本发明专利技术涉及燃气轮机技术领域并公开一种双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，所述双燃料贫预混的多级旋流喷嘴包括预燃级环形壁、中心杆和主燃级环形壁，所述预燃级环形壁具有在其长度方向上贯穿的预燃级通道和在其长度方向上相对设置的进料端和出料端；所述中心杆设在所述预燃级通道内且从所述进料端朝向所述出料端延伸，所述中心杆与所述预燃级环形壁间隔布置以形成环形腔；所述主燃级环形壁围绕所述预燃级环形壁设置，所述主燃级环形壁与所述预燃级环形壁间隔布置以形成主燃级环形通道。所述双燃料贫预混的多级旋流喷嘴能够可以实现气体燃料和液体燃料的实时切换，还可以根据工况的需求控制气体燃料和液体燃料的需求量，从而满足燃烧室的不同需求。足燃烧室的不同需求。足燃烧室的不同需求。
【技术实现步骤摘要】
双燃料贫预混的多级旋流喷嘴
[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，具体地，涉及一种双燃料贫预混的多级旋流喷嘴。
技术介绍
[0002]双燃料燃气轮机由于具有良好的燃料适应性，因此在石油、化工、电力和军事等领域均有广泛应用。气、液双燃料燃烧技术的重要前提是在燃机不停机状态下实现油和气之间的切换，而且保证点/熄火、燃烧稳定性、燃烧效率、污染排放、出口温度分布等性能均能达到设计要求。
[0003]相比于单燃料燃烧室，双燃料燃烧室的设计研发存在以下设计难点：
①
由于需要实现两种燃料的喷射和燃料
‑
空气混合，这就需要其结构更为紧凑，气液燃料供应通道互相没有影响；
②
气、液双燃料燃烧室同时满足性能指标要求将导致燃烧室设计边界非常窄，调试难度也增大；
③
气、液双燃料燃烧室在燃烧组织方式上需要一致，而且液体燃料喷嘴和气态燃料喷嘴均需要保证燃料与空气具有良好的掺混效果，混合气分布基本一致；
④
双燃料燃烧室在气、液燃料切换过程中，燃烧状态不好控制，需要保证较宽的稳定工作边界。因此，双燃料燃气轮机燃烧室的关进技术在于头部方案的设计。
[0004]在相关技术中，在随着工况提高的情况下，如何提高气体燃料和液体燃料的燃烧效率的问题亟待解决。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，所述双燃料贫预混的多级旋流喷嘴可以实现气体燃料和液体燃料的实时切换，还可以根据工况的需求控制气体燃料和液体燃料的喷射量，从而满足燃烧室的不同需求。
[0006]本专利技术的双燃料贫预混的多级旋流喷嘴包括：
[0007]预燃级环形壁，所述预燃级环形壁具有在其长度方向上贯穿的预燃级通道和在其长度方向上相对设置的进料端和出料端；
[0008]中心杆，所述中心杆设在所述预燃级通道内且从所述进料端朝向所述出料端延伸，所述中心杆与所述预燃级环形壁间隔布置以形成环形腔；
[0009]主燃级环形壁，所述主燃级环形壁围绕所述预燃级环形壁设置，所述主燃级环形壁与所述预燃级环形壁间隔布置以形成主燃级环形通道；
[0010]其中，所述中心杆和/或所述预燃级环形壁具有与所述预燃级通道连通且向所述预燃级通道喷入液体燃料的预液体通道；
[0011]所述中心杆和/或所述预燃级环形壁具有与所述预燃级通道连通且向所述预燃级通道喷入气体燃料的预气体通道；
[0012]所述预燃级环形壁和/或所述主燃级环形壁具有与所述主燃级环形通道连通且向所述主燃级环形通道喷入所述液体燃料的主液体通道；
[0013]所述预燃级环形壁和/或所述主燃级环形壁具有与所述主燃级环形通道连通且向所述主燃级环形通道喷入所述气体燃料的主气体通道。
[0014]根据本专利技术的多级旋流喷嘴，多级旋流喷嘴可以通过控制预液体通道、预气体通道、主液体通道和主气体通道的工作，可以实现气体燃料和液体燃料的实时切换，还可以实现气体燃料和液体燃料的单独工作，也可以实现气体燃料和液体燃料的混合工作。与此同时，还可以根据工况的需求控制气体燃料和液体燃料的需求量，从而满足燃烧室的不同需求。即，在工况较低时，可以只让预液体通道和预气体通道工作，从而可以保证燃烧室具有稳定的燃烧状态。随着工况的提高，可以让预液体通道、预气体通道、主液体通道和主气体通道同时工作，可以满足更高工况的需求。
[0015]可选地，所述预燃级通道与所述预液体通道的预液连通口设有多个，多个所述预液连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或
[0016]所述预燃级通道与所述预液体通道的预气连通口设有多个，多个所述预气连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或
[0017]所述主燃级环形通道与所述主液体通道的主液连通口设有多个，多个所述主液连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或
[0018]所述主燃级环形通道与所述主气体通道的主气连通口设有多个，多个所述主气连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置。
[0019]可选地，多级旋流喷嘴还包括：旋流叶片，所述旋流叶片包括设在所述环形腔内的预燃级叶片和设在所述主燃级环形通道内的主燃级叶片，所述预燃级叶片、所述预燃级环形壁和所述中心杆之间形成预旋流流道，所述主燃级叶片、所述预燃级环形壁和所述主燃级环形壁之间形成主旋流流道。
[0020]可选地，所述预燃级叶片在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述进料端和所述中心杆的自由端之间；和/或
[0021]所述主燃级叶片在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述进料端和所述中心杆的自由端之间；和/或
[0022]所述预燃级叶片和/或所述主燃级叶片设有多个，多个所述预燃级叶片和/或多个所述主燃级叶片沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或
[0023]所述预液体通道和/或所述预气体通道与所述预旋流流道连通；和/或
[0024]所述主液体通道和/或所述主气体通道与所述主旋流流道连通。
