发电系统及其启停燃烧装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发电系统及其启停燃烧装置，启停燃烧装置(100)包括旋流集气筒(1)，其筒周壁上开设有沿周向间隔分布的多个旋流进气口(101)，旋流进气口设置为使得流入的电极尾气气流能够在旋流筒腔(A)内形成贴合筒周壁的内壁面的旋流状；以及燃烧器，燃烧器的燃烧烟气出口(B)位于旋流筒腔的底端中心部。发电系统包括呈堆塔结构并围绕布置在启停燃烧装置的周侧的发电模块(200)和阴极换热器(300)，发电模块的阴极进气管(201)与启停燃烧装置排出的混合烟气在阴极换热器中形成热交换。本发明专利技术解决了合成气发电系统中燃气启动停车过程中能量优化利用、安全和稳定性问题。安全和稳定性问题。安全和稳定性问题。

【技术实现步骤摘要】
发电系统及其启停燃烧装置


[0001]本专利技术属于燃气发电
，具体地，涉及一种发电系统及其启停燃烧器。

技术介绍

[0002]现有的大功率燃气发电SOFC系统中，启动燃烧和尾气处理功能部分一般为同一燃烧器装置。启动过程中，天然气进入燃烧器，燃烧烟气经过辐射器混入阴极尾气气流中，进一步与重整器、阴极换热器等换热，以实现热量的充分利用。具体地，燃烧器通常置于热箱的外侧底部，采用合成气作为燃料，扩散燃烧方式，烟气流量大，温度高。烟气直接混入阴极尾气气流，而后进入阴极换热器，通过阴极换热器加热并提升阴极进气气流的温度，以此完成整个系统的启动过程，关停过程遵循其逆过程。
[0003]对于合成气IGFC系统，其启停燃烧器需要以合成气作为燃料，燃料富氢，相较于天然气，火焰传播速率快，易形成回火。合成气热值低，相同热负荷条件下，烟气流量大，烟气直接注入阴极排气尾部，易造成系统背压波动，可能造成电堆系统超压或者燃烧烟气无法正常排出等问题。由于现有设计中燃烧器烟气与换热器之间气体没有混合机构，混合充分性无法保证。在异常状态下，如燃烧器损坏或者调节失效，燃烧器出口温度异常升高或超压条件下，缺乏应急降温、排压措施。
[0004]此外，相较于天然气燃烧器可选择预混和非预混等多种燃烧方式，合成气燃烧器更适合扩散燃烧的燃烧方式，以确保安全性。由于合成气系统缺少重整器等吸热原件，且采用扩散燃烧方式，燃烧火焰和烟气可能存在的局部高温点；如果与电堆阴极尾气混合不够充分，可能造成模块局部温度过高，造成损坏或缩短使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种发电系统及其启停燃烧装置，可有效促进烟气混合，系统背压波动小，燃烧和烟气流动更顺畅、部件使用寿命更长，发电系统的结构更紧凑，系统热效率得以有效提升。
[0006]为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种发电系统的启停燃烧装置，所述启停燃烧装置包括：
[0007]旋流集气筒，包括筒周壁和所述筒周壁围绕限定的旋流筒腔，所述筒周壁上开设有沿周向间隔分布的多个旋流进气口，所述旋流进气口设置为使得流入的电极尾气气流能够在所述旋流筒腔内形成贴合所述筒周壁的内壁面的旋流状；以及
[0008]燃烧器，所述燃烧器的燃烧烟气出口位于所述旋流筒腔的底端中心部。
[0009]在一些实施方式中，所述旋流进气口形成为贯穿所述筒周壁并沿轴向延伸的轴向凹槽，所述旋流进气口处设有旋流导流件。
[0010]在一些实施方式中，所述旋流进气口为冲压成型口，所述旋流导流件为与所述冲压成型口的侧边壁相连的冲压余留裙边。
[0011]在一些实施方式中，所述启停燃烧装置包括混合烟气出口管，所述混合烟气出口
管连接于所述旋流筒腔的顶端中心部。
[0012]在一些实施方式中，所述混合烟气出口管上连接有用于输入空气或用于泄压的空气调节管。
[0013]进一步地，所述空气调节管可穿过所述混合烟气出口管并朝向所述燃烧烟气出口向下伸入所述旋流筒腔中。
[0014]在一些实施方式中，所述燃烧器包括：
[0015]燃烧器外壳体；
[0016]火焰筒，内置于所述燃气外壳体中，所述火焰筒的顶端开口形成为所述燃烧烟气出口；
