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Title:
COMBUSTION CHAMBER OF GAS TURBINE ENGINE, AND NOZZLE THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/090383
Kind Code:
A1
Abstract:
A nozzle (12) of a combustion chamber of a gas turbine engine, the nozzle comprising: a main nozzle member (20) forming an internal fuel gas channel (24) and a fuel gas outlet (26) in fluid communication with the fuel gas channel (24). The nozzle (12) further comprises an outer wall (22). The outer wall (22) comprises a cylindrical portion (36) and an end portion (38) located at a terminal end of the cylindrical portion (36). The cylindrical portion (36) surrounds the main nozzle member (20) and is spaced apart from the main nozzle member (20) in the radial direction to form an air channel (28) between the main nozzle member (20) and the outer wall (22). The air channel (28) is in fluid communication with the fuel gas outlet (26). The cylindrical portion (36) forms a mixed gas outlet (30) in fluid communication with the air channel (28), such that a fuel gas jetted from the fuel gas outlet (26) is mixed with the air in the air channel (28), and then jetted from the mixed gas outlet (30).

Inventors:
WANG ZHIQIANG (CN)
YANG RUI (CN)
ZUO CHENGYI (CN)
CAO JING (CN)
Application Number:
PCT/CN2016/106667
Publication Date:
May 24, 2018
Filing Date:
November 21, 2016
Export Citation:
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Assignee:
SHENZHEN WISDOM ENERGY TECH CO (CN)
International Classes:
F23R3/28
Foreign References:
CN206274175U2017-06-23
CN206176456U2017-05-17
CN106439914A2017-02-22
CN106402934A2017-02-15
CN106338084A2017-01-18
CN203464333U2014-03-05
CN103998745A2014-08-20
US20090136879A12009-05-28
Attorney, Agent or Firm:
SHEN & PARTNERS (CN)
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Claims:
权利要求书

[权利要求 1] 一种燃气轮机燃烧室的喷嘴, 包括主喷嘴, 所述主喷嘴形成一内部燃 气通道以及与所述燃气通道流体相通的燃气出口, 其特征在于, 所述 喷嘴还包括:

喷嘴外壁, 所述喷嘴外壁包括喷嘴外壁筒状部以及位于所述喷嘴外壁 筒状部末端的喷嘴外壁端部, 所述喷嘴外壁筒状部环绕所述主喷嘴且 与所述主喷嘴在径向上间隔从而在所述主喷嘴和喷嘴外壁之间形成空 气通道, 所述空气通道与所述燃气出口流体相通, 所述喷嘴外壁筒状 部形成与所述空气通道流体相通的混合气出口, 使得从所述燃气出口 喷出的燃气与所述空气通道内的空气混合后从所述混合气出口喷出。

[权利要求 2] 如权利要求 1所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述主喷 嘴包括主喷嘴筒状部以及位于所述主喷嘴筒状部末端的主喷嘴端部, 所述主喷嘴筒状部定义所述内部燃气通道, 所述燃气出口贯穿所述主 喷嘴筒状部, 所述主喷嘴端部为封闭端, 使得所述燃气通道内的燃气 只能从所述燃气出口喷出。

[权利要求 3] 如权利要求 2所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述燃气 出口的位置靠近所述封闭端, 所述燃气出口与所述混合气出口在径向 上对应, 所述燃气出口的孔径小于所述混合气出口的孔径, 所述内部 燃气通道沿轴向延伸。

[权利要求 4] 如权利要求 2所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述喷嘴 外壁端部设有端部通孔并在轴向上与所述主喷嘴端部间隔幵。

[权利要求 5] 如权利要求 1所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述空气 通道内形成旋流器, 以使所述空气通道内的空气形成旋流。

[权利要求 6] 如权利要求 1所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述主喷 嘴包括主喷嘴筒状部, 所述旋流器包括设置在所述主喷嘴筒状部的外 周面上的若干叶片。

[权利要求 7] 如权利要求 1所述的燃气轮机燃烧室的喷嘴, 其特征在于, 所述燃气 出口和混合气出口的数量各为两个且分别对应, 且两个混合气出口定 义的混合气喷射方向相反。

[权利要求 8] —种燃气轮机燃烧室, 包括:

环形火焰筒, 所述环形火焰筒形成环形燃烧腔, 所述环形燃烧腔定义 一轴向和围绕所述轴向的圆周方向; 以及

设置在所述环形燃烧腔内的若干喷嘴, 所述若干喷嘴沿所述圆周方向 均匀排列, 所述喷嘴用于将混合有燃气和空气的混合气喷入所述燃烧 腔;

其特征在于, 每个喷嘴设有至少一个混合气出口, 所述混合气出口定 义一混合气喷射方向, 所述混合气喷射方向为朝着一相邻喷嘴的方向

[权利要求 9] 如权利要求 8所述的燃气轮机燃烧室, 其特征在于, 每个喷嘴设置两 个混合气出口, 且所述两个混合气出口定义的混合气喷射方向相反。

[权利要求 10] 如权利要求 9所述的燃气轮机燃烧室, 其特征在于, 每个喷嘴包括: 主喷嘴, 所述主喷嘴包括沿所述轴向延伸的主喷嘴筒状部, 所述主喷 嘴筒状部末端封闭, 所述主喷嘴筒状部具有一内部燃气通道以及贯穿 所述主喷嘴筒状部的燃气出口;

喷嘴外壁, 所述喷嘴外壁包括喷嘴外壁筒状部, 所述喷嘴外壁筒状部 环绕所述主喷嘴筒状部且与所述主喷嘴筒状部在径向上间隔从而在所 述主喷嘴筒状部和喷嘴外壁筒状部之间形成环形空气通道, 所述混合 气出口贯穿所述喷嘴外壁筒状部且与所述燃气出口在径向上对应, 使 得从所述燃气出口喷出的燃气与所述空气通道内的空气混合后从所述 混合气出口喷出。

Description:
燃气轮机燃烧室及其喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及燃气轮机, 特别是涉及燃气轮机的燃烧室及其喷嘴。

背景技术

[0002] 燃气轮机燃烧室中, 燃料气和空气通过喷嘴实现预混合和速度型的 改变, 在喷 嘴出口达到合理的速度分布, 并匹配合理的燃料空气混合比例, 进入燃烧室进 行燃烧, 形成稳定的流场和燃烧场。 然而, 现有的燃气轮机燃烧室喷嘴存在燃 气和空气在预混通道混合不均匀的问题, 这样容易导致燃烧不稳定, 产生较多 污染排放物, 预混通道有可能会发生回火, 对喷嘴以及安装在预混通道内贵重 的旋流器等元件造成烧蚀和毁坏。

[0003] 燃气轮机燃烧室内的喷嘴在喷射火焰至燃烧腔 内的过程中, 有可能会因为喷嘴 内的压力过高, 造成喷嘴喷射出来的火焰会直接喷射到火焰筒 内壁或内设元器 件上, 甚至是直接喷射到相邻的喷嘴上, 对其造成严重的烧蚀和损毁, 大大降 低燃气轮机燃烧室及其喷嘴的使用寿命。

[0004] 因此, 急需一种合理有效的燃气轮机燃烧室结构及喷 嘴结构来解决上述提出的 至少一种问题。

技术问题

[0005] 有鉴于此, 本发明提出一种能解决至少一种上述问题的燃 气轮机燃烧室的喷嘴

[0006] 本发明还提出一种应用上述喷嘴的燃气轮机燃 烧室。

问题的解决方案

技术解决方案

[0007] 一种燃气轮机燃烧室的喷嘴, 包括主喷嘴, 所述主喷嘴形成一内部燃气通道以 及与所述燃气通道流体相通的燃气出口, 所述喷嘴还包括喷嘴外壁, 所述喷嘴 外壁包括喷嘴外壁筒状部以及位于所述喷嘴外 壁筒状部末端的喷嘴外壁端部, 所述喷嘴外壁筒状部环绕所述主喷嘴且与所述 主喷嘴在径向上间隔从而在所述 主喷嘴和喷嘴外壁之间形成空气通道, 所述空气通道与所述燃气出口流体相通 , 所述喷嘴外壁筒状部形成与所述空气通道流体 相通的混合气出口, 使得从所 述燃气出口喷出的燃气与所述空气通道内的空 气混合后从所述混合气出口喷出

