專利名稱：一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的雙燃料旋流霧化噴嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種工業(yè)領(lǐng)域的噴嘴。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進步，人們對燃?xì)廨啓C性能的要求也越來越高。為了提高燃機的性能， 許多先進的循環(huán)方式被不斷的提出，而其中化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是一種先進循環(huán)方式。它的主要原理如下燃?xì)廨啓C化學(xué)回?zé)嵫h(huán)是以燃?xì)廨啓C透平排氣作為熱源，通過燃料與水蒸汽發(fā)生蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)產(chǎn)生新的合成燃料，即裂解氣燃料。該燃料進入燃燒室燃燒，籍此回收透平排氣中余熱以提高熱效率。由于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)燃?xì)廨啓C(CRGT)的工作方式?jīng)Q定其燃燒室采用雙燃料系統(tǒng)，可見，雙燃料燃燒裝置的設(shè)計將成為該先進循環(huán)得以應(yīng)用的關(guān)鍵之一。這種燃燒室即能夠在單獨噴入燃油或者裂解氣的條件下工作，還能夠在燃油和裂解氣共同存在的情況下保證穩(wěn)定燃燒。傳統(tǒng)的雙燃料噴嘴存在以下缺陷傳統(tǒng)的氣路設(shè)計如果采用中央噴嘴噴射的設(shè)計，由于中低熱值的氣體氣量較大，使得頭部裂解氣和空氣摻混不均勻，火焰拉長，高溫區(qū)偏后，即使加入旋流葉片后，混合的情況依然沒有很好的改變，因此需要一種全新的混合方式，來改善裂解氣燃料的燃燒；對于液體燃料來說，傳統(tǒng)的霧化效果依舊不理想，且其分布不均勻，影響了燃燒效果。在該領(lǐng)域中已存在的一些專利如下在專利US2006080966A1、US5^6423A、US6655145B2中，所涉及到雙燃料噴嘴都采用了通過葉片上開口來加強氣體燃料和氣流的混合或液體燃料的霧化，然而這些已公開的專利文獻都是側(cè)重于一方面，在化學(xué)回?zé)嵫h(huán)中，兩種狀態(tài)的燃料都需要考慮，且在不同的工況，需要準(zhǔn)確把握各個成分的比例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供燃料的濃度分布更加合理，高燃燒效率的一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的雙燃料旋流霧化噴嘴。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的雙燃料旋流霧化噴嘴，包括旋流器外輪轂、主油路、裂解氣主通道、旋流器葉片，其特征是旋流器外輪轂上開有進油口，進油口連通主油路，主油路通過油路分支通道連通旋流器葉片迎風(fēng)面的噴油小孔，裂解氣主通道通過裂解器分支通道連通旋流器葉片背風(fēng)面的裂解氣噴嘴。本發(fā)明還可以包括1、在旋流器內(nèi)輪轂上旋流通道出口處設(shè)置環(huán)狀弧形凹槽。2、所述的凹槽距離旋流器葉片尾緣5 8mm。本發(fā)明的優(yōu)勢在于1、能夠比較充分的霧化液體燃料，使得在液體燃料單獨工作時能夠得到很好的霧化效果，提高燃燒效率。2、能夠很好的混合裂解氣燃料和空氣，使得火焰長度進一步縮短，提高燃燒效率和燃器輪機的整體性能。3、旋流器和噴嘴相結(jié)合，使得燃燒室頭部結(jié)構(gòu)更加緊湊，便于燃燒室的布置和安裝。4、液體燃料和裂解氣燃料的獨立供應(yīng)，能夠比較精確的控制和掌握各個工況下投入燃料的配比，提高燃機在各個工況下的適應(yīng)性和經(jīng)濟性。