[0017]燃烧座，设置在所述火焰筒的筒腔底部；以及
[0018]进气管组件，用于朝向所述燃烧座通入燃烧气体。
[0019]在一些实施方式中，所述燃烧器外壳体与所述火焰筒之间限定有环腔状的空气流通腔，所述燃烧器外壳体的底壁设有作为所述空气流通腔的入口的空气流入孔，所述火焰筒设有作为所述空气流通腔的出口的空气过孔；
[0020]其中，所述燃烧器还包括嵌套在所述燃烧器外壳体与所述火焰筒之间的导流筒，所述导流筒的底端与所述燃烧器外壳体的底壁相连且顶端与所述燃烧器外壳体的顶壁间隔设置，使得在所述空气流通腔中分隔出从所述空气流入孔流向所述空气过孔的空气折流流道。
[0021]在一些实施方式中，所述火焰筒的底部设有空气布气板，所述空气布气板用于将所述火焰筒的筒腔分隔为上部的火焰筒燃烧腔和下部的燃烧座容纳腔，所述空气过孔包括设置在所述燃烧座容纳腔的周壁上的第一空气过孔和设置在所述火焰筒燃烧腔的周壁上的第二空气过孔；
[0022]其中，从所述第一空气过孔流入所述燃烧座容纳腔的空气气流的一部分流向所述燃烧座以形成一次空气，另一部分通过所述空气布气板上的布风孔形成二次空气，从所述第二空气过孔流入所述火焰筒燃烧腔的空气气流形成三次空气。
[0023]在一些实施方式中，所述空气过孔还包括间隔分布于所述火焰筒的周壁上的多个气膜冷却孔。
[0024]进一步地，所述火焰筒的周壁上可设置有沿轴向依次间隔设置的多个气膜冷却孔环，各个所述气膜冷却孔环包括沿周向间隔布置呈环状的多个所述气膜冷却孔。
[0025]更进一步地，所述火焰筒的内周壁上可设有与所述气膜冷却孔环对应的遮挡导流环条，所述遮挡导流环条径向向内地间隔开所述气膜冷却孔并形成朝向上方开口的气膜成型环槽。
[0026]在一些实施方式中，所述燃烧座包括：
[0027]燃烧底座，内设燃气分布腔；
[0028]内环座，安装在所述燃烧底座的上方，所述内环座的顶面设有与所述燃气分布腔连通且呈环形分布的多个燃气分布孔；和
[0029]外环座，与所述内环座嵌套地安装在所述燃烧底座的上方，所述外环座设有沿周向间隔分布的多个周壁空气通孔，所述外环座与所述内环座之间形成有空气流通环腔。
[0030]进一步地，所述燃烧座可包括：
[0031]稳焰扩张器，呈向上扩口的锥筒状并环绕所述内环座地安装在所述外环座的上方；
[0032]其中，依次通过所述周壁空气通孔和所述空气流通环腔的空气气流与通过所述燃气分布孔的燃气气流在所述稳焰扩张器内产生混合燃烧。
[0033]在一些实施方式中，所述周壁空气通孔和所述燃气分布孔均为用于形成同向旋流的旋流孔，所述旋流孔的孔轴线与水平面之间具有水平夹角且所述孔轴线朝向同一周向侧偏斜。
[0034]在一些实施方式中，所述燃烧器包括：
[0035]空气分布器，连接于所述燃烧器外壳体的底端并内设空气分布腔，所述空气分布腔通过贯穿顶壁的所述空气流入孔与所述空气流通腔连通。
[0036]在一些实施方式中，所述进气管组件包括嵌套管状的空气接口管和燃气接口管，所述燃气接口管穿过所述空气分布器伸入所述燃烧座中，所述空气接口管从所述空气流通腔的底壁伸出并套设在所述燃气接口管外。
[0037]在一些实施方式中，所述燃烧器外壳体包括：
[0038]燃烧器上外壳，与所述火焰筒同轴设置并伸入所述旋流筒腔的底部，所述火焰筒的顶端贯穿安装于所述燃烧器上外壳的顶壁上；和
[0039]燃烧器下外壳，所述燃烧器下外壳的顶端分别与所述旋流集气筒的底端和所述燃烧器上外壳的底端相连。