[0008] 在一实施例中, 所述主喷嘴包括主喷嘴筒状部以及位于所述主 喷嘴筒状部末端 的主喷嘴端部, 所述主喷嘴筒状部定义所述内部燃气通道, 所述燃气出口贯穿 所述主喷嘴筒状部, 所述主喷嘴端部为封闭端, 使得所述燃气通道内的燃气只 能从所述燃气出口喷出。

[0009] 在一实施例中, 所述燃气出口的位置靠近所述封闭端, 所述燃气出口与所述混 合气出口在径向上对应, 所述内部燃气通道沿轴向延伸。

[0010] 在一实施例中, 所述燃气出口的孔径小于所述混合气出口的孔 径。

[0011] 在一实施例中, 所述喷嘴外壁端部设有端部通孔并在轴向上与 所述主喷嘴端部 间隔幵。

[0012] 在一实施例中, 所述空气通道内形成旋流器, 以使所述空气通道内的空气形成 旋流。

[0013] 在一实施例中, 所述主喷嘴包括主喷嘴筒状部, 所述旋流器包括设置在所述主 喷嘴筒状部的外周面上的若干叶片。

[0014] 在一实施例中, 所述叶片与所述主喷嘴筒状部的外周面和喷嘴 外壁的内周面至 少其中之一固定连接。

[0015] 在一实施例中, 所述燃气出口和混合气出口的数量各为两个且 分别对应, 且两 个混合气出口定义的混合气喷射方向相反。

[0016] 本发明还提出一种燃气轮机燃烧室, 包括环形火焰筒, 所述环形火焰筒形成环 形燃烧腔, 所述环形燃烧腔定义一轴向和围绕所述轴向的 圆周方向; 以及设置 在所述环形燃烧腔内的若干喷嘴, 所述若干喷嘴沿所述圆周方向均匀排列, 所 述喷嘴用于将混合有燃气和空气的混合气喷入 所述燃烧腔; 每个喷嘴设有至少 一个混合气出口, 所述混合气出口定义一混合气喷射方向, 所述混合气喷射方 向为朝着一相邻喷嘴的方向。

[0017] 在一实施例中, 每个喷嘴设置两个混合气出口, 且所述两个混合气出口定义的 混合气喷射方向相反。

[0018] 在一实施例中, 所述混合气喷射方向沿着所述圆周方向。

[0019] 在一实施例中, 每个喷嘴包括: 主喷嘴, 所述主喷嘴包括沿所述轴向延伸的主 喷嘴筒状部, 所述主喷嘴筒状部末端封闭, 所述主喷嘴筒状部具有一内部燃气 通道以及贯穿所述主喷嘴筒状部的燃气出口; 喷嘴外壁, 所述喷嘴外壁包括喷 嘴外壁筒状部, 所述喷嘴外壁筒状部环绕所述主喷嘴筒状部且 与所述主喷嘴筒 状部在径向上间隔从而在所述主喷嘴筒状部和 喷嘴外壁筒状部之间形成环形空 气通道, 所述混合气出口贯穿所述喷嘴外壁筒状部且与 所述燃气出口在径向上 对应, 使得从所述燃气出口喷出的燃气与所述空气通 道内的空气混合后从所述 混合气出口喷出。

发明的有益效果

有益效果

[0020] 综上所述, 本发明提供了一种燃气轮机燃烧室及其喷嘴, 喷嘴包括主喷嘴及环 绕主喷嘴设置的喷嘴外壁, 主喷嘴形成燃气通道, 喷嘴外壁与主喷嘴在径向上 间隔以在二者之间形成空气通道, 主喷嘴上设置燃气出口, 喷嘴外壁上设置与 燃气出口对应的混合气出口, 使得燃气出口喷出的燃气与空气通道内的空气 混 合后从混合气出口喷出, 每个喷嘴的混合气出口的喷射方向朝向相邻喷 嘴。 本 发明的喷嘴结构设计巧妙, 能更好地混合燃气和空气, 并将混合气喷射入燃烧 室的燃烧腔内进行燃烧, 避免了高温火焰对火焰筒壁的损害。 本发明的燃气轮 机燃烧室结构简单, 构思新颖, 可最大程度降低对燃烧室各元件的损坏, 提高 燃烧室的燃烧效率, 降低生产成本。

