專利名稱：一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種動力能源領(lǐng)域的工業(yè)噴嘴。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)是一種典型的常規(guī)燃料動力裝置。它具有體積小、功率大、重量輕和啟動快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航空、電力、艦船和天然氣輸送等工業(yè)核心領(lǐng)域中。因此，對常規(guī)燃機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造和性能優(yōu)化，成為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要課題。化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是一種先進(jìn)的燃蒸聯(lián)合循環(huán)方式。它主要利用燃機(jī)排氣的低端余熱產(chǎn)生過熱蒸氣，利用高端余熱來促使部分燃油-蒸汽在催化劑作用下裂解生成甲烷、氫氣和一氧化碳等高熱值氣態(tài)燃料，從而提高燃料的平均燃燒低熱值。化學(xué)回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(jī)(CRGT)的工作方式?jīng)Q定其燃燒室采用雙燃料系統(tǒng)，因此，要求化學(xué)回?zé)崛細(xì)廨啓C(jī)燃燒室不但具有單獨(dú)燃用燃油或裂解氣燃料的功能，還具有兩種燃料混燒的功能。噴嘴作為燃燒室的重要組件，其性能的優(yōu)劣將直接影響點(diǎn)火、燃燒效率、燃燒穩(wěn)定性、溫度分布和排氣污染等方面的性能，同時(shí)也會影響火焰筒和渦輪葉片的壽命。傳統(tǒng)的雙燃料噴嘴存在以下缺陷(1)氣路為空心圓柱形管道或加裝旋流葉片， 但是兩種方案都存在缺陷。前者的缺陷是燃料摻混不好，火焰長度較長；后者雖然克服了上述缺陷，但是因?yàn)閲娮鞖饴分睆捷^小(一般在15-20mm之間)，旋流葉片尺寸也比較小，因此加工很不方便，而且加工后也極不容易安裝進(jìn)氣路。( 氣路不做任何改變，單純在頭部開氣孔，這樣雖然不易于燒到火焰筒壁面，但燃燒室內(nèi)高溫區(qū)相對狹長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能在氣路中形成內(nèi)部旋流流場，進(jìn)而加強(qiáng)摻混，強(qiáng)化化學(xué)回?zé)嵫h(huán)中燃燒室內(nèi)的燃燒，達(dá)到在更小的空間里燃燒更多的燃料、縮短火焰長度的目的， 同時(shí)又不會對火焰筒壁面造成燒蝕的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，包括噴嘴外壁、油路管道、 噴氣孔、噴油孔，其特征是還包括旋流盤，油路管道安裝在噴嘴外壁里并與噴嘴外壁之間形成氣路腔體，旋流盤安裝在油路管道和噴嘴外壁之間并將氣路腔體隔成氣路前腔和氣路后腔前后兩部分，氣路腔體連通噴氣孔，油路管道連通噴油孔。本發(fā)明還可以包括1、所述的旋流盤上均勻、周向布置的八個(gè)與旋流盤中心軸線成45度角的孔，八個(gè)孔連通氣路后腔。2、所述的旋流盤上的孔的截面為長方形、圓形或橢圓形。3、所述的噴氣孔有兩周、且為斜氣孔，噴氣孔旋向與旋流盤旋向相同。本發(fā)明的優(yōu)勢在于經(jīng)本發(fā)明所述的噴嘴噴出的氣體燃料燃燒之后，能形成內(nèi)部旋流流場，進(jìn)而加強(qiáng)摻混、強(qiáng)化化學(xué)回?zé)嵫h(huán)中燃燒室內(nèi)的燃燒，同時(shí)又不會燒到火焰筒壁面，達(dá)到了在更小的空間里燃燒更多的燃料、縮短火焰長度的目的。


圖1是本發(fā)明的縱剖面構(gòu)造圖；圖2是旋流盤的俯視構(gòu)造圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是本發(fā)明的頭部氣孔構(gòu)造圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 4，采用裂解氣旋流葉片的燃燒室的高溫區(qū)比較靠前，說明氣體燃料與空氣摻混較為理想；頭部有氣孔這種結(jié)構(gòu)對裂解氣的出流有一定的導(dǎo)向作用，高溫區(qū)相對狹長，這樣不易于燒蝕火焰筒壁面。本發(fā)明結(jié)合了上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，將這兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化整合，得到了理想的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴結(jié)構(gòu)。(1)在雙燃料噴嘴氣路中加工出了一個(gè)比氣路空心圓柱形管道直徑稍大的凹槽， 制作一個(gè)與凹槽直徑相匹配的、厚度適宜的旋流盤，在旋流盤上沿周向均勻打孔，孔的旋向與噴嘴外部旋流器相反。