预混微混喷管和燃烧器的制作方法

本申请涉及燃气轮机低排放燃烧，尤其涉及一种预混微混喷管和燃烧器。

背景技术：

1、预混微混燃烧技术结合了预混和微混的特点，在燃烧器中可实现燃料和空气的预混合，并通过小尺度(毫米级)喷管缩小预混尺度，改善预混均匀性，进而提高燃烧效率，降低污染物排放。

2、相关技术中，预混微混燃烧器采用圆形管道作为预混通道，通过倾斜管道或加装旋流器来产生旋流，空气和燃气以横向射流或同轴射流的方式进入圆形管道中进行混合，其中，横向射流混合方式能够在圆形管道流场中形成局部湍流和旋涡结构，有利于空气和燃料的快速混合，但是该方式的混合程度在径向上较弱，容易形成局部混合不均匀区域，而同轴射流混合方式能够实现较均匀的混合效果，但是空气和燃气的混合过程主要发生在相间边界层区域，故混合效率较低、时间较长。因此，基于圆形管道的横向射流和同轴射流混合方式均存在缺陷，在燃料和空气的混合效果方面具有一定局限性。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明一方面的实施例提出一种预混微混喷管，该预混微混喷管能够实现空气或燃料在管体径向上的多点喷射，增大燃料和空气的接触面积，使得两者在径向上的掺混性能更好，以提高燃烧效率，并降低污染物排放。

3、本发明另一方面的实施例提出一种预混微混燃烧器。

4、根据本发明实施例的一种预混微混喷管，包括管体，所述管体设有喷孔和沿第一方向延伸的混合流道，所述混合流道具有沿所述第一方向相对的进口和出口，所述喷孔和所述进口中的一者用于通入空气，另一者用于通入燃料，所述喷孔在所述第一方向上位于所述进口和所述出口之间；

5、所述喷孔有多个并沿所述混合流道的周向间隔排布，所述喷孔均具有相对布置的第一端和第二端，所述喷孔的第一端成型于所述管体的周壁上，所述喷孔的第二端与所述混合流道连通，部分所述喷孔的第二端相较于其余所述喷孔的第二端更邻近所述混合流道的中轴线。

6、根据本发明实施例的预混微混喷管，由混合流道上沿第一方向相对布置的进口和出口，使得空气或燃料能够以轴向射流方式进入混合流道，而混合流道的周向上布设的喷孔，则可将燃料或空气以横向射流方式喷入混合流道，并与轴向射流介质在混合流道内快速混合，实现了空气和燃料的掺混，同时因多个喷孔中部分喷孔的第二端相较于其余喷孔的第二端更邻近混合流道的中轴线，也即在混合流道的同一横截面位置处，多个喷孔的第二端分布于混合流道不同直径的同心圆上，故在预混微混喷管的径向上形成了多点喷射，更有利于燃料和空气的混合，相较于相关技术，本申请能够改善横向射流混合方式下，在同径向点位喷射混合效果较差的问题，通过空气或燃料在管体径向上的多点喷射，增大燃料和空气的接触面积，使得两者在径向上的掺混性能更好，以提高燃烧效率，并降低污染物排放。

7、在一些实施例中，所述喷孔至少有一排且沿所述第一方向间隔排布，至少一排所述喷孔中，部分所述喷孔的第二端相较于其余所述喷孔的第二端更邻近所述混合流道的中轴线，其余排所有所述喷孔的第二端至所述混合流道的中轴线的距离均相等。

8、在一些实施例中，所述预混微混喷管还包括沿所述第一方向延伸的多个凸棱，多个所述凸棱沿所述管体的周向间隔排布在所述管体的内周壁上并与所述管体的内周壁共同构造出所述混合流道。

9、在一些实施例中，任意相邻两个所述凸棱间的间距相等，所述凸棱的横截面的外轮廓包括首尾衔接的第一弧段和第二弧段，或者，所述凸棱的横截面的外轮廓为多边形。

10、在一些实施例中，所述混合流道包括沿所述第一方向依次连通的第一段和第二段，所述进口和所述喷孔的第二端均形成在所述第一段上，所述出口形成在所述第二段上，所述凸棱位于所述第一段上，所述第一段的横截面积沿从所述进口朝向所述出口的方向逐渐减小。

11、在一些实施例中，所述第二段包括颈缩部和尾部，所述第一段、所述颈缩部和所述尾部沿所述第一方向依次排布且平滑连接，所述出口形成在所述尾部，所述颈缩部的横截面积沿从所述进口朝向所述出口的方向先逐渐减小后逐渐增大，所述颈缩部的最小横截面积小于所述第一段的最小横截面积。

12、在一些实施例中，所述尾部的横截面积沿从所述进口朝向所述出口的方向不变，所述尾部的横截面的轮廓线可为圆形。

13、在一些实施例中，所述凸棱具有沿从所述管体的外周壁朝向内周壁的方向相对的第一壁面和第二壁面，所述第一壁面与所述管体的内周壁相连，所述第一壁面和所述第二壁面之间的间距沿从所述进口朝向所述出口的方向逐渐减小，邻近所述第二段的所述第二壁面与相应位置处的所述管体的内周壁相平齐。

