一種多噴口噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及動力裝備技術領域，尤其涉及一種多噴口噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機。
【背景技術】
[0002]目前，隨著能源緊缺及全世界對環境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室提出更高的要求，不僅要求燃燒室能夠燃用更多種類的燃料，同時要求污染物的排放更低和燃燒效率更高。除了天然氣，要求燃氣輪機燃燒室能夠燃用一些低品質的氣態燃料，這些低品質的氣態燃料主要是由煤化工制造的合成氣；此外，要求燃氣輪機在50%及以上負荷區間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。
[0003]合成氣的熱值較低且沃泊指數較低，此外，具有基于摩爾分數較大的氫氣含量；由于氫氣具有燃燒速度快的特性，即特征化學時間非常短，使得合成氣具有較高的燃料反應性。合成氣由于沃泊指數低和燃料反應性高，采用預混燃燒模式時容易產生自燃、回火問題，導致預混裝置燒蝕損壞，因此難以采用常規的預混DLN燃燒系統，已知的合成氣燃燒系統一般采用基于擴散燃燒模式的燃燒器，避免預混燃燒帶來的自燃、回火風險。擴散燃燒模式的火焰溫度峰值較高，這將大大增加NOx的排放，雖然采用向燃燒區噴射稀釋劑的方法降低峰值溫度，但降低NOx的效果是有限的，且隨著對燃氣輪機NOx排放的規定越來越嚴格，這種采用擴散燃燒模式同時向燃燒區噴射稀釋劑的方法難以滿足更低的NOx排放指標，同時系統和設備復雜，運行成本較高。
[0004]在專利CN101424406A中，采用了一種預混燃燒模式的DLN燃燒器，將合成氣分成單獨的兩級，每一級燃料的沃泊指數和燃料反應性進行人為調整，調整到一定范圍內的預設值，該預設值確保合成氣燃料不會在預混裝置內發生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的風險，由于合成氣在沃泊指數和燃料反應性調整中不可能調整的完全均勻，有可能存在沃泊指數和燃料反應性較高的區域，在預混裝置中存在自燃、回火的風險；此外，對合成氣進行分級并對兩級燃料進行沃泊指數和燃料反應性的人為調整，增加了系統操作的復雜性和設備的復雜性。
[0005]因此，針對以上不足，需要一種能夠可靠地燃燒合成氣、污染排放低、燃燒效率高、結構簡單、維修更換容易的多噴口噴嘴及設有該噴嘴的燃氣輪機。
【實用新型內容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]本實用新型要解決的技術問題是:傳統的燃氣輪機噴嘴燃燒合成氣時污染物排放超標，且存在回火的風險。
[0008]( 二)技術方案
[0009]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種多噴口噴嘴，包括噴嘴本體，在所述噴嘴本體內設置有多組環狀的第一助燃空氣通道，多組所述第一助燃空氣通道沿所述噴嘴本體的徑向分布，每一組所述第一助燃空氣通道的一個端面上設置有多個第一助燃空氣噴口，在相鄰的兩組第一助燃空氣通道之間設置有呈環狀分布的燃料通道，所述燃料通道的截面形狀為扇環形。
[0010]其中，在同一環徑上相鄰兩個燃料通道之間還設置有第二助燃空氣通道。
[0011]其中，所述噴嘴本體的中部設置有冷卻氣通道，所述冷卻通道與所述第一助燃空氣通道同軸。
[0012]其中，所述冷卻氣通道的一個端面上設置有多個冷卻孔。
[0013]其中，所述冷卻孔均勻分布。
[0014]其中，所述冷卻孔的截面形狀為圓形。
[0015]其中，所述噴嘴本體上遠離所述第一助燃空氣噴口的一端設置有燃料進氣管，所述燃料進氣管與所述燃料通道連通。
[0016]其中，所述第一助燃空氣噴口為斜孔，且所述斜孔沿所述噴嘴本體的切線方向噴氣。
[0017]其中，所述第二助燃空氣通道的截面形狀為矩形、圓形或橢圓形。
[0018]本實用新型還提供了一種燃氣輪機，包括有上述任一項所述的多噴口噴嘴。
[0019](三)有益效果
[0020]本實用新型的上述技術方案具有如下優點:本實用新型提供的多噴口噴嘴，包括環狀的第一助燃空氣通道和截面形狀為扇環形并呈環狀分布的燃料通道，其中第一助燃空氣和燃料通道在噴嘴本體內沿噴嘴本體的徑向方向上交替設置，這樣合成氣燃料從若干周向分布的扇形的燃料通道噴射出來，空氣從燃料噴射通道周圍的若干空氣第一助燃空氣噴口，形成旋流，每股合成氣射流的周圍均被空氣旋流包圍，增大了燃料與空氣的接觸面積，改善了燃料與空氣的摻混效果，能夠降低燃燒區的火焰最高溫度，進而減少NOx的生成量；并且該多噴口噴嘴結構簡單，容易實現，并且不受燃燒室其他部件的限制，沒有匹配等問題，適用性更好。
【附圖說明】
[0021]本實用新型上述和/或附加方面的優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1為本實用新型實施例噴嘴的橫截面結構示意圖；
[0023]圖2為本實用新型實施例噴嘴的后視圖；
[0024]圖3為本實用新型實施例噴嘴的三維示意圖。
[0025]其中，圖1和圖3中附圖標記與部件名稱之間的對應關系為:
[0026]1、噴嘴本體，11、第一助燃空氣通道，111、第一助燃空氣噴口，12、燃料通道，121、燃料噴口，13、第二助燃空氣通道，131、第二助燃空氣噴口，14、冷卻氣通道，141、冷卻孔，15、燃料進氣管。
【具體實施方式】
[0027]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0028]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上
[0029]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0030]如圖1和圖2所示，本實用新型提供了一種多噴口噴嘴，包括噴嘴本體1，在所述噴嘴本體I內設置有多組環狀的第一助燃空氣通道11，多組所述第一助燃空氣通道11沿所述噴嘴本體I的徑向分布，每一組所述第一助燃空氣通道11的一個端面上設置有多個第一助燃空氣噴口 111，在相鄰的兩組第一助燃空氣通道11之間設置有呈環狀分布的燃料通道12，所述燃料通道12的截面形狀為扇環形。本實用新型提供的多噴口噴嘴，包括環狀的第一助燃空氣通道11和截面形狀為扇環形并呈環狀分布的燃料通道12，其中第一助燃空氣和燃料通道12在噴嘴本體I內沿噴嘴本體I的徑向方向上交替設置，這樣合成氣燃料從若干周向分布的扇形的燃料通道12噴射出來，空氣從燃料噴射通道周圍的若干空氣第一助燃空氣噴口 111，形成旋流，每股合成氣射流的周圍均被空氣旋流包圍，增大了燃料與空氣的接觸面積，改善了燃料與空氣的摻混效果，能夠降低燃燒區的火焰最高溫度，進而減少NOx的生成量；并且該多噴口噴嘴結構簡單，容