一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴制造技术

技术编号:21828503 阅读:22 留言:0更新日期:2019-08-10 16:34
一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,属于燃气轮机技术领域。解决了现有的燃气轮机预混燃烧室燃烧不稳定、低负荷时NOX污染排放偏高、可调节性差、速度和燃料浓度径向分布不均匀、轴向尺寸要求大,旋流叶片加工困难的问题。本发明专利技术的技术要点:双径向旋流喷嘴的三种管件设置于内旋流组件左侧,并分别与内旋流组件连接;内旋流组件右侧设置有外旋流器组件,内旋流组件与外旋流器组件进气面积与旋流数均不同;内旋流组件与外旋流器组件之间设置有扩散燃烧/冷却组件,在内旋流组件中心设置有中心吹扫件。本发明专利技术装置缩短了预混燃烧喷嘴轴向尺度,细分了预混空间,增加了预混的均匀性,在低负荷时燃烧稳定,并降低燃烧室的污染排放,结构简单。

A Dual Radial Swirl Nozzle for Gas Turbine Dry Low Pollution Combustor

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴
本专利技术涉及一种燃气轮机燃烧喷嘴,具体涉及一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,属于燃气轮机

技术介绍
随着环保要求日益严格,国内外对燃气轮机污染排放越来越严格,特别是对燃气轮机烟气中的NOX排放提出了明确要求,使用天然气作为燃料时,中国国家标准GB13223-2011要求NOX排放浓度≤50mg/Nm3(@15%O2),北京市地方标准DB11/847-2011要求NOX排放浓度≤30mg/Nm3(@15%O2),深圳市地方法规要求NOX排放浓度≤15mg/Nm3(@15%O2),因此,降低NOX污染排放对于燃气轮机而言非常重要。目前,燃气轮机低污染排放主要有两种方式来实现:第一,在燃气轮机燃烧室喷嘴前喷入稀释剂,一般为水或水蒸气,以此来降低燃烧区域温度,降低NOX排放,但是会带来燃烧室、透平叶片结垢,降低机组效率,缩短高温部件寿命等不利影响;第二,采用预混燃烧的方式,一般为轴向结构,燃料气从旋流叶片喷出,然后在混合段进行掺混,再进入燃烧室燃烧,形成稳定的流场和温度场,但是轴向尺寸要求较大,旋流叶片加工困难,另外由于同轴结构的原因,速度和燃料浓度径向分布不易均匀,且中心一般要布置扩散燃料喷嘴,低负荷时NOX污染物生成较高。特别是中小型、微型燃气轮机应用中,结构尺寸也是非常重要的参数,轴向预混结构需要较长的混合段来保证混合的均匀性,或通过非常多的微型喷嘴结构来保证混合的均匀性,应用较为困难,成本较高。现有技术中:申请人为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,申请号为CM01620737569.0,专利技术创造名称为一种燃气轮机干式低污染燃烧室用单元二分旋流预混燃烧喷嘴的专利技术专利申请就存在如上问题。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述,以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分,也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此,为了克服现有的燃气轮机预混燃烧室燃烧不稳定、低负荷时NOX污染排放偏高、可调节性差、速度和燃料浓度径向分布不均匀、轴向尺寸要求大,旋流叶片加工困难的问题,本专利技术提供了一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴。本专利技术缩短了预混燃烧喷嘴轴向尺度,细分了预混空间,增加了预混的均匀性,提高了燃气轮机燃烧室负荷调节灵活性,在低负荷时燃烧稳定,并降低燃烧室的污染排放,结构简单,故障概率小;本专利技术适用于燃气轮机燃烧室。