本發(fā)明涉及燃氣輪機技術，尤其涉及一種富燃自裂解燃燒器。

背景技術：

低排放燃燒技術已成為發(fā)動機燃燒技術的中心課題之一，目前研發(fā)了諸如分級燃燒，貧鈾預混預蒸發(fā)(lpp)、貧油多點噴射(ldi)、駐渦燃燒技術(tvc)、柔和燃燒技術、雙旋預混旋流(taps)富油-猝熄-貧然(rql)、可變幾何燃燒室(vgc)、催化劑燃燒室等技術。rql技術是眾多低排放燃燒技術中的佼佼者，而富油燃燒區(qū)流場組織結構的實現(xiàn)是其燃燒技術的重要一環(huán)。然而，現(xiàn)有的工業(yè)燃氣輪機燃燒室頭部存在諸如燃油蒸發(fā)霧化角大以及富油區(qū)燃燒產(chǎn)物nox排放量大等問題。

技術實現(xiàn)要素：

在下文中給出了關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

鑒于此，本發(fā)明提供了一種富燃自裂解燃燒器，以至少解決現(xiàn)有的工業(yè)燃氣輪機燃燒室頭部存在諸如燃油蒸發(fā)霧化角大以及富油區(qū)燃燒產(chǎn)物nox排放量大的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種富燃自裂解燃燒器，富燃自裂解燃燒器包括一級氣路、二級氣路、一級油路、二級油路、擴張段和裂解段；一級氣路的出口端連接擴張段的進口端，擴張段的出口端連接裂解段；擴張段的通道壁上設有篩孔；二級氣路環(huán)繞設置在一級氣路外層，二級氣路的出口端設置在擴張段的通道壁外側、并與裂解段連接；一級油路設于一級氣路內(nèi)；一級油路作為值班級，其一級燃油通過設于其出口端中心的離心噴嘴噴出后，在擴張段與來自一級氣路的空氣混合而形成值班高溫區(qū)；二級油路設于一級氣路外；二級油路的出口端通過輪轂連接多個直射式噴嘴，使得二級油路的二級燃油通過輪轂的內(nèi)部通道供給直射式噴嘴后，通過直射式噴嘴噴出后與二級氣路內(nèi)的空氣經(jīng)過預定距離的預混后分為兩部分：一部分通過擴張段的篩孔進入值班高溫區(qū)，另一部分沿二級氣路的通道壁壁面進入裂解段，來進行蒸發(fā)和裂解。

進一步地，多個直射式噴嘴沿軸向陣列式分布在二級氣路中央。

進一步地，離心噴嘴的出口處設有漸擴口結構以將離心噴嘴的一級燃油霧化角約束在預定范圍內(nèi)。

進一步地，一級氣路通道壁上設有點火電極，點火電極布置在漸擴口結構的外側以配合漸擴口結構來實現(xiàn)對裂解段的等離子點火。

進一步地，一級氣路的通道壁上安裝有一級旋流器。

本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器(簡稱裂解器)，可應用于工業(yè)燃氣輪機燃燒室頭部，在不較大范圍改變原型燃燒室的幾何結構的情況下，將本發(fā)明的上述裂解器替代原型結構的噴嘴，進行原位換裝，來達到優(yōu)化原型結構燃油蒸發(fā)霧化以及燃燒排放等問題。本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器能夠完成燃燒室富油燃料自裂解燃燒，降低富油區(qū)的nox排放。

此外，本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器采用一級油路作為值班級，由中心的離心噴嘴噴出，使其在擴張區(qū)與一級空氣混合，形成值班高溫區(qū)。在離心噴嘴出口處，通過一段漸擴口結構，一方面可以約束離心噴嘴的一級燃油霧化角，防止其直接噴射到擴張段的壁面上，而另一方面還能夠與點火電極配合，對裂解段進行等離子點火。此外，通過在一級氣路上安裝旋流器，可以強化值班區(qū)燃油和空氣的摻混，同時在擴張段形成回流區(qū)，穩(wěn)定值班級燃燒。

通過以下結合附圖對本發(fā)明的最佳實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點將更加明顯。

附圖說明

本發(fā)明可以通過參考下文中結合附圖所給出的描述而得到更好的理解，其中在所有附圖中使用了相同或相似的附圖標記來表示相同或者相似的部件。所述附圖連同下面的詳細說明一起包含在本說明書中并且形成本說明書的一部分，而且用來進一步舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例和解釋本發(fā)明的原理和優(yōu)點。在附圖中：

圖1是示意性地示出本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器的一個示例的結構圖；

圖2是本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器的輪轂結構放大圖；

圖3是本發(fā)明裂解級與氣流通道結構放大圖；

圖4是圖2中a-a剖切位置示意圖。

本領域技術人員應當理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對于其他元件放大了，以便有助于提高對本發(fā)明實施例的理解。

