CN102913950B - 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 - Google Patents
一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102913950B CN102913950B CN201210277789.6A CN201210277789A CN102913950B CN 102913950 B CN102913950 B CN 102913950B CN 201210277789 A CN201210277789 A CN 201210277789A CN 102913950 B CN102913950 B CN 102913950B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- combustion
- annulus
- fuel
- flame
- combustion chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法，重型燃气轮机燃烧室主要由环形区、均匀区、扩散区，以及中心区、一级回流区和二级回流区等组成；在燃气轮机额定功率范围内，随着功率的升高，具体表现为以下五个阶段：燃烧模式为扩散燃烧；首先实现了均匀区燃烧模式的变换；实现了环形区燃烧模式的变换；实现了对整个燃烧室过量空气系数的调整，满足了提高燃烧效率、降低污染物排放的需要；最终完成整个燃烧室燃烧模式的变换；从燃烧室的整个工作过程可以看出，在70％以上的大功率状态下，燃烧室是以大比例的预混燃烧模式进行工作，抑制了污染物氮氧化物的生成。本发明的优点：应用于重型燃气轮机的燃烧室性能试验中，污染物排放降低了50％。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机领域，特别涉及了一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法。
背景技术
以气体为燃料的燃气轮机多采用传统的扩散燃烧模式，燃烧室结构为未做分区处理的全环型或环管型，燃烧效率低、污染物排放高。
发明内容
本发明的目的是为了克服燃烧效率低、污染物排放高的问题，特提供了一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法。
本发明提供了一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法，其特征在于：所述的降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法为，重型燃气轮机燃烧室主要由环形区、均匀区、扩散区，以及中心区、一级回流区和二级回流区等组成，各部分之间均采用焊接连接；轴向布置两道文丘里式节流环，用于收紧火焰和产生回流，防止火焰筒壁温过高；
环形区位于火焰筒头部外侧，其前壁板上装有8个微型旋流器，由火焰筒内、外壁和一级文丘里式节流环等组成；均匀区位于火焰筒头部内侧，由中心旋流器、火焰筒内壁和前壁板等组成；扩散区位于中心旋流器后侧，设有值班燃料喷嘴，以较小的燃料量保持扩散燃烧，起到稳定火焰，防止燃烧室熄火的作用；
在燃气轮机额定功率范围内，除扩散区外，其余两区均以预混模式燃烧，实现降排放燃烧技术在此燃烧室上的应用；
随着功率的升高，具体表现为以下五个阶段：
第一阶段：自点火成功至20％功率的过程中，燃料100％进入环形区喷嘴，此时，仅环形区工作，燃烧模式为扩散燃烧；
第二阶段：当功率达到30％时，均匀区喷嘴和扩散区喷嘴开始投入工作；此时，燃料进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，35.3％进入均匀区，61.7％进入环形区，环形区和扩散区以扩散燃烧模式工作；进入均匀区的燃料在中心旋流器前并未被点燃，而是先与来流空气进行预混，经中心旋流器搅拌后被扩散区的值班火焰点燃后进行燃烧；在此阶段首先实现了均匀区燃烧模式的变换；
第三阶段：当功率达到40％时，环形区燃料量逐渐减少，直至熄火，同时把减少的燃料量供给均匀区，保证总燃料量不变，防止燃气轮机功率下降；通过环形区外侧的壁温热点偶确认环形区熄火后，恢复向环形区供给燃料，同时减少均匀区燃料，达到之前的燃料分配比例；此时，环形区不再点燃，作为燃料与空气的预混室使用；可燃混合气经第一级文丘里式节流环产生回流后，由扩散区值班火焰点燃，在中心区进行燃烧；在此阶段实现了环形区燃烧模式的变换；
第四阶段：当功率达到70％时，燃料再次进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，30.3％进入均匀区，66.7％进入环形区；在此阶段实现了对整个燃烧室过量空气系数的调整，满足了提高燃烧效率、降低污染物排放的需要；
第五阶段：当功率从70％提升至额定功率后，最终完成整个燃烧室燃烧模式的变换；
