一种适用于双气体燃料的燃烧器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于双气体燃料的燃烧器，包括圆筒形的燃烧室(10)及若干布置在燃烧室(10)顶部用于引入天然气、合成气进入燃烧室的复合烧嘴；所述燃烧室(10)外部有与燃烧室(10)成同心圆排列的承压外壳(12)，二者之间的空间，在侧面形成压缩空气(21)的竖向通道(13)，在顶面形成环形的压缩空气水平通道(15)。本实用新型专利技术利用辅助燃料天然气的燃烧来做为稳燃火源，使得合成气在一个较宽的流量范围(30％‑115％额定流量)内可以比较稳定的燃烧，减少由于燃烧不稳定造成的震动。在电网要求IGCC快速提升/减少负荷，然而由于气化炉负荷变动较慢导致合成气产量无法快速变动时，本实用新型专利技术还可以利用快速增加/减少辅助天然气流量以及切换部分天然气/合成气通道来大幅度快速提升天然气流量的方式快速改变燃气轮机负荷以响应电网的需求。

A burner suitable for double gas fuel

The utility model discloses a burner suitable for double gas fuel, including a cylindrical combustor (10) and a composite burner arranged at the top of the combustion chamber (10) for introducing natural gas and syngas into the combustion chamber; the combustion chamber (10) has a confined shell (12) arranged in a concentric circle with the combustion chamber (10), and between the two. A vertical channel (13) formed on the side surface of compressed air (21), and a circular compressed air horizontal passage (15) is formed on the top surface. The utility model uses the combustion of auxiliary fuel natural gas as a stable ignition source, making the synthetic gas more stable in a wider flow range (30% rated flow rate of 115%), and reducing the vibration caused by the instability of the combustion. When the power grid requires IGCC to quickly lift / reduce the load, the utility model can also rapidly increase the flow of natural gas rapidly by rapidly increasing / reducing auxiliary gas flow and switching part of natural gas / syngas channel due to the slow load change of the gasifier can not change rapidly. Changing the load of gas turbine to respond to the demand of power grid.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于双气体燃料的燃烧器
本技术涉及燃气轮机
，特别涉及一种适用于双气体燃料的燃烧器。
技术介绍