对附图的简要说明

附图说明

[0021] 图 1是本发明一实施例的燃烧室沿一横向截面的 视示意图。

[0022] 图 2是图 1中燃烧室的火焰筒外壁和内壁的结构示意图

[0023] 图 3是图 1中燃烧室的喷嘴的侧视图。

[0024] 图 4是图 3中喷嘴的纵向剖视图。

[0025] 图 5是本发明另一实施例的燃烧室沿一横向截面 俯视示意图。 [0026] 图 6是图 5中燃烧室的火焰筒外壁的结构示意图。

[0027] 图 7是图 5中燃烧室的火焰筒外壁和内壁的结构示意图

[0028] 图 8是图 5中燃烧室沿一横向截面的仰视示意图。

[0029] 图 9是图 5中燃烧室的空心体结构的纵向剖视图。

[0030] 图 10是本发明另一实施例的燃烧室的燃气气流和 气气流形成四角切圆的简化 示意图。

[0031] 图 11是上述实施例中喷嘴结构的另一实施例的结 示意图。

[0032] 图 12是图 11中喷嘴的部分结构的放大示意图。

[0033] 图 13是图 11中喷嘴结构的俯视示意图。

本发明的实施方式

[0034] 在详细描述实施例之前, 应该理解的是, 本发明不限于本申请中下文或附图中 所描述的详细结构或元件排布。 本发明可为其它方式实现的实施例。 而且, 应 当理解, 本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途, 不应作限定性解释。 本 文所使用的"包括"、 "包含"、 "具有"等类似措辞意为包含其后所列出之事项 其 等同物及其它附加事项。 特别是, 当描述 "一个某元件 "吋, 本发明并不限定该元 件的数量为一个, 也可以包括多个。

[0035] 如图 1和图 2所示, 本发明提供一种燃气轮机燃烧室, 所述燃烧室包括环形火焰 筒 10和若干喷嘴 12, 环形火焰筒 10形成环形燃烧腔 14, 若干喷嘴 12设置在环形 燃烧腔 14内, 若干喷嘴 12用于将混合有燃气和空气的混合气喷入环形 烧腔 14 内。 更具体地, 在所示的实施例中, 环形火焰筒 10包括具有径向间隔的外圈火 焰筒 16和内圈火焰筒 18, 燃烧腔 14形成于内圈火焰筒 18与外圈火焰筒 16之间。

[0036] 环形燃烧腔 14定义一轴向和围绕所述轴向的圆周方向, 若干喷嘴 12固定在火焰 筒 10的端壁上, 沿所述圆周方向排列且沿所述轴向延伸。 优选的是, 若干喷嘴 1 2沿所述圆周方向均匀排列。

[0037] 如图 3和图 4所示, 喷嘴 12包括主喷嘴 20及围绕主喷嘴 20设置的喷嘴外壁 22, 主 喷嘴 20形成一内部燃气通道 24以及与内部燃气通道 24流体相通的燃气出口 26, 喷嘴外壁 22与主喷嘴 20之间形成空气通道 28, 燃气出口 26与空气通道 28流体相 通, 喷嘴外壁 22上设置与空气通道 28流体相通的至少一混合气出口 30, 以使得 从燃气出口 26喷出的燃气与空气通道 28内的空气混合后从混合气出口 30喷出。

[0038] 具体而言, 主喷嘴 20包括主喷嘴筒状部 32以及位于主喷嘴筒状部 32末端的主喷 嘴端部 34, 其中主喷嘴筒状部 32定义内部燃气通道 24, 内部燃气通道 24沿所述 轴向延伸, 主喷嘴筒状部 32的燃气入口端与外部燃气输送管道连通, 以接收外 来燃气。 主喷嘴端部 34为封闭端, 以使得燃气通道 24内的燃气只能从燃气出口 2 6喷出。

[0039] 在所示的实施例中, 燃气出口 26贯穿主喷嘴筒状部 32设置, 燃气出口 26的数量 为两个, 两个燃气出口 26分别朝向相邻喷嘴的方向设置, 且设置燃气出口 26的 位置靠近主喷嘴端部 34, 即所述封闭端。