孔的軸線與旋流盤軸線不平行或垂直，而是成45度角。這樣，當(dāng)燃料氣體從氣路頂部被輸送到旋流盤后，由于旋流盤上孔道的作用，達(dá)到了與傳統(tǒng)旋流器相同的效果，氣體發(fā)生強(qiáng)旋流效果，當(dāng)這股旋流后的燃料氣體繼續(xù)向噴嘴氣路尾部運(yùn)動并最終從噴孔噴出時(shí)，燃料氣體與經(jīng)雙燃料噴嘴油路霧化后的液體快速摻混，并最終進(jìn)入化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的燃燒室中。燃料氣體流道中帶有可旋流結(jié)構(gòu)，可以有效的減小裂解氣的軸向速度，同時(shí)有利于燃料氣與空氣的摻混。(2)由于流過旋流盤后氣體燃料會以一定旋度流出噴嘴出口，這樣在噴嘴氣體燃料出口處(即噴嘴頭部)加入一定斜度的氣孔，這樣就可以盡量減小裂解氣的噴嘴出口旋流損失。同時(shí)對燃料氣有整流作用，也可以對噴嘴起到冷卻保護(hù)的作用。本發(fā)明設(shè)計(jì)的雙燃料噴嘴主要由油路管道10、氣路腔體3和6、旋流盤4、旋流盤安裝座11、外壁2等部件組成。在噴嘴外壁2內(nèi)加工出了一個(gè)比氣路空心圓柱形管道直徑稍大的凹槽，形成了旋流盤安裝座11結(jié)構(gòu)，另外制作了一個(gè)與凹槽直徑相匹配的、厚度適宜的旋流盤4。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的雙燃料噴嘴的工作過程是1、裂解氣從氣路進(jìn)口 1進(jìn)入氣路前腔3，通過旋流盤4上均勻、周向布置的八個(gè)與旋流盤中心軸線成45度角的小孔5進(jìn)入氣路后腔6，此時(shí)裂解氣已經(jīng)發(fā)生了強(qiáng)旋流現(xiàn)象，旋流后的裂解氣經(jīng)過噴氣孔7最終流出到化學(xué)回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)的燃燒室中，此時(shí)因?yàn)閾交飓@得了加強(qiáng)，因此化學(xué)回?zé)嵫h(huán)系統(tǒng)中燃燒室內(nèi)的燃燒得到了強(qiáng)化，達(dá)到了在更小的空間里燃燒更多的燃料、縮短火焰長度的目的。2、燃油從油路進(jìn)口 12進(jìn)入油路，由于油路直徑小、長度大，因此通過噴油孔8噴出之后的燃油液滴的索泰爾直徑較小、霧化效果較好。如圖2所示，在旋流盤上均勻、周向布置了八個(gè)小孔，小孔截面為長方形。如圖3所示，旋流盤上的每一個(gè)小孔都與旋流盤中心軸線成45度角。如圖4所示，在噴嘴的頭部開有兩排氣孔，從內(nèi)至外氣孔的設(shè)計(jì)尺寸為 7X Φ1.5πιπι，9Χ Φ 2mm，本發(fā)明中采用的是有一定旋度的斜氣孔，旋向與其內(nèi)部的旋流盤旋向相同，這種設(shè)計(jì)可以減小裂解氣出口旋流損失。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，包括噴嘴外壁、油路管道、噴氣孔、 噴油孔，其特征是還包括旋流盤，油路管道安裝在噴嘴外壁里并與噴嘴外壁之間形成氣路腔體，旋流盤安裝在油路管道和噴嘴外壁之間并將氣路腔體隔成氣路前腔和氣路后腔前后兩部分，氣路腔體連通噴氣孔，油路管道連通噴油孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，其特征是 所述的旋流盤上均勻、周向布置的八個(gè)與旋流盤中心軸線成45度角的孔，八個(gè)孔連通氣路后腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，其特征是 所述的旋流盤上的孔的截面為長方形、圓形或橢圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，其特征是所述的噴氣孔有兩周、且為斜氣孔，噴氣孔旋向與旋流盤旋向相同。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的內(nèi)旋流式雙燃料噴嘴，包括噴嘴外壁、油路管道、噴氣孔、噴油孔、旋流盤，油路管道安裝在噴嘴外壁里并與噴嘴外壁之間形成氣路腔體，旋流盤安裝在油路管道和噴嘴外壁之間并將氣路腔體隔成氣路前腔和氣路后腔前后兩部分，氣路腔體連通噴氣孔，油路管道連通噴油孔。經(jīng)本發(fā)明所述的噴嘴噴出的氣體燃料燃燒之后，能形成內(nèi)部旋流流場，進(jìn)而加強(qiáng)摻混、強(qiáng)化化學(xué)回?zé)嵫h(huán)中燃燒室內(nèi)的燃燒，同時(shí)又不會燒到火焰筒壁面，達(dá)到了在更小的空間里燃燒更多的燃料、縮短火焰長度的目的。
文檔編號F23R3/38GK102538016SQ20121000750
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者劉倩, 康振亞, 張智博, 李智明, 楊仁, 楊家龍, 楊洪磊, 潘福敏, 鄭洪濤 申請人:哈爾濱工程大學(xué)