从燃烧室的整个工作过程可以看出，在70％以上的大功率状态下，燃烧室是以大比例的预混燃烧模式进行工作，其中预混占97％，扩散占3％，经过良好预混的燃料与空气的可燃混合物经一、二级文丘里式节流环产生回流后，较大的增加了在火焰筒内的驻留时间，提高燃烧效率的同时，有效的抑制了污染物一氧化碳（CO）和未燃碳氢化合物（UHC）的生成；环形区的燃料与空气的可燃混合气经一级文丘里式节流环产生回流后，与扩散区值班火焰相遇燃烧，并和来流的均匀区可燃混合气共同组成中心火焰炬，由于此时的环形区与均匀区是熄火状态，因此其可燃混合气温度较低，对中心火焰炬起到了冷却作用，使中心火焰炬燃烧温度控制在特定的温度区间内（1670K～1900K），有效的抑制了污染物氮氧化物（NOX）的生成，最终实现了整个燃烧室的降排放。
燃烧室在低功率状态保持传统的扩散燃烧模式，保证燃气轮机点火的可靠性和燃烧的稳定性。当功率达到指定的状态点时，改换燃烧模式，将扩散燃烧变成降排放的预混燃烧。在之后的升功率过程中，通过两次调整各燃烧区的燃料分配比例与过量空气系数，使燃料与空气的掺混增强、中心火焰炬的温度降低、燃气在火焰筒内的驻留时间延长，最终实现燃气轮机在额定功率范围内污染物排放的降低与燃烧效率的提高。
本发明的优点：
本发明所述的降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法，应用于重型燃气轮机的燃烧室性能试验中，其效果明显，污染物排放降低了50％。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为重型燃气轮机火焰筒头部剖面示意图；
图中：1为8个微型旋流器；2为环形区；3为一级文丘里式节流环；4为二级文丘里式节流环；5为扩散区；6为均匀区；7为中心旋流器；8为中心区；9为二级回流区；10为一级回流区。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法，其特征在于：所述的降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法为，重型燃气轮机燃烧室主要由环形区、均匀区、扩散区，以及中心区、一级回流区和二级回流区等组成，各部分之间均采用焊接连接；轴向布置两道文丘里式节流环，用于收紧火焰和产生回流，防止火焰筒壁温过高；
环形区位于火焰筒头部外侧，其前壁板上装有8个微型旋流器，由火焰筒内、外壁和一级文丘里式节流环等组成；均匀区位于火焰筒头部内侧，由中心旋流器、火焰筒内壁和前壁板等组成；扩散区位于中心旋流器后侧，设有值班燃料喷嘴，以较小的燃料量保持扩散燃烧，起到稳定火焰，防止燃烧室熄火的作用；
在燃气轮机额定功率范围内，除扩散区外，其余两区均以预混模式燃烧，实现降排放燃烧技术在此燃烧室上的应用；
随着功率的升高，具体表现为以下五个阶段：
第一阶段：自点火成功至20％功率的过程中，燃料100％进入环形区喷嘴，此时，仅环形区工作，燃烧模式为扩散燃烧；
第二阶段：当功率达到30％时，均匀区喷嘴和扩散区喷嘴开始投入工作；此时，燃料进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，35.3％进入均匀区，61.7％进入环形区，环形区和扩散区以扩散燃烧模式工作；进入均匀区的燃料在中心旋流器前并未被点燃，而是先与来流空气进行预混，经中心旋流器搅拌后被扩散区的值班火焰点燃后进行燃烧；在此阶段首先实现了均匀区燃烧模式的变换；
第三阶段：当功率达到40％时，环形区燃料量逐渐减少，直至熄火，同时把减少的燃料量供给均匀区，保证总燃料量不变，防止燃气轮机功率下降；通过环形区外侧的壁温热点偶确认环形区熄火后，恢复向环形区供给燃料，同时减少均匀区燃料，达到之前的燃料分配比例；此时，环形区不再点燃，作为燃料与空气的预混室使用；可燃混合气经第一级文丘里式节流环产生回流后，由扩散区值班火焰点燃，在中心区进行燃烧；在此阶段实现了环形区燃烧模式的变换；
第四阶段：当功率达到70％时，燃料再次进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，30.3％进入均匀区，66.7％进入环形区；在此阶段实现了对整个燃烧室过量空气系数的调整，满足了提高燃烧效率、降低污染物排放的需要；
第五阶段：当功率从70％提升至额定功率后，最终完成整个燃烧室燃烧模式的变换；
从燃烧室的整个工作过程可以看出，在70％以上的大功率状态下，燃烧室是以大比例的预混燃烧模式进行工作，其中预混占97％，扩散占3％，经过良好预混的燃料与空气的可燃混合物经一、二级文丘里式节流环产生回流后，较大的增加了在火焰筒内的驻留时间，提高燃烧效率的同时，有效的抑制了污染物一氧化碳（CO）和未燃碳氢化合物（UHC）的生成；环形区的燃料与空气的可燃混合气经一级文丘里式节流环产生回流后，与扩散区值班火焰相遇燃烧，并和来流的均匀区可燃混合气共同组成中心火焰炬，由于此时的环形区与均匀区是熄火状态，因此其可燃混合气温度较低，对中心火焰炬起到了冷却作用，使中心火焰炬燃烧温度控制在特定的温度区间内（1670K～1900K），有效的抑制了污染物氮氧化物（NOX）的生成，最终实现了整个燃烧室的降排放。