整体煤气化联合循环(IGCC)是一种集成煤气化净化及燃气蒸汽联合循环系统的先进高效环保的发电系统，其有两大部分组成，即煤气化及净化系统，以及燃气蒸汽联合循环系统。煤气化及净化系统利用煤的气化产生以CO和H2为主要组分的合成气并除去其中夹带的H2S，NH3以及粉尘，燃气蒸汽联合循环系统则以上述净化的合成气为燃料产生电力。由于合成气热值较低，且其中含有大量H2，为了避免在燃烧器内部出现自燃和回火现象，采用合成气燃料的燃气轮机通常采用即混即烧的扩散燃烧方式。采用扩散燃烧方式时，合成气、空气从不同管道进入燃烧室内部，容易出现局部混合不均的现象，同时合成气中H2，CO绝热火焰传播速度相差可达数倍，两种作用叠加，导致火焰前锋很难稳定在同一位置，出现火焰的热声耦合震荡现象，表现在燃气轮机燃烧室的震动较大。另外，IGCC系统是一个紧密耦合的系统，体现为煤气化及净化系统生产的合成气全部用于燃气蒸汽联合循环系统，同时燃气蒸汽联合循环系统唯一的燃料为煤气化及净化系统生产的合成气。因此，如果需要提高IGCC系统出力，则必须先提高煤气化系统负荷，再提高燃气蒸汽联合循环系统负荷，如果需要减少IGCC系统出力，则必须先减少煤气化系统负荷，再减少燃气蒸汽联合循环系统负荷，整个流程比较漫长，IGCC系统负荷的调节速率受制于其中调节速率最慢的子系统，即以气化炉为核心设备的煤气化系统。对于采用了液态排渣的气流床气化炉而言，为了保证顺利排渣，负荷的增减一般采用多次小幅度的方式，同时还要密切关注气化工艺参数的变化，导致气化炉负荷变动速率较慢，制约燃气轮机负荷快速调节能力的发挥，进而拖慢IGCC系统整体负荷调节速率。
技术实现思路
针对上述两方面问题，即IGCC系统中采用合成气燃料的燃气轮机燃烧不稳定现象，以及紧密耦合的IGCC系统负荷变动速率较慢的问题；本技术提出一种适用于双气体燃料的燃烧器，该燃气轮机燃烧器同时燃用以CH4为主要组分的天然气和以CO，H2为主要组分的合成气。技术为了达到上述目的，本技术采用的技术方案为:一种适用于双气体燃料的燃烧器，包括圆筒形的燃烧室10及若干布置在燃烧室10顶部用于引入天然气、合成气进入燃烧室的复合烧嘴；所述燃烧室10外部有与燃烧室10成同心圆排列的承压外壳12，二者之间的空间，在侧面形成压缩空气21的竖向通道13，在顶面形成环形的压缩空气水平通道15，燃烧室10的上部壁面设置有隔热材料层14用以保护燃烧室10内壁，燃烧室10下部采用缩口设计，缩口段不设置隔热材料；燃烧室10顶部还均匀布置有大量小孔用于喷射压缩空气21用于冷却燃烧室10顶部区域；所述复合烧嘴主要由主要压缩空气通道41、主要燃料通道42、辅助燃料通道43、辅助压缩空气通道44以及主要压缩空气通道流量测量装置51、辅助压缩空气通道流量测量装置52组成；主要燃料通道42及辅助燃料通道43均为圆柱形，成同心布置，辅助燃料通道43在内，主要燃料通道42在外，两者之间的空隙作为辅助压缩空气通道44；在主要燃料通道42内部布置有若干与辅助压缩空气通道44相切的通道联通辅助压缩空气通道44与环形压缩空气水平通道15；主要压缩空气通道流量测量装置51布置于主要压缩空气通道41入口，辅助压缩空气通道流量测量装置52布置于辅助压缩空气通道44入口，即所述主要燃料通道42内部与辅助压缩空气通道44相连的通道入口；正常工况下，合成气22经主要燃料通道42，天然气23经辅助燃料通道43，压缩空气21分别经主要压缩空气通道41，辅助压缩空气通道44进入燃烧室10。所述主要压缩空气通道41、主要燃料通道42、辅助燃料通道43和辅助压缩空气通道44进入燃烧室10的端部均设置有旋流器，用以增强燃料与空气之间的混合。所述复合烧嘴在燃烧室10顶部布置方式为八个分隔开的复合烧嘴成圆周对称排列。所述合成气22来自IGCC系统中的煤气化及净化系统，天然气23来自天然气储罐或者管道。与现有技术相比，本技术利用从辅助燃料通道43进入燃烧室10的天然气23的燃烧来做为稳燃火源，提供足够的热量以保持合成气22持续燃烧，使得合成气22在一个较宽的流量范围(30％-115％额定流量)内可以比较稳定的燃烧，减少由于燃烧不稳定造成的震动。在电网要求IGCC快速提升/减少负荷，然而由于气化炉负荷变动较慢导致合成气产量无法快速变动时，本技术还可以利用快速增加/减少辅助天然气流量以及切换部分天然气/合成气通道来大幅度快速提升天然气流量的方式快速改变燃气轮机负荷以响应电网的需求。附图说明图1：采用适用于双气体燃料燃烧器的燃气轮机系统结构示意图。图2：复合烧嘴结构示意图。图3：复合烧嘴内部主要燃料通道，辅助压缩空气通道，辅助燃料通道截面示意图。图4：复合烧嘴在燃烧室顶部布置方式示意图。图5：采用适用于双气体燃料燃烧器的燃气轮机的启动过程。图6：采用适用于双气体燃料燃烧器的燃气轮机快速小幅度增加负荷时，燃气轮机负荷，天然气流量以及合成气流量变化趋势。图7：采用适用于双气体燃料燃烧器的燃气轮机快速较大幅度增加负荷时，燃气轮机负荷，天然气流量以及合成气流量变化趋势。图8：采用适用于双气体燃料燃烧器的燃气轮机快速小幅度减少负荷时，燃气轮机负荷，天然气流量以及合成气流量变化趋势。