[0040] 喷嘴外壁 22包括喷嘴外壁筒状部 36以及位于喷嘴外壁筒状部 36末端的喷嘴外壁 端部 38, 喷嘴外壁筒状部 36环绕主喷嘴 20且与主喷嘴 20在径向上间隔, 从而在 主喷嘴 20与喷嘴外壁 22之间形成空气通道 28, 空气通道 28与燃气出口 26流体相 通。 在所示的实施例中, 喷嘴外壁端部 38在所述轴向上与主喷嘴端部 34间隔幵 , 因此, 空气通道 28也包括喷嘴外壁端部 38与主喷嘴端部 34之间形成的空间。

[0041] 每个喷嘴 12设有至少一个混合气出口 30, 也即在喷嘴外壁筒状部 36上形成与空 气通道 28流体相通的至少一混合气出口 30。 具体来说, 混合气出口 30贯穿喷嘴 外壁筒状部 36且与燃气出口 26在径向上对应, 以使得从燃气出口 26喷出的燃气 与空气通道 28内的空气混合后从混合气出口 30喷出。

[0042] 在所示的实施例中, 喷嘴外壁筒状部 36上形成的混合气出口 30的数量为两个, 而且两个混合气出口 30分别与两个燃气出口 26在径向上对应, 以使得从两个燃 气出口 26喷出的燃气与空气通道 28内的空气混合后分别从两个混合气出口 30喷 出。

[0043] 每一混合气出口 30定义一混合气喷射方向, 在所示的实施例中, 每个喷嘴 12设 置两个燃气出口 26和两个混合气出口 30, 两个燃气出口 26分别与两个混合气出 口 30在径向上对应, 且两个混合气出口 30定义的混合气喷射方向相反。 本实施 例中, 所述混合气喷射方向大致沿着所述圆周方向。 具体而言, 所述混合气喷 射方向为朝着一相邻喷嘴 12的方向, 因此, 每一喷嘴 12的两个混合气出口 30的 混合气喷射方向分别朝向与该喷嘴 12相邻的两喷嘴的方向。

[0044] 在所示的实施例中, 喷嘴外壁端部 38设有端部通孔 40, 端部通孔 40同吋与空气 通道 28和环形燃烧腔 14流体相通, 因此, 空气通道 28内的空气可从端部通孔 40 流向环形燃烧腔 14内, 以形成空气通道 28内空气的整体流动, 进行壁面 36及端 部 38的冷却。

[0045] 在所示的实施例中, 喷嘴 12形成的燃气出口 26和混合气出口 30均设置为圆形, 且燃气出口 26的孔径小于混合气出口 30的孔径, 这样燃气出口 26形成的燃气射 流可以在通过混合气出口 30吋形成弓 I射空气的作用, 促进通过混合气出口 30的 燃气与空气的混合, 进而促进燃烧及缩短火焰的长度。

[0046] 如上所述, 从混合气出口 30喷射出来的混合气的喷射方向为朝着一相邻 嘴 12 的方向, 当火焰压力较大吋, 从混合气出口 30喷射出来的混合气或者是混合气 产生的火焰可能会直接喷射到相邻的喷嘴 12上, 这样会对喷嘴 12产生较大损害 , 使得喷嘴 12容易损坏。 为了避免这种情况的发生, 为了更为稳妥地解决上述 问题, 本发明对燃烧室进行了进一步地改进, 并提出两种实施方案。

[0047] 实施方案一:

[0048] 如图 5-9所示, 所述燃烧室还包括用于阻止混合气或混合气产 生的火焰直接喷 射到相邻的喷嘴 12上的若干火焰阻挡结构, 具体来说, 每两个相邻的喷嘴 12之 间设置一个火焰阻挡结构。

[0049] 如前所述, 每个喷嘴 12设置两个混合气出口 30, 且两个混合气出口 30定义的混 合气喷射方向相反。 请参考图 5, 任意相邻两喷嘴 12的相对的两混合气出口 30的 混合气喷射方向具有一交点, 所述火焰阻挡结构设置于所述交点处, 以阻挡混 合气出口 30喷射的混合气产生的火焰。