具體實施方式

在下文中將結合附圖對本發(fā)明的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務相關的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復雜和費時的，但對得益于本公開內(nèi)容的本領域技術人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務。

在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關系不大的其他細節(jié)。

本發(fā)明的實施例提供了一種富燃自裂解燃燒器，富燃自裂解燃燒器包括一級氣路、二級氣路、一級油路、二級油路、擴張段和裂解段；一級氣路的出口端連接擴張段的進口端，擴張段的出口端連接裂解段；擴張段的通道壁上設有篩孔；二級氣路環(huán)繞設置在一級氣路外層，二級氣路的出口端設置在擴張段的通道壁外側、并與裂解段連接；一級油路設于一級氣路內(nèi)；一級油路作為值班級，其一級燃油通過設于其出口端中心的離心噴嘴噴出后，在擴張段與來自一級氣路的空氣混合而形成值班高溫區(qū)；二級油路設于一級氣路外；二級油路的出口端通過輪轂連接多個直射式噴嘴，使得二級油路的二級燃油通過輪轂的內(nèi)部通道供給直射式噴嘴后，通過直射式噴嘴噴出后與二級氣路內(nèi)的空氣經(jīng)過預定距離的預混后分為兩部分：一部分通過擴張段的篩孔進入值班高溫區(qū)，另一部分沿二級氣路的通道壁壁面進入裂解段，來進行蒸發(fā)和裂解。

下面結合圖1-圖4來描述本發(fā)明的富燃自裂解燃燒器的一個示例結構。在該示例中，富燃自裂解燃燒器包括一級氣路1、二級氣路2、一級油路8、二級油路6、擴張段3和裂解段4。

一級氣路1的出口端連接擴張段3的進口端，擴張段3的出口端連接裂解段4的進口端；擴張段3的通道壁上設有篩孔。

二級氣路2環(huán)繞設置在一級氣路1外層，二級氣路2的出口端設置在擴張段3的通道壁外側、并與裂解段4連接。

一級油路8設于一級氣路1內(nèi)。一級油路8作為值班級，其一級燃油通過設于其出口端中心的離心噴嘴9噴出后，在擴張段3與來自一級氣路1的空氣混合而形成值班高溫區(qū)。

二級油路6設于一級氣路外。二級油路6的出口端通過輪轂11連接多個直射式噴嘴5，使得二級油路6的二級燃油通過輪轂11的內(nèi)部通道供給多個直射式噴嘴5后，通過該多個直射式噴嘴5噴出后再與二級氣路2內(nèi)的空氣經(jīng)過預定距離的預混后分為兩部分：一部分通過擴張段3的篩孔進入值班高溫區(qū)，另一部分沿二級氣路2的通道壁壁面快速進入裂解段，來進行蒸發(fā)和裂解。其中，預定距離可根據(jù)經(jīng)驗值設定，或者也可以通過試驗的方法確定，這里不再詳述。

根據(jù)一個實現(xiàn)方式，如圖4所示，多個直射式噴嘴5可以沿軸向陣列式分布在二級氣路2中央。

此外，根據(jù)一個實現(xiàn)方式，離心噴嘴9的出口處可設有漸擴口結構12，通過該漸擴口結構12能夠?qū)㈦x心噴嘴9的一級燃油霧化角約束在預定范圍內(nèi)。換句話說，當未設置上述漸擴口結構12時，離心噴嘴9所噴出的一級燃油的霧化角范圍較大，進而容易噴射到擴張段3的通道壁的內(nèi)壁面上；而當設置了上述漸擴口結構12時，離心噴嘴9所噴出的一級燃油的霧化角將會受到該漸擴口結構12的限制和約束，從而能夠防止一級燃油噴射到擴張段3的通道壁內(nèi)壁面上。其中，預定范圍的大小可根據(jù)漸擴口結構的擴張角度有關，可根據(jù)經(jīng)驗值或通過試驗的方法來設置漸擴口結構的擴張角度。

此外，一級氣路1通道壁上設有點火電極10，點火電極10布置在漸擴口結構12的外側以配合漸擴口結構12來實現(xiàn)對裂解段4的等離子點火。

根據(jù)一個實現(xiàn)方式，一級氣路1的通道壁上安裝有一級旋流器7，通過一級旋流器7，能夠加強值班區(qū)燃油和空氣的摻混，同時還能夠在擴張段3形成回流區(qū)，以穩(wěn)定值班級的燃燒。

盡管根據(jù)有限數(shù)量的實施例描述了本發(fā)明，但是受益于上面的描述，本技術領域內(nèi)的技術人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設想其它實施例。此外，應當注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本發(fā)明的范圍，對本發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求書限定。