图中：10-燃烧室；11a，11b，11c，11d，11e，11f，11g，11h-复合烧嘴；12-承压外壳；13-竖向通道；14-隔热材料；15-压缩空气水平通道；20-外部空气；21-压缩空气；22-合成气；23-天然气；24-高温高压气体；25-废气；30-压气机；31-轴；32-透平；33-发电机；41-主要压缩空气通道；42-主要燃料通道；43-辅助燃料通道；44-辅助压缩空气通道；51-主要压缩空气通道流量测量装置；52-辅助压缩空气通道流量测量装置；具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细说明：如图1所示，本技术一种适用于双气体燃料的燃烧器，包括圆筒形的燃烧室10及若干布置在燃烧室10顶部用于引入天然气、合成气进入燃烧室的复合烧嘴；所述燃烧室10外部有与燃烧室10成同心圆排列的承压外壳12，二者之间的空间，在侧面形成压缩空气21的竖向通道13，在顶面形成环形的压缩空气水平通道15，燃烧室10的上部壁面设置有隔热材料层14用以保护燃烧室10内壁，燃烧室10下部采用缩口设计，缩口段不设置隔热材料；燃烧室10顶部还均匀布置有大量小孔用于喷射压缩空气21用于冷却燃烧室10顶部区域；如图2和图3所示，所述复合烧嘴主要由主要压缩空气通道41、主要燃料通道42、辅助燃料通道43、辅助压缩空气通道44以及主要压缩空气通道流量测量装置51、辅助压缩空气通道流量测量装置52组成；主要燃料通道42及辅助燃料通道43均为圆柱形，成同心布置，辅助燃料通道43在内，主要燃料通道42在外，两者之间的空隙作为辅助压缩空气通道44；在主要燃料通道42内部布置有若干与辅助压缩空气通道44相切的通道联通辅助压缩空气通道44与环形压缩空气水平通道15；主要压缩空气通道流量测量装置51布置于主要压缩空气通道4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于双气体燃料的燃烧器，其特征在于：包括圆筒形的燃烧室(10)及若干布置在燃烧室(10)顶部用于引入天然气、合成气进入燃烧室的复合烧嘴；所述燃烧室(10)外部有与燃烧室(10)成同心圆排列的承压外壳(12)，二者之间的空间，在侧面形成压缩空气(21)的竖向通道(13)，在顶面形成环形的压缩空气水平通道(15)，燃烧室(10)的上部壁面设置有隔热材料层(14)用以保护燃烧室(10)内壁，燃烧室(10)下部采用缩口设计，缩口段不设置隔热材料；燃烧室(10)顶部还均匀布置有大量小孔用于喷射压缩空气(21)用于冷却燃烧室(10)顶部区域；所述复合烧嘴主要由主要压缩空气通道(41)、主要燃料通道(42)、辅助燃料通道(43)、辅助压缩空气通道(44)以及主要压缩空气通道流量测量装置(51)、辅助压缩空气通道流量测量装置(52)组成；主要燃料通道(42)及辅助燃料通道(43)均为圆柱形，成同心布置，辅助燃料通道(43)在内，主要燃料通道(42)在外，两者之间的空隙作为辅助压缩空气通道(44)；在主要燃料通道(42)内部布置有若干与辅助压缩空气通道(44)相切的通道联通辅助压缩空气通道(44)与环形压缩空气水平通道(15)；主要压缩空气通道流量测量装置(51)布置于主要压缩空气通道(41)入口，辅助压缩空气通道流量测量装置(52)布置于辅助压缩空气通道(44)入口，即所述主要燃料通道(42)内部与辅助压缩空气通道(44)相连的通道入口。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于双气体燃料的燃烧器，其特征在于：包括圆筒形的燃烧室(10)及若干布置在燃烧室(10)顶部用于引入天然气、合成气进入燃烧室的复合烧嘴；所述燃烧室(10)外部有与燃烧室(10)成同心圆排列的承压外壳(12)，二者之间的空间，在侧面形成压缩空气(21)的竖向通道(13)，在顶面形成环形的压缩空气水平通道(15)，燃烧室(10)的上部壁面设置有隔热材料层(14)用以保护燃烧室(10)内壁，燃烧室(10)下部采用缩口设计，缩口段不设置隔热材料；燃烧室(10)顶部还均匀布置有大量小孔用于喷射压缩空气(21)用于冷却燃烧室(10)顶部区域；所述复合烧嘴主要由主要压缩空气通道(41)、主要燃料通道(42)、辅助燃料通道(43)、辅助压缩空气通道(44)以及主要压缩空气通道流量测量装置(51)、辅助压缩空气通道流量测量装置(52)组成；主要燃料通道(42)及辅助燃料通道(43)均为圆柱形，成同心布置，辅助燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，史绍平，闫姝，陈新明，穆延非，刘鑫，秦晔，
申请(专利权)人：中国华能集团公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11