燃烧室及燃气轮机制造技术

本发明专利技术公开了一种燃烧室及燃气轮机，所述燃烧室包括：燃烧室头部；火焰筒，所述火焰筒与燃烧室头部一体连接，所述火焰筒内部设置有点火器；钝体，所述钝体布置于火焰筒内部；燃料预混结构，所述燃料预混结构设置在燃烧室头部且出口与火焰筒相连通，所述燃料预混结构适于将待燃烧燃料进行预混；降温介质喷射结构，所述降温介质喷射结构设置于所述钝体内部。本发明专利技术采用预混燃气高速喷射与钝体相结合的方式，能够使氢气与空气的预混气在合理的设计区内稳定燃烧，防止回火；并且通过向火焰筒喷射降温介质，显著减少了热力型氮氧化物生成，降低了污染物排放；向钝体后喷射二次氢气，有效改善了火焰筒内的流场结构及燃烧室出口温度分布。了火焰筒内的流场结构及燃烧室出口温度分布。了火焰筒内的流场结构及燃烧室出口温度分布。

【技术实现步骤摘要】
燃烧室及燃气轮机


[0001]本专利技术涉及燃气轮机
，具体涉及一种燃烧室及燃气轮机。

技术介绍

[0002]目前，燃气轮机已广泛应用到能源、电力、船舶等各个行业中。燃烧室是燃气轮机必不可少的部件之一，燃烧室内的燃料中含有的化学能通过燃烧化学反应，转变成热能，形成高温(通常也是高压的)燃烧产物，推动涡轮做功。通常情况下，燃气轮机以天然气为燃料，燃烧时会释放大量二氧化碳，显著增加了碳排放，因此，寻找一种清洁燃料替代传统碳氢燃料是未来必经之路。
[0003]氢气作为清洁高效能源在能源技术改革及能源发展战略中具有重大意义，近年来，因其清洁环保和可持续利用等优点得到了快速发展，目前已被广泛应用于交通、化工等领域。氢气燃烧时燃烧产物只有水，若以氢气为燃气轮机燃料，可显著降低碳排放。因氢气预混燃烧时燃烧速度快，面临着回火风险，截至目前，还没有能够完全以氢气为燃料的燃烧室。目前燃烧室大多采用非预混的扩散燃烧方式，该方式会导致燃烧区局部温度过高，造成氮氧化物排放增多，加重了对环境的污染，还会造成燃烧室出口温度分布均匀性较差等问题。
[0004]因此，需合理研制、改进燃烧室的整体结构，来降低碳排放。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服目前燃烧室采用非预混的扩散燃烧方式会造成氮氧化物排放增多的问题，从而提供一种燃烧室及燃气轮机。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]燃烧室，包括：
[0008]燃烧室头部；/>[0009]火焰筒，所述火焰筒与所述燃烧室头部一体连接，所述火焰筒内部设置有点火器；
[0010]钝体，所述钝体布置于所述火焰筒内部；
[0011]还包括：
[0012]燃料预混结构，所述燃料预混结构设置在所述燃烧室头部且出口与所述火焰筒相连通，所述燃料预混结构适于将待燃烧燃料进行预混；
[0013]降温介质喷射结构，所述降温介质喷射结构设置于所述钝体内部，所述降温介质喷射结构适于向燃料预混结构排出燃料的逆方向喷射降温介质，以降低所述火焰筒内火焰面锋面温度，进而减少热力型氮氧化物生成。
[0014]进一步优化技术方案，所述降温介质喷射结构包括：
[0015]降温介质供给腔，所述降温介质供给腔设置于钝体的内部，且所述钝体的表面开设有若干与降温介质供给腔相连通的喷射孔；
[0016]降温介质连接管，所述降温介质连接管与降温介质供给腔相连通且端部从火焰筒
伸出并与降温介质源相连通。
[0017]进一步优化技术方案，所述降温介质连接管设置有若干根，并沿火焰筒周向均匀分布，各降温介质连接管伸出火焰筒并分别与降温介质环路相连通，所述降温介质环路与降温介质源相连通。