圖1為A-A視圖；圖2為圖1所采用的剖切位置；圖3為B-B視圖；圖4為C-C視圖；圖5為圖3和4所選擇的剖切位置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 5，在噴射液體燃料的時候，液體燃料被直接噴入旋流器的高速氣流通道內(nèi)，高速氣流流經(jīng)橫向噴射的液柱時，在迎風(fēng)面壓力較高，在背風(fēng)面壓力較低，產(chǎn)生的氣動力能夠?qū)⒁褐鶖D壓，液柱逐漸扁平化，燃油射流的迎風(fēng)面和背風(fēng)面都出現(xiàn)了表面波動，這些波動的出現(xiàn)，加劇了射流的彎曲，表面波動沿著射流方向幅度加大，在波動的波谷處射流發(fā)生斷裂，斷裂的燃油射流形成長度較短的燃油碎片，這些燃油碎片進一步破碎形成小顆粒。表面霧化產(chǎn)生的液滴直徑大小要好于普通霧化方法的霧化效果。在噴射氣體燃料時，裂解氣燃料直接和旋流空氣發(fā)生混合，使得空氣和裂解氣能夠得到很好的混合，使得燃燒室的火焰長度進一步縮短，使得燃燒室內(nèi)流場與燃燒場的分布更加合理，對燃燒室的設(shè)計帶來極大幫助。在內(nèi)部通道的安排上，本旋流器采用從中心通入裂解氣燃料，從旋流器中心進入旋流葉片；液體燃料則是通過外部的通道進入旋流器葉片。這樣的布置主要是因為裂解氣的氣體流量比較大，而安排比較合適的尺寸較為困難，如果選擇其它方式，就會形成比較復(fù)雜的附屬配件，不利于頭部的結(jié)構(gòu)的緊湊化設(shè)計；為了避免中心的內(nèi)部通道過于復(fù)雜，因而液體的燃料通道選擇安排在外部，使得這個旋流霧化噴嘴的設(shè)計更加合理。為了使霧化和混合的效果更加均勻，在旋流器的旋流通道出口附近設(shè)計了一個環(huán)狀圓形凹槽。該凹槽采用直接開環(huán)槽的原因在于考慮到環(huán)槽會對旋流氣體流動造成一定的影響，因此環(huán)槽開在葉片通道后比開在通道內(nèi)對流場的影響更小，使得火焰燃燒更穩(wěn)定，而環(huán)槽的方式相比較其他設(shè)計中加強混合的方法，更加便于加工，有易于減少生產(chǎn)成本。將旋流器和燃料噴嘴結(jié)合到一起，能夠使得燃燒室頭部的設(shè)計更加緊湊，有利于燃燒室的布置和燃燒室軸向長度的縮短，提高燃?xì)廨啓C整體的性能。本發(fā)明包括旋流器外輪轂1，主油路2，油路分支通道3，裂解氣分支通道4，裂解氣噴嘴5，裂解氣主通道6，氣路末端蓋7，凹槽8，旋流器葉片9，進油口 10，噴油小孔11。
裂解氣燃料由主通道6進入，在通過裂解氣分支通道4進入各個旋流葉片9，最后通過噴嘴5射入旋流通道內(nèi)，和空氣均勻混合后充分燃燒。而凹槽8的存在使得在出口靠近內(nèi)輪轂處形成一個小的渦，該渦能夠強化裂解氣和空氣的混合，強化裂解氣的燃燒，縮短了火焰的長度，也使得整個燃燒室的長度能夠縮短，提供了燃機的整體性能。燃油通過進油通道10進入主油路2，在通過油路的分支通道3進入各個旋流器葉片9，最后通過噴油小孔11射入燃燒室，該設(shè)計是基于液體燃料的橫向射流強化燃油的霧化的原理，使得在旋流器下游的燃油分布合理，從而提高了燃燒的效率，提升了燃機的整體性能。