燃气轮机用喷嘴头和燃气轮机用喷嘴的制作方法

1.本发明涉及燃气轮机技术领域，具体涉及一种燃气轮机用喷嘴头和燃气轮机用喷嘴。


背景技术：

2.在燃气轮机干式低nox(dln)燃烧系统开发过程中，污染物、火焰稳定性、动态压力特性以及冷却技术是相互影响的几个方面，尽管顿体稳焰是一种较好的稳焰方式，但过多地引入清吹空气对燃烧室喷嘴头进行冷却会降低喷嘴头(即顿体稳焰)的稳定性。但如果引入清吹空气量较小，虽对喷嘴头的稳焰能力影响不大，但对喷嘴头的冷却保护不够，容易造成喷嘴头损坏。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明的实施例提出一种燃气轮机用喷嘴头，该燃气轮机用喷嘴头具有稳焰能力强，且能够对本体进行冷却的优点。
5.本发明的实施例还提出一种燃气轮机用喷嘴。
6.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头包括本体，所述本体包括沿其轴向连接的输入段、预混段和输出段，所述输入段设有空气输送通道和燃料输送通道，所述预混段设有与所述燃料输送通道相连通的第一燃料输送腔和与所述空气输送通道相连通的预混通道，所述第一燃料输送腔邻近所述预混段的侧壁面，所述第一燃料输送腔与所述预混通道相连通，所述输出段设有与所述预混通道相连通的喷出通道，所述喷出通道包括折弯段。
7.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头，通过设置燃料先经过邻近预混段的侧壁面的第一燃料输送腔，然后再进入预混通道以与空气混合，以便于能够在顿体稳焰结构的下游提供预混燃料、空气混合物，以进一步增强顿体稳焰结构的稳焰能力。而且，经过第一燃料输送腔的燃料能够将预混段的侧壁面附近的热量带走，进而降低本体的侧壁面的温度，降低了本体处的回火高温风险，实现了对喷嘴头的冷却，有效避免本体损坏。
8.而且，通过设置喷出通道包括具有折弯孔的折弯段，相比于直孔，折弯段增加了预混燃料、空气混合物与输出段的换热面积，进一步带走输出段处的热量，加强了对输出段的冷却，进一步避免本体损坏。
9.在一些实施例中，所述第一燃料输送腔为环形腔。
10.在一些实施例中，所述预混段具有与所述环形腔同轴设置的第二燃料输送腔，所述第二燃料输送腔内设有多个彼此间隔分布的预混管，多个所述预混管中的每一者构成所述预混通道，所述第一燃料输送腔通过所述第二燃料输送腔与所述预混通道相连通。
11.在一些实施例中，所述预混段靠近所述输出段的一端设有连通所述环形腔和所述第二燃料输送腔的第一通道，多个所述预混管中的每一者上设有连通所述第二燃料输送腔和所述预混通道的第二通道。
12.在一些实施例中，所述第一燃料输送腔内设有散热鳍片。
13.在一些实施例中，所述折弯段为成螺旋延伸的螺旋段。
14.在一些实施例中，所述喷出通道还包括直孔段,所述直孔段与所述螺旋段相连并位于所述螺旋段远离所述预混通道的一侧，所述直孔段的轴向与所述本体的轴向一致,所述螺旋段沿环绕所述直孔段的轴线的螺旋方向延伸。
15.在一些实施例中，所述喷出通道为多个，在平行于所述本体的横截面的投影面上，多个所述喷出通道的投影均匀分布在所述输出段的投影上。
16.在一些实施例中，所述输入段具有与所述预混通道相连通的第二容置腔，所述燃料输送通道位于所述第二容置腔内，所述第二容置腔构成所述空气输送通道。
17.在一些实施例中，所述第二容置腔内设有主管道和多个分管道，所述主管道和所述分管道构成所述燃料输送通道，所述主管道的轴向与所述本体的轴向一致，多个所述分管道的每一者的第一端与所述主管道相连，第二端与所述第一燃料输送腔相连通，多个所述分管道沿所述本体的周向间隔分布。
18.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴包括中心体，所述中心体的头部构成如上述任一项实施例所述的燃气轮机用喷嘴头。
19.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴的技术优势与上述燃气轮机用喷嘴头的技术优势相同，此处不再赘述。
20.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴包括中心体和如上述任一实施例所述的燃气轮机用喷嘴头，所述燃气轮机用喷嘴头与所述中心体的头部可拆卸地相连。
21.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴，通过设置中心体与燃气轮机用喷嘴头可拆卸地相连，由此，燃气轮机用喷嘴头的维修更换方便，燃气轮机用喷嘴的制作和维修成本低。
22.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴的其他技术优势与上述燃气轮机用喷嘴头的技术优势相同，此处不再赘述。