燃烧室在低功率状态保持传统的扩散燃烧模式，保证燃气轮机点火的可靠性和燃烧的稳定性。当功率达到指定的状态点时，改换燃烧模式，将扩散燃烧变成降排放的预混燃烧。在之后的升功率过程中，通过两次调整各燃烧区的燃料分配比例与过量空气系数，使燃料与空气的掺混增强、中心火焰炬的温度降低、燃气在火焰筒内的驻留时间延长，最终实现燃气轮机在额定功率范围内污染物排放的降低与燃烧效率的提高。
Claims (1)
1.一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法，其特征在于：燃气轮机燃烧室主要由环形区、均匀区、扩散区，以及中心区、一级回流区和二级回流区组成，各部分之间均采用焊接连接；燃气轮机燃烧室的轴向布置有两道文丘里式节流环，用于收紧火焰和产生回流，防止火焰筒壁温过高；
环形区位于火焰筒头部外侧，其前壁板上装有8个微型旋流器，由火焰筒内、外壁和一级文丘里式节流环组成；均匀区位于火焰筒头部内侧，由中心旋流器、火焰筒内壁和前壁板组成；扩散区位于中心旋流器后侧，设有值班燃料喷嘴，以较小的燃料量保持扩散燃烧，起到稳定火焰，防止燃烧室熄火的作用；
在燃气轮机额定功率范围内，除扩散区外，环形区和均匀区均以预混模式燃烧，实现降排放燃烧技术在此燃烧室上的应用；
随着预混燃烧功率的升高，预混燃烧过程具体表现为以下五个阶段：
第一阶段：自点火成功至20％预混燃烧功率的过程中，燃料100％进入环形区喷嘴，此时，仅环形区工作，燃烧模式为扩散燃烧；
第二阶段：当预混燃烧功率达到30％时，均匀区喷嘴和扩散区喷嘴开始投入工作；此时，燃料进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，35.3％进入均匀区，61.7％进入环形区，环形区和扩散区以扩散燃烧模式工作；进入均匀区的燃料在中心旋流器前并未被点燃，而是先与来流空气进行预混，经中心旋流器搅拌后被扩散区的值班火焰点燃后进行燃烧；在此阶段首先实现了均匀区燃烧模式的变换；
第三阶段：当预混燃烧功率达到40％时，环形区燃料量逐渐减少，直至熄火，同时把减少的燃料量供给均匀区，保证总燃料量不变，防止燃气轮机功率下降；通过环形区外侧的壁温热电偶确认环形区熄火后，恢复向环形区供给燃料，同时减少均匀区燃料，达到第二阶段的燃料分配比例；此时，环形区不再点燃，作为燃料与空气的预混室使用；可燃混合气经一级文丘里式节流环产生回流后，由扩散区值班火焰点燃，在中心区进行燃烧；在此阶段实现了环形区燃烧模式的变换；
第四阶段：当预混燃烧功率达到70％时，燃料再次进行重新分配，总燃料量的3％进入扩散区，30.3％进入均匀区，66.7％进入环形区；在此阶段实现了对整个燃烧室过量空气系数的调整，满足了提高燃烧效率、降低污染物排放的需要；
第五阶段：当预混燃烧功率从70％提升至额定功率后，最终完成整个燃烧室燃烧模式的变换；
从燃烧室的整个工作过程可以看出，在70％以上的大功率状态下，燃烧室是以大比例的预混燃烧模式进行工作，其中预混燃烧模式燃烧的燃料量占总燃料量的比例为97％，扩散燃烧模式燃烧的燃料量占总燃料量的比例为3％，经过良好预混的燃料与空气的可燃混合物经一、二级文丘里式节流环产生回流后，较大的增加了在火焰筒内的驻留时间，提高燃烧效率的同时，有效的抑制了污染物一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(UHC)的生成；环形区的燃料与空气的可燃混合气经一级文丘里式节流环产生回流后，与扩散区值班火焰相遇燃烧，并和来流的均匀区可燃混合气共同组成中心火焰炬，由于此时的环形区与均匀区是熄火状态，因此其可燃混合气温度较低，对中心火焰炬起到了冷却作用，使中心火焰炬燃烧温度控制在特定的温度区间内，具体为1670K～1900K。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210277789.6A CN102913950B (zh) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210277789.6A CN102913950B (zh) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102913950A CN102913950A (zh) | 2013-02-06 |
| CN102913950B true CN102913950B (zh) | 2015-03-25 |
Family