本专利技术的一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,包括外旋流器组件、内旋流器组件、扩散燃烧/冷却组件、中心吹扫组件、第一管件、第二管件、第三管件;第一管件、第二管件和第三管件设置于内旋流器组件左侧,并分别与内旋流器组件连接;内旋流器组件右侧设置有外旋流器组件,内旋流器组件与外旋流器组件进气面积与旋流数均不同;内旋流器组件与外旋流器组件之间设置有扩散燃烧/冷却组件,在内旋流器组件中心设置有中心吹扫组件。进一步地:所述外旋流器组件包括旋流器本体、外旋流叶片外夹持、混合段外壳体、燃料腔壳体和预混段内壳体;旋流器本体包含N支外旋流叶片,N支外旋流叶片围绕旋流器本体中心线周向等距均匀设置;N支外旋流叶片将外旋流叶片外夹持和旋流器本体之间形成的径向流道分割成为N个径向第一压缩空气与燃料混合通道;混合段外壳体和预混段内壳体之间形成轴向环形第一压缩空气与燃料混合通道;N个径向第一压缩空气与燃料混合通道和轴向第一压缩空气与燃料混合通道光滑顺畅连通;燃料腔壳体与旋流器本体之间形成第一外预混燃料腔;外旋流叶片内设置有沿叶片长度方向的外预混燃料通道;外预混燃料通道外部出口为设置于外旋流叶片内侧的燃料喷射孔,外预混燃料通道与第一外预混燃料腔连通;所述内旋流器组件包括旋流器本体、内旋流块外夹持和燃料腔壳体;旋流器本体包含M个内旋流块,M个内旋流块围绕旋流器本体中心线周向等距均匀设置,M个内旋流块将旋流器本体的径向流道分割成为M个径向第二压缩空气与燃料混合通道;喇叭体和中心吹扫接头、中心吹扫喷嘴构成轴向环形第二压缩空气与燃料混合通道;M个径向第二压缩空气与燃料混合通道和轴向环形第二压缩空气与燃料混合通道光滑顺畅连通;燃料腔壳体与旋流器本体之间形成内预混燃料腔;内旋流块内设置有沿叶片长度方向的内预混燃料通道,内预混燃料通道与内预混燃料腔连通,内预混燃料腔与第二管件连通,内预混燃料通道外部出口为设置于内旋流块内侧的燃料喷射孔,内预混燃料通过第二管件输送至燃料喷射孔;内旋流块内还设置有沿叶片长度方向的外预混燃料通道,外预混燃料通道与第一外预混燃料腔连通,外预混燃料通道与第二外预混燃料腔连通,第二外预混燃料腔与第一管件连通,外预混燃料通过第一管件输送至燃料喷射孔;所述扩散燃烧/冷却组件包括旋流器本体、第三管件、预混段内壳体和喇叭体;第三管件为Q根,第三管件与第一扩散燃料腔连通,通过多个孔均匀孔第一扩散燃料腔与第二扩散燃料腔连通,第二扩散燃料腔的出口为P个扩散燃料喷射孔,P个扩散燃料喷射孔围绕喇叭体中心线周向均匀设置,因此,扩散燃料可以通过第三管件输送至扩散燃料喷射孔;所述旋流器本体为外旋流器组件、内旋流器组件、扩散燃烧/冷却组件,三者共用部件。进一步地:所述中心吹扫组件包括中心吹扫接头和中心吹扫喷嘴;吹扫空气由压缩空气自由分配,通过内旋流块外夹持中心的孔,经过中心吹扫接头内部的锥形腔,到达中心吹扫喷嘴内,经中心吹扫喷嘴表面的孔吹出至火焰筒内部。进一步地:一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,还包括端盖、外预混燃料接头、内预混燃料接头和扩散燃料接头;所述端盖包括端盖本体和环腔盖板,端盖本体和环腔盖板形成扩散燃料环腔,第三管件包括Q根连接管,相应的进口管接头与出口管接头;Q根连接管通过出口管接头与扩散燃料环腔连通,扩散燃料接头和扩散燃料环腔连通,扩散燃料通过扩散燃料接头输送至扩散燃料喷射孔;外预混燃料接头通过端盖本体与第一管件连通,外预混燃料通过外预混接头输送至燃料喷射孔;内预混燃料接头通过端盖本体与第二管件连通,内预混燃料通过内预混接头输送至燃料喷射孔。有益效果:本专利技术的一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,该喷嘴的优点在于采用了双径向旋流,在保证足够长的预混距离的情况下,喷嘴的轴向尺度L1比轴向旋流缩短了约50%;采用了内、外旋流预混结构,细化了混合尺度,增强了燃料与压缩空气混合的均匀性;常用预混喷嘴一般将扩散燃烧或值班燃烧放在中心位置,而此位置一般为回流区端部和预混火焰根部,非常容易产生极高温区,导致低负荷时NOX污染排放较高(现有技术中,申请人为沈阳航空航天大学,申请号为CM01510270803.3,专利技术创造名称为航空燃气轮机LNG/航空煤油双燃料燃烧室的专利技术专利申请就存在如上问题),而本专利技术涉及的干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴将扩散燃烧设置在内、外旋流预混之间,既能够起到稳定火焰的作用,又较好地避免了此情况的发生;此外,本专利技术涉及的干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴的旋流叶片与旋流块加工难度较低,结构简单,易于加工。