附图说明
23.图1是根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头的左视图。
24.图2是根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头的剖视图a
‑
a。
25.图3是根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头的剖视图b
‑
b。
26.图4是根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头的剖视图c
‑
c。
27.图5是根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头的右视图。
28.附图标记：
29.燃气轮机用喷嘴头100，
30.本体1，输入段11，空气输送通道111，燃料输送通道112，第二容置腔113，主管道114，分管道115，预混段12，第一燃料输送腔121，预混通道123，第二燃料输送腔124，预混管125，第一通道126，第二通道127，输出段13，喷出通道131，螺旋段1311，直孔段1312。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.下面结合图1
‑
图5描述根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头100。
33.如图1
‑
图5所示，根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头100包括本体1，本体1包括沿其轴向连接的输入段11、预混段12和输出段13。输入段11设有空气输送通道111和燃料输送通道112，预混段12设有与燃料输送通道112相连通的第一燃料输送腔121和与空气输送通道111相连通的预混通道123，第一燃料输送腔121邻近预混段12的侧壁面，第一燃料输送腔121与预混通道123相连通，输出段13设有与预混通道123相连通的喷出通道131，喷出通道131包括折弯段。
34.具体地，燃料的温度为常温，燃料经燃料输送通道112进入第一燃料输送腔121，空气从空气输送通道111进入预混通道123，燃料从第一燃料输送腔121进入预混通道123与空气混合，最终预混燃料、空气混合物通过喷出通道131喷出。
35.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴头100，通过设置燃料先经过邻近预混段12的侧壁面的第一燃料输送腔121，然后再进入预混通道123以与空气混合，以便于能够在顿体稳焰结构的下游提供预混燃料、空气混合物，以进一步增强顿体稳焰结构的稳焰能力。而且，经过第一燃料输送腔121的燃料能够将预混段12的侧壁面附近的热量带走，进而降低本体1的侧壁面的温度，降低了本体1处的回火高温风险，实现了对喷嘴头的冷却，有效避免本体1损坏。
36.而且，通过设置喷出通道131包括具有折弯孔的折弯段，相比于直孔，折弯段增加了预混燃料、空气混合物与输出段13的换热面积，进一步带走输出段13处的热量，加强了对输出段13的冷却，进一步避免本体1损坏。
37.在一些实施例中，第一燃料输送腔121为环形腔。环形腔的轴线与本体1的轴线大体重合，由此，经过第一燃料输送腔121的燃料能够将预混段12的侧壁面的各位置的热量带走，保证本体1的侧壁面各位置温度的均匀，进一步降低了本体1处的回火高温风险。
38.在一些实施例中，预混段12具有与环形腔同轴设置的第二燃料输送腔124，第二燃料输送腔124内设有多个彼此间隔分布的预混管125，多个预混管125中的每一者构成预混通道123，第一燃料输送腔121通过第二燃料输送腔124与预混通道123相连通。
39.具体地，如图2、图3和图5所示，多个预混管125的轴向与本体1的轴向一致，每一个预混管125所构成的预混通道123均实现空气输送通道111与喷出通道131的连通，空气输送通道111内的空气直接进入预混管125内的预混通道123内。第一燃料输送腔121内的燃料进入第二燃料输送腔124内后再进入多个预混通道123内，由此保证每个预混通道123内燃料、空气混合比例的一致性，保证燃气轮机用喷嘴头100的强稳焰能力。
40.在一些实施例中，预混段12靠近输出段13的一端设有连通环形腔和第二燃料输送腔124的第一通道126，多个预混管125中的每一者上设有连通第二燃料输送腔124和预混通道123的第二通道127。
41.具体地，如图2和图4所示，邻近环形腔的多个预混管125沿环形腔的周向等间隔分布，第一通道126成型于该多个预混管125中的任意相邻的两个预混管125之间。通过设置第一通道126位于预混段12靠近输出段13的一端，由此保证第一燃料输送腔121内的燃料的充分流动，冷却效果更好。