[0018]进一步优化技术方案，所述燃烧室适用于氢气的燃烧。
[0019]进一步优化技术方案，所述燃料预混结构包括：
[0020]若干主燃预混喷嘴，所述主燃预混喷嘴周向均匀布置于燃烧室头部内，所述主燃预混喷嘴适于将氢气进行多级预混并将预混后的氢气排至火焰筒内部；
[0021]扩散值班喷嘴，所述扩散值班喷嘴布置于燃烧室头部内，所述扩散值班喷嘴适于将值班氢气扩散至火焰筒内部。
[0022]进一步优化技术方案，所述主燃预混喷嘴包括：
[0023]预混空气供给管，所述预混空气供给管的端部与火焰筒相连通；
[0024]预混氢气供给管，所述预混氢气供给管套设在所述预混空气供给管内部，所述预混氢气供给管的一端与预混氢气源相连通，所述预混氢气供给管的另一端开口并位于预混空气供给管内部；
[0025]所述预混氢气供给管与预混空气供给管之间形成与预混空气源相连通的预混空气供给腔。
[0026]进一步优化技术方案，所述预混氢气供给管内开设有预混氢气副供给腔以及预混氢气主供给腔，所述预混氢气副供给腔为环形通道并开设有若干与预混空气供给腔相连通的氢气预混孔。
[0027]进一步优化技术方案，所述预混氢气供给管的中段设置有适于整流并加速空气流动的楔形结构；
[0028]和/或所述预混空气供给管设置为收缩结构；
[0029]和/或所述燃烧室头部呈收缩状。
[0030]进一步优化技术方案，所述扩散值班喷嘴包括：
[0031]值班喷嘴，所述值班喷嘴的内部设置有与值班氢气相连通的值班氢气供给管以及与扩散空气源相连通的扩散空气供给管，所述扩散空气供给管设置有至少一级，所述值班氢气供给管排出的值班氢气与所述扩散空气供给管排出的扩散空气在值班喷嘴出口进行混合；
[0032]至少一级旋流器，每一所述扩散空气供给管内分别设置有旋流器；
[0033]文丘里装置，所述文丘里装置与值班喷嘴相连接并置于火焰筒内部。
[0034]进一步优化技术方案，所述主燃预混喷嘴与火焰筒之间设置有过渡段，所述值班喷嘴与过渡段之间设有进气格栅，所述进气格栅上设有若干均匀分布的通孔。
[0035]进一步优化技术方案，所述钝体包括钝体前端和钝体后端，钝体前端呈锥形，钝体后端呈矩形；所述钝体前端的内侧为钝体内扰流区，钝体前端外侧为钝体外扰流区；预混气体传播至钝体前端时分流，一部分流入钝体内扰流区进行燃烧，另一部分流入钝体外扰流区并沿钝体外侧表面流至钝体后端。
[0036]进一步优化技术方案，所述钝体的内部还设置有适于向位于钝体后端的火焰筒供给二次氢气的二次氢气供给结构；位于钝体后端的火焰筒侧壁上开设有若干二次空气供给
孔。
[0037]进一步优化技术方案，位于钝体后端的火焰筒侧壁上开设有：
[0038]若干冷却孔，所述冷却孔适于冷却火焰筒的壁面；
[0039]和/或若干掺混孔，各所述掺混孔分别周向均匀开设在火焰筒侧壁上，所述掺混孔适于调节火焰筒出口温度分布以使火焰筒出口温度更均匀。
[0040]燃气轮机，包括转子、压气机、涡轮和所述的燃烧室，所述压气机和所述涡轮均安装在所述转子上，所述压气机的出气端与所述燃烧室的进气端连通，所述燃烧室的出气端与所述涡轮的进气端连通。
[0041]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0042]1.本专利技术提供的燃烧室，采用预混燃气高速喷射与钝体相结合的方式，能够使氢气与空气的预混气在合理的设计区内燃烧，可使氢气在燃烧室中稳定预混燃烧，显著降低碳排放；并且通过向火焰筒喷射降温介质可降低位于燃料预混结构中值班喷嘴下游的扩散燃烧火焰面锋面温度，显著减少了热力型氮氧化物生成，降低了污染物排放，降低了对环境的污染程度。
