通道的数量均为10个。优选地，还包括设置于所述燃料管和所述空气管尾端的安装座，所述安装座的中部设有燃料进口，所述燃料进口与所述燃料管连通，所述空气管的尾端周向设有若干个空气进口。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的气体燃料混合器的第一混合管和第二混合管喷射出的气体燃料会对空气管内的部分空气形成引射，在进入第一混合通道和第二混合通道前，燃料就已经和部分空气进行了一次混合，与此同时，在第一混合通道和第二混合通道内，燃料径向流动，空气轴向流动，二者为横向交叉的形式，燃料和空气以微尺度交叉射流形式二次混合，这两次混合强化了燃料与空气的混合程度，缩短了燃料与空气在第一混合通道和第二混合通道内的混合时间；均匀的混合气体降低了局部热点出现的概率和污染物NOX的排放，且提高了燃烧的稳定性，减少了混合器的损坏。本专利技术气体燃料混合器的适应性较强，能够适应天然气、合成气、纯氢气等多种气体燃料，在燃气轮机领域具有重要的推广应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术气体燃料混合器的剖视示意图一；图2为本专利技术气体燃料混合器的剖视示意图二；图3为本专利技术气体燃料混合器的立体剖视示意图；图4为图3的局部放大图；其中，1-燃料管，2-空气管，3-喷嘴，4-第一混合通道，5-第二混合通道，6-冷却孔，7-第一燃料混合孔，8-第一空气混合孔，9-第一混合管，10-第二燃料混合孔，11-第二空气混合孔，12-第二混合管，13-安装座，14-燃料进口，15-空气进口。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种气体燃料混合器，以解决上述现有技术存在的问题，使燃气轮机的气体燃料和空气能够在混合器中被更好地混合，以降低局部热点出现的概率，减少NOX的排放。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：如图1-4所示，本实施例提供了一种气体燃料混合器，包括燃料管1、空气管2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体燃料混合器，其特征在于：包括燃料管、空气管和喷嘴，所述空气管套设于所述燃料管外侧，所述喷嘴设置在所述燃料管和所述空气管前端；所述喷嘴上设有若干个第一混合通道和第二混合通道，所述第一混合通道及第二混合通道的前端用于喷射混合气体，尾端用于进入空气；所述第一混合通道位于所述喷嘴的径向外周，所述第二混合通道位于所述第一混合通道径向内侧；所述第一混合通道和所述第二混合通道之间及所述第二混合通道内侧设有若干个冷却孔；所述冷却孔与所述空气管连通；所述燃料管前端封闭，所述燃料管周向设有若干第一燃料混合孔，所述第一混合通道的侧壁上设有若干个第一空气混合孔，所述第一燃料混合孔和所述第一空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第一混合管，所述第一混合管一端连通所述第一燃料混合孔，另一端延伸至所述第一空气混合孔的端部，且所述第一混合管的外径小于所述第一空气混合孔的内径；所述燃料管周向且位于所述第一燃料混合孔前部设有若干第二燃料混合孔，所述第二混合通道的侧壁上设有若干个第二空气混合孔，所述第二燃料混合孔和所述第二空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第二混合管，所述第二混合管一端连通所述第二燃料混合孔，另一端延伸至所述第二空气混合孔的端部，且所述第二混合管的外径小于所述第二空气混合孔的内径。...

【技术特征摘要】
1.一种气体燃料混合器，其特征在于：包括燃料管、空气管和喷嘴，所述空气管套设于所述燃料管外侧，所述喷嘴设置在所述燃料管和所述空气管前端；所述喷嘴上设有若干个第一混合通道和第二混合通道，所述第一混合通道及第二混合通道的前端用于喷射混合气体，尾端用于进入空气；所述第一混合通道位于所述喷嘴的径向外周，所述第二混合通道位于所述第一混合通道径向内侧；所述第一混合通道和所述第二混合通道之间及所述第二混合通道内侧设有若干个冷却孔；所述冷却孔与所述空气管连通；所述燃料管前端封闭，所述燃料管周向设有若干第一燃料混合孔，所述第一混合通道的侧壁上设有若干个第一空气混合孔，所述第一燃料混合孔和所述第一空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第一混合管，所述第一混合管一端连通所述第一燃料混合孔，另一端延伸至所述第一空气混合孔的端部，且所述第一混合管的外径小于所述第一空气混合孔的内径；所述燃料管周向且位于所述第一燃料混合孔前部设有若干第二燃料混合孔，所述第二混合通道的侧壁上设有若干个第二空气混合孔，所述第二燃料混合孔和所述第二空气混合孔径向对齐，所述燃料管上设有第二混合管，所述第二混合管一端连通所述第二燃料混合孔，另一端延伸至所述第二空气混合孔的端部，且所述第二混合管的外径小于所述第二空气混合孔的内径。2.根据权利要求1所述的气体燃料混合器，其特征在于：所述第一混合管的另一端与所述第一混合通道的外壁相切；所述第二混合管的另一端与所述第二混合通道的外壁相切。...

【专利技术属性】
技术研发人员：任祝寅，李姗，侯凌云，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11