[0025]可选地，所述预燃级环形壁的内壁面上设有在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述预燃级叶片和所述中心杆的自由端之间的第一环形收敛凸起，所述第一环形收敛凸起的凸起距离在所述进料端朝所述出料端的方向上逐渐增大；和/或
[0026]所述主燃级环形壁的内壁面和/或所述预燃级环形壁的外壁面上设有在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述主燃级叶片和所述出料端的端面之间的第二环形收敛凸起，所述第二环形收敛凸起的凸起距离在所述进料端朝所述出料端的方向上逐渐增大。
[0027]可选地，设定最大凸起距离的所述第一环形收敛凸起的位置为最小预燃级通道截面，所述中心杆的自由端的端面在所述预燃级环形壁的长度方向上与所述最小预燃级通道截面齐平。
[0028]可选地，所述预燃级环形壁的内壁面上设有在所述预燃级环形壁的长度方向上位
于所述中心杆的自由端和所述出料端的端面之间的环形扩张凸起，所述环形扩张凸起的凸起距离在所述进料端朝所述出料端的方向上逐渐减小，所述环形扩张凸起与所述第一环形收敛凸起相连。
[0029]可选地，所述第一环形收敛凸起设有在所述预燃级环形壁的长度方向上延伸的第一通孔；
[0030]所述环形扩张凸起设有与所述第一通孔连通的冷却孔；和/或
[0031]所述预燃级环形壁具有用于通入空气的冷却通道，所述环形扩张凸起设有与所述冷却通道连通的冷却孔。
[0032]可选地，所述第一通孔设有多个，所述冷却孔设有多个，所述第一通孔与所述冷却孔一一对应；和/或
[0033]所述冷却孔设有多个，多个所述冷却孔沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置。
[0034]可选地，所述主燃级环形壁上设有在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述主燃级叶片和所述出料端的端面之间的若干空气孔，所述空气孔用于向所述主燃级环形通道通入所述空气。
[0035]可选地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，其特征在于，包括：预燃级环形壁，所述预燃级环形壁具有在其长度方向上贯穿的预燃级通道和在其长度方向上相对设置的进料端和出料端；中心杆，所述中心杆设在所述预燃级通道内且从所述进料端朝向所述出料端延伸，所述中心杆与所述预燃级环形壁间隔布置以形成环形腔；主燃级环形壁，所述主燃级环形壁围绕所述预燃级环形壁设置，所述主燃级环形壁与所述预燃级环形壁间隔布置以形成主燃级环形通道；其中，所述中心杆和/或所述预燃级环形壁具有与所述预燃级通道连通且向所述预燃级通道喷入液体燃料的预液体通道；所述中心杆和/或所述预燃级环形壁具有与所述预燃级通道连通且向所述预燃级通道喷入气体燃料的预气体通道；所述预燃级环形壁和/或所述主燃级环形壁具有与所述主燃级环形通道连通且向所述主燃级环形通道喷入所述液体燃料的主液体通道；所述预燃级环形壁和/或所述主燃级环形壁具有与所述主燃级环形通道连通且向所述主燃级环形通道喷入所述气体燃料的主气体通道。2.根据权利要求1所述的双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，其特征在于，所述预燃级通道与所述预液体通道的预液连通口设有多个，多个所述预液连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或所述预燃级通道与所述预液体通道的预气连通口设有多个，多个所述预气连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或所述主燃级环形通道与所述主液体通道的主液连通口设有多个，多个所述主液连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或所述主燃级环形通道与所述主气体通道的主气连通口设有多个，多个所述主气连通口沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置。3.根据权利要求1所述的双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，其特征在于，还包括：旋流叶片，所述旋流叶片包括设在所述环形腔内的预燃级叶片和设在所述主燃级环形通道内的主燃级叶片，所述预燃级叶片、所述预燃级环形壁和所述中心杆之间形成预旋流流道，所述主燃级叶片、所述预燃级环形壁和所述主燃级环形壁之间形成主旋流流道。4.根据权利要求3所述的双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，其特征在于，所述预燃级叶片在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述进料端和所述中心杆的自由端之间；和/或所述主燃级叶片在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述进料端和所述中心杆的自由端之间；和/或所述预燃级叶片和/或所述主燃级叶片设有多个，多个所述预燃级叶片和/或多个所述主燃级叶片沿所述预燃级环形壁的周向间隔布置；和/或所述预液体通道和/或所述预气体通道与所述预旋流流道连通；和/或所述主液体通道和/或所述主气体通道与所述主旋流流道连通。5.根据权利要求3所述的双燃料贫预混的多级旋流喷嘴，其特征在于，所述预燃级环形壁的内壁面上设有在所述预燃级环形壁的长度方向上位于所述预燃级叶片和所述中心杆
的自由端之间的第一环形收敛凸起，所述第一环形收敛凸起的凸起距离在所述进料端朝所述出料端的方向上逐渐增大；和/或所述主燃级环形壁的内壁面和/或所述预燃级环形...
【专利技术属性】
技术研发人员：李乐，肖俊峰，夏家兴，王玮，王峰，李晓丰，高松，胡孟起，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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