[0050] 所述火焰阻挡结构包括一空心体 42, 空心体 42具有空心体壁部 44以及由空心体 壁部 44形成的内部空腔 46。 空心体 42沿所述轴向方向设置, 空心体 42的一轴向 端部固定在火焰筒 10上, 具体来说是固定在火焰筒 10的固定有喷嘴 12的那一端 壁上。 空心体 42的该轴向端部为幵口结构, 以与外部空气连通, 用于接收火焰 筒 10外部的冷却空气, 进而使得冷却空气充满内部空腔 46。

[0051] 如图 9, 空心体 42的另一轴向端部 48和空心体壁部 44均设有与内部空腔 46流体 相通的若干通孔。 利用这种多孔结构, 空心体 42的内部空腔 46的空气可以通过 空心体壁部 44和轴向端部 48, 保护火焰阻挡结构不被烧毁。 同吋内部空腔 46的 空气还可通过空心体壁部 44和轴向端部 48上的通孔进入环形燃烧腔 14内, 以使 得环形燃烧腔 14内的燃气燃烧更加充分。

[0052] 空心体 42具有面向相邻的喷嘴 12的阻挡面, 所述阻挡面即为火焰与空心体 42接 触的表面, 沿所述圆周方向每一空心体 42的两侧均设置一喷嘴 12, 因此每一空 心体 42具有两个阻挡面。 当其中一喷嘴 12的火焰朝向另一相邻的喷嘴喷射吋, 其火焰喷射到空心体 42的阻挡面上而被阻挡。 由于空心体壁部 44为多孔结构, 空心体内部空腔 46的冷却空气可以穿过空心体壁部 44和轴向端部 48的通孔而在 阻挡面和端部外表面上形成阻隔气膜, 保护空心体 42不被烧毁。 在本实施例中 , 所述阻挡面设计为弧形面, 例如, 将空心体 42设计为空心圆柱体 42。 在其他 实施例中, 空心体 42也可以具有其它形状, 例如椭圆柱体, 长方体, 多面体等 等, 只要能阻挡其中一喷嘴的火焰而不至于喷射到 相邻的一喷嘴即可。

[0053] 请继续参考图 5, 每个喷嘴 12具有两个混合气出口 30, 每个混合气出口 30朝向 一对应的相邻空心体 42喷射混合气, 每个混合气出口 30具有一中心线, 空心圆 柱体 42具有平行于所述轴向的中心线, 每个混合气出口 30的中心线穿过与该混 合气出口 30对应的空心体 42的中心线, 也就是说, 每个空心体 42的中心线位于 相邻两喷嘴 12的相对的两混合气出口 30的混合气喷射方向, 也即其中心线的交 点上。

[0054] 请参考图 8, 在一径向截面中, 所有空心体 42的中心与所有喷嘴 12的中心位于 同一个圆上。 当然, 在其它实施例中, 空心体 42与喷嘴 12在圆周方向上也可以 按照别的方式设置, 不一定设置在同一个圆上。

[0055] 实施方案二:

[0056] 如图 10所示, 例示了环形火焰筒 10的一部分结构, 包括外圈火焰筒 16、 内圈火 焰筒 18、 形成于内圈火焰筒 18与外圈火焰筒 16之间的燃烧腔 14及设置在燃烧腔 1 4内的若干喷嘴。 每个喷嘴设有第一混合气出口和第二混合气出 口, 每一混合气 出口定义一喷射方向。 上述环形火焰筒 10和喷嘴 12的构造可与前述实施例中的 构造相同, 因此在此不再赘述。 [0057] 下面以任意相邻的两个喷嘴为例进行详细说明 。

[0058] 所述任意相邻的两个喷嘴包括第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b, 第一喷嘴 12a包括 第一混合气出口 50和第二混合气出口 52, 第二喷嘴 12b包括第一混合气出口 54和 第二混合气出口 56。 其中第一喷嘴 12a的第一混合气出口 50位于面向第二喷嘴 12b 的一侧, 第二喷嘴 12b的第二混合气出口 56位于面向第一喷嘴 12a的一侧。