[0040]根据本专利技术的另一方面，提供了一种发电系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述启停燃烧装置(100)包括：旋流集气筒(1)，包括筒周壁和所述筒周壁围绕限定的旋流筒腔(A)，所述筒周壁上开设有沿周向间隔分布的多个旋流进气口(101)，所述旋流进气口(101)设置为使得流入的电极尾气气流能够在所述旋流筒腔(A)内形成贴合所述筒周壁的内壁面的旋流状；以及燃烧器，所述燃烧器的燃烧烟气出口(B)位于所述旋流筒腔(A)的底端中心部。2.根据权利要求1所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述旋流进气口(101)形成为贯穿所述筒周壁并沿轴向延伸的轴向凹槽，所述旋流进气口(101)处设有旋流导流件(102)。3.根据权利要求2所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述旋流进气口(101)为冲压成型口，所述旋流导流件(102)为与所述冲压成型口的侧边壁相连的冲压余留裙边。4.根据权利要求1所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述启停燃烧装置(100)包括混合烟气出口管(2)，所述混合烟气出口管(2)连接于所述旋流筒腔(A)的顶端中心部。5.根据权利要求4所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述混合烟气出口管(2)上连接有用于输入空气或用于泄压的空气调节管(3)。6.根据权利要求5所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述空气调节管(3)穿过所述混合烟气出口管(2)并朝向所述燃烧烟气出口(B)向下伸入所述旋流筒腔(A)中。7.根据权利要求1～6中任意一项所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器包括：燃烧器外壳体；火焰筒(8)，内置于所述燃气外壳体中，所述火焰筒(8)的顶端开口形成为所述燃烧烟气出口(B)；燃烧座，设置在所述火焰筒(8)的筒腔底部；以及进气管组件，用于朝向所述燃烧座通入燃烧气体。8.根据权利要求7所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述燃烧器外壳体与所述火焰筒(8)之间限定有环腔状的空气流通腔(C)，所述燃烧器外壳体的底壁设有作为所述空气流通腔(C)的入口的空气流入孔(61)，所述火焰筒(8)设有作为所述空气流通腔(C)的出口的空气过孔；其中，所述燃烧器还包括嵌套在所述燃烧器外壳体与所述火焰筒(8)之间的导流筒(7)，所述导流筒(7)的底端与所述燃烧器外壳体的底壁相连且顶端与所述燃烧器外壳体的顶壁间隔设置，使得在所述空气流通腔(C)中分隔出从所述空气流入孔(61)流向所述空气过孔的空气折流流道。9.根据权利要求8所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述火焰筒(8)的底部设有空气布气板(9)，所述空气布气板(9)用于将所述火焰筒(8)的筒腔分隔为上部的火焰筒燃烧腔(D)和下部的燃烧座容纳腔(E)，所述空气过孔包括设置在所述燃烧座容纳腔(E)的周壁上的第一空气过孔(81)和设置在所述火焰筒燃烧腔(D)的周壁上的第二空气过孔(82)；其中，从所述第一空气过孔(81)流入所述燃烧座容纳腔(E)的空气气流的一部分流向
所述燃烧座以形成一次空气，另一部分通过所述空气布气板(9)上的布风孔形成二次空气，从所述第二空气过孔(82)流入所述火焰筒燃烧腔(D)的空气气流形成三次空气。10.根据权利要求8所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述空气过孔还包括间隔分布于所述火焰筒(8)的周壁上的多个气膜冷却孔(83)。11.根据权利要求10所述的发电系统的启停燃烧装置，其特征在于，所述火焰筒(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翰林，陈姗姗，薛云鹏，邱严，李初福，王巍，刘智恩，郑海波，
申请(专利权)人：神华新能源有限责任公司北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
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