14、在一些实施例中，所述混合流道的所述第一段沿所述第一方向螺旋延伸。

15、在一些实施例中，所述管体的外周壁与所述混合流道的结构相同。

16、在一些实施例中，所述预混微混喷管采用增材制造工艺成型。

17、根据本发明实施例的一种预混微混燃烧器，包括壳体、供给管和预混微混喷管。

18、其中，所述壳体具有容置腔，所述供给管与所述容置腔连通并用于供给空气或燃料；

19、其中，所述预混微混喷管为上述任一实施例所述的预混微混喷管，所述预混微混喷管安装在所述壳体上且其至少部分位于所述容置腔，所述预混微混喷管的喷孔与所述容置腔连通。

20、根据本发明实施例的预混微混燃烧器，通过采用能够实现空气或燃料在管体径向上形成多点喷射的预混微混喷管，使得预混微混燃烧器具有良好的预混性能，燃烧效率高，且降低了污染物的排放。

21、在一些实施例中，所述预混微混喷管有多个并阵列排布。

22、在一些实施例中，在垂直所述壳体的高度方向的投影面上，所述供给管与所述壳体的连接处，所述供给管的投影的中轴线与所述壳体的内周壁的投影相切，所述壳体的高度方向与第一方向相一致。

23、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种预混微混喷管，其特征在于，包括管体，所述管体设有喷孔和沿第一方向延伸的混合流道，所述混合流道具有沿所述第一方向相对的进口和出口，所述喷孔和所述进口中的一者用于通入空气，另一者用于通入燃料，所述喷孔在所述第一方向上位于所述进口和所述出口之间；

2.根据权利要求1所述的预混微混喷管，其特征在于，所述喷孔至少有一排且沿所述第一方向间隔排布，至少一排所述喷孔中，部分所述喷孔的第二端相较于其余所述喷孔的第二端更邻近所述混合流道的中轴线，其余排所有所述喷孔的第二端至所述混合流道的中轴线的距离均相等。

3.根据权利要求1所述的预混微混喷管，其特征在于，所述预混微混喷管还包括沿所述第一方向延伸的多个凸棱，多个所述凸棱沿所述管体的周向间隔排布在所述管体的内周壁上并与所述管体的内周壁共同构造出所述混合流道；

4.根据权利要求3所述的预混微混喷管，其特征在于，所述混合流道包括沿所述第一方向依次连通的第一段和第二段，所述进口和所述喷孔的第二端均形成在所述第一段上，所述出口形成在所述第二段上，所述凸棱位于所述第一段上，所述第一段的横截面积沿从所述进口朝向所述出口的方向逐渐减小。

5.根据权利要求3所述的预混微混喷管，其特征在于，所述第二段包括颈缩部和尾部，所述第一段、所述颈缩部和所述尾部沿所述第一方向依次排布且平滑连接，所述出口形成在所述尾部，所述颈缩部的横截面积沿从所述进口朝向所述出口的方向先逐渐减小后逐渐增大，所述颈缩部的最小横截面积小于所述第一段的最小横截面积；

6.根据权利要求4所述的预混微混喷管，其特征在于，所述凸棱具有沿从所述管体的外周壁朝向内周壁的方向相对的第一壁面和第二壁面，所述第一壁面与所述管体的内周壁相连，所述第一壁面和所述第二壁面之间的间距沿从所述进口朝向所述出口的方向逐渐减小，邻近所述第二段的所述第二壁面与相应位置处的所述管体的内周壁相平齐。

7.根据权利要求4所述的预混微混喷管，其特征在于，所述混合流道的所述第一段沿所述第一方向螺旋延伸。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的预混微混喷管，其特征在于，所述预混微混喷管采用增材制造工艺成型。

9.一种预混微混燃烧器，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的预混微混燃烧器，其特征在于，所述预混微混喷管有多个并阵列排布。

技术总结本申请提供一种预混微混喷管和燃烧器，涉及燃气轮机低排放燃烧技术领域，包括管体，管体设有喷孔和沿第一方向延伸的混合流道，混合流道具有沿第一方向相对的进口和出口，喷孔和进口中的一者用于通入空气，另一者用于通入燃料，喷孔在第一方向上位于进口和出口之间；喷孔有多个并沿混合流道的周向间隔排布，喷孔均具有相对布置的第一端和第二端，喷孔的第一端成型于管体的周壁上，喷孔的第二端与混合流道连通，部分喷孔的第二端相较于其余喷孔的第二端更邻近混合流道的中轴线。本申请能够实现空气或燃料在管体径向上的多点喷射，增大燃料和空气的接触面积，使得两者在径向上的掺混性能更好，以提高燃烧效率，并降低污染物排放。技术研发人员：段冬霞,葛冰,李珊珊,刘怡,刘睿煊,裴凡淇,贾世琦,史挺受保护的技术使用者：中国联合重型燃气轮机技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19