[0059] 外圈火焰筒 16设有第一空气流喷射结构 62, 第一空气流喷射结构 62用于喷射朝 向内圈火焰筒 18的第一空气流 66, 第一空气流 66定义一第一空气流方向。 内圈 火焰筒 18设有第二空气流喷射结构 64, 第二空气流喷射结构 64用于喷射朝向外 圈火焰筒 16的第二空气流 68, 第二空气流 68定义一第二空气流方向。

[0060] 在一径向截面中, 第一喷嘴 12a的第一混合气出口 50定义一第一喷射方向 58, 第一喷射方向 58朝向内圈火焰筒 18和外圈火焰筒 16其中之一侧偏离第一喷嘴 12a 和第二喷嘴 12b的中心之间的连线 L。 第二喷嘴 12b的第二混合气出口 56定义一第 二喷射方向 60, 第二喷射方向 60朝向内圈火焰筒 18和外圈火焰筒 16其中另一侧 偏离第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b的中心之间的连线 L。

[0061] 应当理解的是, 上述第一空气流 66的喷射方向即为第一空气流方向, 第二空气 流 68的喷射方向即为第二空气流方向, 混合气流或火焰沿第一喷嘴 12a的第一混 合气出口 50喷出的方向即为第一喷射方向 58, 混合气流或火焰沿第二喷嘴 12b的 第二混合气出口 56喷出的方向即为第二喷射方向 60。

[0062] 第一喷嘴 12a的第一混合气出口 50、 第二喷嘴 12b的第二混合气出口 56、 第一空 气流喷射结构 62和第二空气流喷射结构 64呈四角切圆布置。 换句话说, 沿第一 喷射方向 58喷射的混合气流或火焰、 沿第二喷射方向 60喷射的混合气流或火焰 、 第一空气流 66和第二空气流 68合围呈四角切圆。

[0063] 在如图 10所示的实施例中, 第一喷射方向 58朝向外圈火焰筒 16偏离第一喷嘴 12 a和第二喷嘴 12b的中心之间的连线 L, 第一喷射方向 58偏离第一喷嘴 12a和第二 喷嘴 12b的圆心之间的连线 L的角度为 1°-

15°。 第二喷射方向 60朝向内圈火焰筒 18偏离第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b的圆心 之间的连线 L, 第二喷射方向 60偏离第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b的中心之间的连 线 L的角度为 1°- 15°。 [0064] 应当理解的是, 在其他实施例中, 根据设计需求, 第一喷射方向 58也可以朝向 内圈火焰筒 18偏离第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b的圆心之间的连线 L, 第二喷射方 向 60也可以朝向外圈火焰筒 16偏离第一喷嘴 12a和第二喷嘴 12b的圆心之间的连线 L, 只要能使得沿第一喷射方向 58喷射的混合气流或火焰、 沿第二喷射方向 60喷 射的混合气流或火焰、 第一空气流 66和第二空气流 68合围形成的气流呈四角切 圆即可, 本发明不对此限定。

[0065] 在所示的实施例中, 第一空气流喷射结构 62为设在外圈火焰筒 16上的一个或多 个第一气孔 62, 火焰筒外部的高压空气通过该第一气孔 62而向燃烧腔 14内朝向 内圈火焰筒喷射该第一空气流 66。 类似地, 第二空气流喷射结构 64为设在内圈 火焰筒 18上的一个或多个第二气孔 64, 火焰筒外部的高压空气通过该第二气孔 6 4向燃烧腔 14内朝向外圈火焰筒喷射该第二空气流 68。 此外, 内圈火焰筒 18和外 圈火焰筒 16上设有若干贯穿的冷却孔, 以使得外部空气可经冷却孔进入燃烧腔 1 4内在火焰筒壁面形成气膜, 阻隔高温火焰。

