一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，包括机匣

【技术实现步骤摘要】
一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部


[0001]本专利技术涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃烧室
。

技术介绍

[0002]氢能作为最清洁的能源，其制备
、
储存
、
使用方式多样且储量丰富，发展氢能已经取得国际社会共识，氢能在未来世界能源结构中的占比很大可能将有极大的增幅
。
然而氢气反应特性较好
、
火焰传播速度快，严重影响到了燃气轮机的稳定工作
。
为解决上述问题，目前氢燃烧室大多采用扩散燃烧
。
但扩散燃烧的燃烧场氢气浓度分布不均匀容易出现局部热点
、
超温等问题，最终导致氮氧化物排放急剧增加
、
火焰筒受热应力变形
、
燃烧室出口温度均匀特性较差等问题
。
采用预混燃烧时由于氢气与空气在喷入燃烧区前已经均匀混合，因此可避免氢气浓度过高带来的局部超温
、
氮氧化物排放高等问题，但是由于氢气具有较好的反应特性，预混燃烧容易发生回火
、
早燃等问题
。
现有技术难以实现燃气轮机的稳定工作
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供能够实现燃烧室的低排放
、
稳定燃烧且能解决氢火焰传播速度快带来的回火等问题的一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部
。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]本专利技术一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，其特征是：包括机匣
、
火焰筒
、
氢气预混头部
、
燃料导管
、
头部
‑
燃料导管连接环，火焰筒
、
氢气预混头部
、
头部
‑
燃料导管连接环位于火焰筒里，机匣与火焰筒之间形成环腔，燃料导管伸入至机匣内部，燃料导管设置燃料导管分支，氢气预混头部设置燃料环腔和空气环腔，头部
‑
燃料管连接环设置燃料进口和空气进口，燃料导管分支
、
燃料进口
、
燃料环腔依次连接，空气进口与空气环腔连通
。
[0006]本专利技术还可以包括：
[0007]1、
机匣的入口设置扩压器
。
[0008]2、
燃料环腔外部为燃料环腔壁，燃料环腔壁外部设置预混段，燃料环腔壁与其外部的预混段形成空气环形流道，燃料环腔的尾部设置燃料孔，燃料孔与空气环形流道相通，空气环形流道的端部为混合气出口
。
[0009]3、
预混段设置预混段螺纹槽，预混段螺纹槽为凹凸结构
。
[0010]4、
所述燃料导管分支包括第一级
‑
第四级燃料导管，所述燃料环腔包括第一级
‑
第四级燃料环腔，第一级燃料环腔与第二级燃料环腔之间形成第一级空气环腔，第二级燃料环腔与第三级燃料环腔之间形成第二级空气环腔，第三级燃料环腔与第四级燃料环腔之间形成第三级空气环腔，所述燃料进口包括第一级
‑
第四级燃料进口，所述空气进口包括第一级
‑
第三级空气进口，第一级燃料导管
、
第一燃料进级口
、
第一级燃料环腔依次连接，第二级燃料导管
、
第二燃料进级口
、
第二级燃料环腔依次连接，第三级燃料导管
、
第三燃料进级口
、
第三级燃料环腔依次连接，第四级燃料导管
、
第四燃料进级口
、
第四级燃料环腔依次连接，
第一级空气进口
、
第一级空气环腔连通，第二级空气进口
、
第二级空气环腔连通，第三级空气进口
、
第三级空气环腔连通
。
[0011]5、
火焰筒的壁面上设置冷却孔
。
[0012]本专利技术的优势在于：
[0013]1、
采用多级燃料导管输送燃料，提高了头部燃料的均匀性，布置多级燃料入口接多级环腔，保证燃料分布的均匀性
。
头部后端设置多个预混段，强化燃料
‑
空气的混合
。
[0014]2、
燃料孔轴线方向与空气流向垂直，实现燃料横向喷射到空气流中，强化了燃料
‑
空气混合；且预混段壁面设置螺纹槽，混合气流动边界周期性破坏，增强气流扰动，强化了燃料
‑
空气混合，避免因高温燃烧而使氮氧化物急剧增加
。
[0015]4、
预混段设置为渐缩形，相比普通圆管，一方面可以强化掺混效果，另一方面，渐缩管可以提高后续氢气燃烧稳定性；且渐缩形流道使得出口气流流速增加，避免氢火焰传播速度快带来的回火问题
[0016]5、
微混合头部轴向尺寸较小，且设置扩压器，在保证燃料
‑
空气均匀混合的前提下使得气流压力损失减小，增加燃气轮机做功能力
。
附图说明
[0017]图1为预混头部的纵剖示意图；
[0018]图2为火焰筒示意图；
[0019]图3为机匣示意图；
[0020]图4为头部
‑
燃料导管连接环示意图；
[0021]图5为燃料导管示意图；
[0022]图6为本专利技术的结构示意图
。
具体实施方式
[0023]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0024]结合图1‑6，本专利技术提供了一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，该头部能够实现燃烧室的低排放
、
稳定燃烧且能解决氢火焰传播速度快带来的回火问题
。
该头部设置四级燃料环腔，实现燃料分级供应，燃料导管周围布置密集的空气流道，使空气
、
燃料供给更加均匀
、
独立，极大地增强了进入燃烧室混合气的均匀性；燃料
‑
空气预混段壁面设置螺纹槽，使得燃料
‑
空气流道边界层不断被破坏，同时燃料横向喷射至环形空气流中，强化了燃料
‑
空气的掺混，避免了因燃料
‑
空气混合不均匀氮氧化物排放增加的问题；预混段呈渐缩形，出口流道较窄，混合气出口流速较高，因此该头部能解决氢气高火焰传播速度带来的回火问题；较短的头部轴向尺寸以及扩压器的使用能够减少气流在头部的压力损失，增强燃气轮机做功能力
。
这种方案具有结构轻巧
、
空间利用率高
、
容积热强度高
、
污染物排放低
、
出口温度均匀
、
通用性好
、
加工维护简单等优点
。
[0025]本专利技术一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部包括氢气预混头部<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，其特征是：包括机匣
、
火焰筒
、
氢气预混头部
、
燃料导管
、
头部
‑
燃料导管连接环，火焰筒
、
氢气预混头部
、
头部
‑
燃料导管连接环位于火焰筒里，机匣与火焰筒之间形成环腔，燃料导管伸入至机匣内部，燃料导管设置燃料导管分支，氢气预混头部设置燃料环腔和空气环腔，头部
‑
燃料管连接环设置燃料进口和空气进口，燃料导管分支
、
燃料进口
、
燃料环腔依次连接，空气进口与空气环腔连通
。2.
根据权利要求1所述的一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，其特征是：机匣的入口设置扩压器
。3.
根据权利要求1所述的一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，其特征是：燃料环腔外部为燃料环腔壁，燃料环腔壁外部设置预混段，燃料环腔壁与其外部的预混段形成空气环形流道，燃料环腔的尾部设置燃料孔，燃料孔与空气环形流道相通，空气环形流道的端部为混合气出口
。4.
根据权利要求3所述的一种氢气高效微预混低排放燃烧室头部，其特征是：预混段设置预混段螺纹槽，预混段螺纹槽为凹凸结构
。5.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘潇，王志强，李江恒，吕光普，张志浩，郑洪涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：