42.第二通道127的轴向与预混管125的轴向成角度，且第二通道127的与预混通道123
相连的燃料出口相比于第二通道127的与第二燃料输送腔124相连的燃料进口更靠近本体1的输入段11，由此便于燃料由第二燃料输送腔124进入预混通道123，有效避免燃料倒灌至空气输送通道111。
43.需要说明的是，预混通道123内的燃料、空气比例在0.015
‑
0.1之间，保证燃气轮机用喷嘴头100的强稳焰能力。优选的，预混通道123内的燃料、空气比例在0.015
‑
0.04之间，保证燃气轮机用喷嘴头100的强稳焰能力的条件下，进一步减少由于高燃料、空气混合比例条件下的高污染问题，在保证稳焰能力、冷却效果的前提下进一步降低污染物排放水平。
44.在一些实施例中，第一燃料输送腔121内设有散热鳍片。
45.由此，燃料经过第一燃料输送腔121时与第一燃料输送腔121之间的接触面积更大，由此进一步提高了燃料与预混段12之间的热交换效率，以进一步降低燃气轮机用喷嘴头100的外侧壁的温度。
46.在一些实施例中，折弯段为成螺旋延伸的螺旋段1311。
47.相比于其他折弯孔，螺旋段1311构成的螺旋孔占用空间更小的基础上，螺旋段1311的与预混燃料、空气混合物之间的换热面积(即螺旋孔的表面积)也更大，由此进一步加强了对输出段13的冷却。
48.在一些实施例中，喷出通道131还包括直孔段1312,直孔段1312与螺旋段1311相连并位于螺旋段1311远离预混通道123的一侧，直孔段1312的轴向与本体1的轴向一致,螺旋段1311沿环绕直孔段1312的轴线的螺旋方向延伸。
49.而且，螺旋段1311的长度大于直孔段1312的长度，由此进一步增加了预混燃料、空气混合物与输出段13的换热面积，进一步加强了对输出段13的冷却。此外，通过设置喷出通道131的末端为直孔段1312，由此确保火焰喷射方向远离喷嘴头端部，避免火焰靠近端部而影响对喷嘴头的冷却。
50.在一些实施例中，如图1和图5所示，喷出通道131为多个，在平行于本体1的横截面的投影面上，多个喷出通道131的投影均匀分布在输出段13的投影上。
51.由此，保证燃气轮机用喷嘴头100的端面的各位置的温度均匀，避免热量集中在某处而导致本体1损坏，进一步降低了本体1处的回火高温风险。
52.在一些实施例中，输入段11具有与预混通道123相连通的第二容置腔113，燃料输送通道112位于第二容置腔113内，第二容置腔113构成空气输送通道111。
53.如图2所示，第二容置腔113为圆柱体形腔室，预混管125为直管，且预混管125的轴向与本体1的轴向一致，多个预混通道123的每一者的左端开口与第二容置腔113相连通，由此保证位于第二容置腔113内的空气由预混通道123的左端开口进入预混通道123，输入段11的结构简单。
54.在一些实施例中，第二容置腔113内设有主管道114和多个分管道115，主管道114和分管道115构成燃料输送通道112，主管道114的轴向与本体1的轴向一致，多个分管道115的每一者的第一端与主管道114相连，第二端与第一燃料输送腔121相连通，多个分管道115沿本体1的周向间隔分布。
55.主管道114的轴线与本体1的轴线大体重合，分管道115的数量为四个，四个分管道115沿主管道114的周向等间隔分布。四个分管道115中的每一者的左端开口与主管道114相连通。由此，通过设置多个分管道115，保证输入至第一燃料输送腔121内的燃料分布更加均
匀，进一步保证对预混段12的外侧壁各位置的均匀散热。
56.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴包括中心体，中心体的头部构成如上述任一项实施例的燃气轮机用喷嘴头100。
57.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴的技术优势与上述燃气轮机用喷嘴头100的技术优势相同，此处不再赘述。
58.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴包括中心体和如上述任一实施例的燃气轮机用喷嘴头100，燃气轮机用喷嘴头100与中心体的头部可拆卸地相连。
59.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴，通过设置中心体与燃气轮机用喷嘴头100可拆卸地相连，由此，燃气轮机用喷嘴头100的维修更换方便，燃气轮机用喷嘴的制作和维修成本低。
60.根据本发明实施例的燃气轮机用喷嘴的其他技术优势与上述燃气轮机用喷嘴头100的技术优势相同，此处不再赘述。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
62.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。