[0066] 本实施例中, 第一气孔 62和第二气孔 64的孔径大于冷却孔的孔径, 其具体数值 根据气动参数设计。

[0067] 所述四角切圆的具体运行原理为: 第一喷嘴 12a的第一混合气出口 50喷出的沿 第一喷射方向 58前进的第一火焰与从第一空气流喷射结构 62喷出的第一空气流 6 6相交, 第一空气流 66可以改变第一火焰的行进方向为第一空气流 向, 由于第 一火焰本身具有一定的沿第一喷射方向 58的行进动量, 因此两股气流相交后沿 一弧形路径行进。 第二喷嘴 12b的第二混合气出口 56喷出的沿第二喷射方向 60前 进的第二火焰与从第二空气流喷射结构 64喷出的第二空气流 68相交, 第二空气 流 68可以改变第二火焰的行进方向为第二空气流 向, 由于第二火焰本身具有 一定的沿第二喷射方向 60的行进动量, 因此两股气流相交后沿另一弧形路径行 进。 两弧形路径合围形成一四角切圆路径, 在第一空气流 66和第二空气流 68的 作用下, 混合后的气流沿该四角切圆路径循环, 相邻喷嘴之间的中间位置形成 旋流, 有效避免混合气出口喷射出来的火焰直接喷射 到相邻的喷嘴 12上。 同吋 , 这种旋流相当于在更短的轴向空间内拉长了火 焰的长度, 因此使得燃烧更充 分, 排放更好, 也使得燃烧室的轴向尺寸可以进一步降低, 最终的燃气轮机也 可以具有更小的轴向尺寸。

[0068] 如图 11-13所示, 为了使得燃气和空气能够更均匀地混合, 喷嘴 12的空气通道 2 8内设置一旋流器 74, 以使得进入空气通道 28内的空气形成旋流, 增大空气流动 强度, 使其能够与燃气快速均匀地混合, 提高燃烧效率, 从而降低氮氧化物的 排放。 在所示的实施例中, 旋流器 74包括设置在主喷嘴筒状部 32的外周面上的 若干叶片 76, 叶片 76的内侧固定连接在主喷嘴筒状部 32的外周面上, 叶片 76的 外侧固定连接至喷嘴外壁筒状部 36的内周面上。 在其它未描述的实施例中, 叶 片也可以只与所述主喷嘴筒状部的外周面和喷 嘴外壁的内周面其中之一固定连 接。

[0069] 应当理解的是, 本实施例中旋流器 74实施为弧形长条形叶片 76, 在其他实施例 中, 旋流器 74也可以实施成其他结构, 只要能使得空气通道内的空气形成旋流 即可。

[0070] 综上所述, 本发明提供了一种燃气轮机燃烧室及其喷嘴, 喷嘴包括主喷嘴及环 绕主喷嘴设置的喷嘴外壁, 主喷嘴形成燃气通道, 喷嘴外壁与主喷嘴在径向上 间隔以在二者之间形成空气通道, 主喷嘴上设置燃气出口, 喷嘴外壁上设置与 燃气出口对应的混合气出口, 使得燃气出口喷出的燃气与空气通道内的空气 混 合后从混合气出口喷出, 每个喷嘴的混合气出口的喷射方向朝向相邻喷 嘴。 本 发明的喷嘴结构设计巧妙, 能更好地混合燃气和空气, 并将混合气喷射入燃烧 室的燃烧腔内进行燃烧, 避免了高温火焰对火焰筒壁的损害。 其次, 在一些实 施例中, 燃烧室内还设置若干火焰阻挡结构, 火焰阻挡结构设置在相邻两喷嘴 之间, 以阻止从喷嘴喷射出的火焰直接喷射到相邻的 喷嘴上对其产生损坏, 延 长燃烧室的使用寿命。 再次, 在一些实施例中, 燃烧室还可在外圈火焰筒和内 圈火焰筒上设置空气流喷射结构, 空气流喷射结构构造成其喷射出的空气流与 相邻两喷嘴的相对的两混合气出口喷射出的火 焰形成四角切圆, 空气流可改变 喷射火焰的行进方向, 进而沿所述四角切圆循环运转, 有效避免喷射火焰对燃 烧室及喷嘴造成损坏, 提高燃烧腔内的燃气燃烧效率。 本发明的燃气轮机燃烧 室结构简单, 构思新颖, 可最大程度降低对燃烧室各元件的损坏, 提高燃烧室 的燃烧效率, 降低生产成本。 本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情 况下可以实施成其它形式。 所公 幵的具体实施例应被视为例示性而不是限制性 的。 因此, 本发明的范围是由所 附的权利要求, 而不是根据之前的这些描述进行确定。 在权利要求的字面意义 及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要 求的范围。