[0043]2.本专利技术提供的燃烧室，供氢腔通过二次氢气供给孔可向钝体后喷射二次氢气，同时冷却钝体的后端，二次氢气与从二次空气供给孔传入的二次空气快速掺混后扩散燃烧，可改善由于钝体阻挡而在钝体后的部分区域无燃烧甚至无气流组织的状况，能够有效改善火焰筒内的流场结构及燃烧室出口温度分布。
[0044]3.本专利技术提供的燃烧室，燃烧室头部由前端向后端呈收缩状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃烧室，包括：燃烧室头部(1)；火焰筒(29)，所述火焰筒(29)与所述燃烧室头部(1)一体连接，所述火焰筒(29)内部设置有点火器；钝体(17)，所述钝体(17)布置于所述火焰筒(29)内部；其特征在于，还包括：燃料预混结构，所述燃料预混结构设置在所述燃烧室头部(1)且出口与所述火焰筒(29)相连通，所述燃料预混结构适于将待燃烧燃料进行预混；降温介质喷射结构，所述降温介质喷射结构设置于所述钝体(17)内部，所述降温介质喷射结构适于向燃料预混结构排出燃料的逆方向喷射降温介质，以降低所述火焰筒(29)内火焰面锋面温度，进而减少热力型氮氧化物生成。2.根据权利要求1所述的燃烧室，其特征在于，所述降温介质喷射结构包括：降温介质供给腔(20)，所述降温介质供给腔(20)设置于钝体(17)的内部，且所述钝体(17)的表面开设有若干与降温介质供给腔(20)相连通的喷射孔；降温介质连接管(19)，所述降温介质连接管(19)与降温介质供给腔(20)相连通且端部从火焰筒(29)伸出并与降温介质源相连通。3.根据权利要求2所述的燃烧室，其特征在于，所述降温介质连接管(19)设置有若干根，并沿火焰筒(29)周向均匀分布，各降温介质连接管(19)伸出火焰筒(29)并分别与降温介质环路(18)相连通，所述降温介质环路(18)与降温介质源相连通。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室适用于氢气的燃烧。5.根据权利要求4所述的燃烧室，其特征在于，所述燃料预混结构包括：若干主燃预混喷嘴，所述主燃预混喷嘴周向均匀布置于燃烧室头部(1)内，所述主燃预混喷嘴适于将氢气进行多级预混并将预混后的氢气排至火焰筒(29)内部；扩散值班喷嘴，所述扩散值班喷嘴布置于燃烧室头部(1)内，所述扩散值班喷嘴适于将值班氢气扩散至火焰筒(29)内部。6.根据权利要求5所述的燃烧室，其特征在于，所述主燃预混喷嘴包括：预混空气供给管(2)，所述预混空气供给管(2)的端部与火焰筒(29)相连通；预混氢气供给管(4)，所述预混氢气供给管(4)套设在所述预混空气供给管(2)内部，所述预混氢气供给管(4)的一端与预混氢气源相连通，所述预混氢气供给管(4)的另一端开口并位于预混空气供给管(2)内部；所述预混氢气供给管(4)与预混空气供给管(2)之间形成与预混空气源相连通的预混空气供给腔(3)。7.根据权利要求6所述的燃烧室，其特征在于，所述预混氢气供给管(4)内开设有预混氢气副供给腔(5)以及预混氢气...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏家兴，肖俊峰，李乐，王玮，李晓丰，王峰，胡孟起，高松，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：