附图说明图1为本专利技术所述一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,其特征在于:包括外旋流器组件(1)、内旋流器组件(2)、扩散燃烧/冷却组件(3)、中心吹扫组件(4)、第一管件(6)、第二管件(7)、第三管件(8);第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)设置于内旋流器组件(2)左侧,并分别与内旋流器组件(2)连接;内旋流器组件(2)右侧设置有外旋流器组件(1),内旋流器组件(2)与外旋流器组件(1)进气面积与旋流数均不同;内旋流器组件(2)与外旋流器组件(1)之间设置有扩散燃烧/冷却组件(3),在内旋流器组件(2)中心设置有中心吹扫组件(4)。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,其特征在于:包括外旋流器组件(1)、内旋流器组件(2)、扩散燃烧/冷却组件(3)、中心吹扫组件(4)、第一管件(6)、第二管件(7)、第三管件(8);第一管件(6)、第二管件(7)和第三管件(8)设置于内旋流器组件(2)左侧,并分别与内旋流器组件(2)连接;内旋流器组件(2)右侧设置有外旋流器组件(1),内旋流器组件(2)与外旋流器组件(1)进气面积与旋流数均不同;内旋流器组件(2)与外旋流器组件(1)之间设置有扩散燃烧/冷却组件(3),在内旋流器组件(2)中心设置有中心吹扫组件(4)。2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机用干式低污染燃烧室双径向旋流喷嘴,其特征在于:所述外旋流器组件(1)包括旋流器本体(1-42)、外旋流叶片外夹持(1-43)、混合段外壳体(1-44)、燃料腔壳体(1-41)和预混段内壳体(1-45);旋流器本体(1-42)包含N支外旋流叶片(1-1),N支外旋流叶片(1-1)围绕旋流器本体(1-42)中心线周向等距均匀设置;N支外旋流叶片(1-1)将外旋流叶片外夹持(1-43)和旋流器本体(1-42)之间形成的径向流道分割成为N个径向第一压缩空气与燃料混合通道(1-4);混合段外壳体(1-44)和预混段内壳体(1-45)之间形成轴向环形第一压缩空气与燃料混合通道(1-5);N个径向第一压缩空气与燃料混合通道(1-4)和轴向第一压缩空气与燃料混合通道(1-5)光滑顺畅连通;燃料腔壳体(1-41)与旋流器本体(1-42)之间形成第一外预混燃料腔(1-6);外旋流叶片(1-1)内设置有沿叶片长度方向的外预混燃料通道(1-2);外预混燃料通道(1-2)外部出口为设置于外旋流叶片(1-1)内侧的燃料喷射孔(1-3),外预混燃料通道(1-2)与第一外预混燃料腔(1-6)连通;所述内旋流器组件(2)包括旋流器本体(1-42)、内旋流块外夹持(2-10)和燃料腔壳体(2-11);旋流器本体(1-42)包含M个内旋流块(2-1),M个内旋流块(2-1)围绕旋流器本体(1-42)中心线周向等距均匀设置,M个内旋流块(2-1)将旋流器本体(1-42)的径向流道分割成为M个径向第二压缩空气与燃料混合通道(2-4);喇叭体(3-1)和中心吹扫接头(4-1)、中心吹扫喷嘴(4-2)构成轴向环形第二压缩空气与燃料混合通道(2-5);M个径向第二压缩空气与燃料混合通道(2-4)和轴向环形第二压缩空气与燃料混合通道(2-5)光滑顺畅连通;燃料腔壳体(2-11)与旋流器本体(1-42)之间形成内预混燃料腔(2-6);内旋流块(2-1)内设置有沿叶片长度方向的内预混燃料通道(2-2),内预混燃料通道(2-2)...

【专利技术属性】
技术研发人员:王辉邵志伟李衎冯永志陈洪港孙中伟陈奕嘉孙涛丁继伟
申请(专利权)人:哈尔滨电气股份有限公司
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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