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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107543202A(43)申请公布日2018.01.05(21)申请号201710609255.1(22)申请日2017.07.25(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人索建秦孙付军梁红侠黎明李乐于涵(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.F23R3/14(2006.01)F23R3/28(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构(57)摘要本发明涉及一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,首先是中心旋流空气与中心天然气混合、外壁非旋空气与外壁天然气混合,然后旋流空气、非旋空气、中心天然气、外壁天然气在天然气-空气混合腔中进一步混合,能提高天然气-空气的混合均匀度,能够避免热点出现,有效降低氮氧化物的生成;中心旋流和外壁非旋流相结合的供气方式能降低头部出口气流的旋流强度,降低出现振荡燃烧的风险;中心天然气和外壁天然气相结合的方式,既能改善NOx-CO比例,也能帮助火焰稳定;头部出口收敛段能提高天然气-空气混合气流的速度,有效地防止回火的发生;旋流器外壁上的切向进气小孔能降低头部结构内部发生自燃的风险。CN107543202ACN107543202A权利要求书1/1页1.一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,包括旋流器;其特征在于还包括天然气集气环(7);所述旋流器中心的旋流器内壁(5)通孔为中心天然气进口(2),由旋流器叶片(4)形成中心旋流空气进口(3),旋流空气进口的另一端设有中心天然气喷射凸台(20),凸台上设有中心天然气喷口(13),凸台两侧设有旋流器出口挡板(12);与旋流器叶片(4)相邻的空腔为空气-天然气混合腔(16),空腔的出口为混合气体出口(18),出口两端的内壁为出口收敛段(15),旋流器外壁(6)与混合腔相应的部位,沿周向设有多个外壁天然气喷口(10)和外壁非旋流空气进口(8),以及多排沿周向均布的外壁切向进气孔(14);中空的天然气集气环(7)固定于旋流器外壁(6)叶片(4)的一端,上平面设有外壁天然气进口(1),下平面的多个孔通过外壁天然气管(9)和旋流器外壁(6)的外壁天然气喷口(10)与空气-天然气混合腔(16)连通;所述外壁天然气喷口(10)位于助混合非旋流空气进口(11)内侧,两者同心;工作时,从中心天然气喷孔(13)喷出的天然气与中心旋流空气先混合、外壁天然气喷孔(10)喷出的天然气与外壁非旋空气先混合,然后所有天然气-空气混合物在天然气-空气混合腔(16)中进一步混合,提高天然气-空气混合均匀度。2.根据权利要求1所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述的外壁天然气喷口(10)位于旋流器下游2-5mm处,且与外壁环形空气出口收敛段(17)进口平齐。3.根据权利要求1或2所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:外壁天然气管(9)与外壁天然气喷口(10)个数为5-20。4.根据权利要求1或2或3所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述外壁天然气喷口(10)直径为2-5mm。5.根据权利要求1所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述中心天然气喷孔(13)喷射方向与旋流器出口挡板(12)平行,且其与整个结构中心线夹角δ为40°-50°。6.根据权利要求1或5所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述中心天然气喷孔(13)个数为5-10个,直径为1-3mm。7.根据权利要求1或5所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述的旋流器叶片(4)个数为6-20个,角度为30°-60°。8.根据权利要求1所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述的外壁非旋流空气进口(8)直径和外壁天然气的助混合非旋流空气进口(11)直径均为5-12mm,且两者沿旋流器外壁(6)周向相间分布,数目为5-20个。9.根据权利要求1所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述的外壁切向进气孔(14)叉排分布于空气-天然气混合腔(16)的外壁,能有效地避免自燃。10.根据权利要求1所述燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,其特征在于:所述的头部出口收敛段(15)与水平线夹角α为40°-50°。2CN107543202A说明书1/4页一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构技术领域[0001]本发明属于燃气轮机燃烧室头部结构,涉及一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构,具体是一种以天然气为燃料的低污染燃烧室的贫燃预混单旋流头部方案。背景技术[0002]近年来,随着雾霾、全球气温变暖等环境问题的日益