如圖3所示，為雙燃料旋流霧化噴嘴的前視半剖圖，在旋流器的8個葉片上，在迎風(fēng)面上分別開了一個液體燃料的噴射孔11，在旋流器的外輪轂1上，分別開來兩個進油通道10，這兩個進口是整個旋流霧化噴嘴供應(yīng)燃油的入口，其燃油供應(yīng)系統(tǒng)和裂解氣的供應(yīng)系統(tǒng)需要分開設(shè)計。剖視圖則清楚的表明裂解氣的供應(yīng)通路。圖中的裂解氣主通道6是氣態(tài)燃料的入口，裂解氣燃料由主通道6供入旋流霧化噴嘴，經(jīng)過裂解氣分支通道4，而到達(dá)裂解氣噴嘴5處，再由噴嘴將燃料射出。這種氣體燃料混合的方式相比起其他方法更加有效。噴出的燃料氣和空氣的混合物在噴射進入燃燒室之前經(jīng)過凹槽8，在凹槽出口形成微弱的回流，該回流對旋流射流的主流無明顯影響，但是卻能夠起到加強燃料和空氣混合的作用，而且該槽可以采用各種形狀，而且加工方便。兩個通道分開來考慮，能夠避免兩者之間的相互干擾，從而精確的配比燃料的成分，以適應(yīng)化學(xué)回?zé)嵫h(huán)在不同工況時對燃料的要求，使得燃燒保持穩(wěn)定。如圖4所示，為雙燃料旋流霧化噴嘴的后視半剖圖，在旋流器的8個葉片上，在背風(fēng)側(cè)分別各開了兩個裂解氣燃料的噴射孔2。裂解氣的孔數(shù)明顯比液體燃料的多，這是由于不同燃料的熱值差別造成的。裂解氣的熱值沒有液體燃油的高，因此體積流量較大，需要更大的噴嘴。圖4的剖面圖清晰的說明了液體燃料的流道布置。液體燃料經(jīng)過進油口 10進入環(huán)形的主油路2，再靠油壓進入油路分支通道3，最終通過燃油噴嘴射入高速流動的旋流空氣中去。該圖僅僅說明結(jié)構(gòu)，具體的尺寸應(yīng)該由實際的工作條件來決定。燃油噴嘴的形式也可以有多種，不應(yīng)僅僅局限在圓形噴嘴上。圖5說明了圖4和圖3的剖切位置。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)回?zé)嵫h(huán)的雙燃料旋流霧化噴嘴，包括旋流器外輪轂、主油路、裂解氣主通道、旋流器葉片，其特征是旋流器外輪轂上開有進油口，進油口連通主油路，主油路通過油路分支通道連通旋流器葉片迎風(fēng)面的噴油小孔，裂解氣主通道通過裂解器分支通道連通旋流器葉片背風(fēng)面的裂解氣噴嘴。
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)的雙燃料旋流霧化噴嘴，其特征是 在旋流器內(nèi)輪轂上旋流通道出口處設(shè)置環(huán)狀弧形凹槽。
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)的雙燃料旋流霧化噴嘴，其特征是 所述的凹槽距離旋流器葉片尾緣5 8mm。
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)的雙燃料旋流霧化噴嘴，包括旋流器外輪轂、主油路、裂解氣主通道、旋流器葉片，旋流器外輪轂上開有進油口，進油口連通主油路，主油路通過油路分支通道連通旋流器葉片迎風(fēng)面的噴油小孔，裂解氣主通道通過裂解器分支通道連通旋流器葉片背風(fēng)面的裂解氣噴嘴。本發(fā)明能夠很好的混合裂解氣燃料和空氣，使得火焰長度進一步縮短，提高燃燒效率和燃器輪機的整體性能。旋流器和噴嘴相結(jié)合，使得燃燒室頭部結(jié)構(gòu)更加緊湊，便于燃燒室的布置和安裝。液體燃料和裂解氣燃料的獨立供應(yīng)，能夠比較精確的控制和掌握各個工況下投入燃料的配比，提高燃機在各個工況下的適應(yīng)性和經(jīng)濟性。
文檔編號F23R3/30GK102538014SQ201210007620
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)