ID=47612438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210277789.6A Active CN102913950B (zh) | 2012-08-07 | 2012-08-07 | 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102913950B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10139111B2 (en) | 2014-03-28 | 2018-11-27 | Siemens Energy, Inc. | Dual outlet nozzle for a secondary fuel stage of a combustor of a gas turbine engine |
| JP6843513B2 (ja) | 2016-03-29 | 2021-03-17 | 三菱パワー株式会社 | 燃焼器、燃焼器の性能向上方法 |
| US11067279B2 (en) | 2016-05-12 | 2021-07-20 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Method of selective combustor control for reduced emissions |
| CN107036128B (zh) * | 2017-05-09 | 2023-07-18 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 一种燃气轮机燃烧室 |
| CN114486273A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种园区灵活性改造机组氢混燃烧试验装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1267128A2 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor |
| JP2004053209A (ja) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| CN101694301A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-04-14 | 北京航空航天大学 | 对冲火焰燃烧室 |
| CN102032598A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-04-27 | 北京航空航天大学 | 一种带多旋流中间稳焰级的周向分级低污染燃烧室 |
| CN102242940A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-11-16 | 北京航空航天大学 | 一种结构分三级预混预蒸发的低污染燃烧室 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843059B2 (en) * | 2002-11-19 | 2005-01-18 | General Electric Company | Combustor inlet diffuser with boundary layer blowing |
-
2012
- 2012-08-07 CN CN201210277789.6A patent/CN102913950B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1267128A2 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor |
| JP2004053209A (ja) * | 2002-07-23 | 2004-02-19 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| CN101694301A (zh) * | 2009-09-25 | 2010-04-14 | 北京航空航天大学 | 对冲火焰燃烧室 |
| CN102032598A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-04-27 | 北京航空航天大学 | 一种带多旋流中间稳焰级的周向分级低污染燃烧室 |
| CN102242940A (zh) * | 2011-07-29 | 2011-11-16 | 北京航空航天大学 | 一种结构分三级预混预蒸发的低污染燃烧室 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102913950A (zh) | 2013-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2955445B1 (en) | Multifuel gas turbine combustor | |
| JP5364275B2 (ja) | 燃焼システムにおけるＮＯｘエミッションを低減するのを可能にするための方法及びシステム | |
| US8973368B2 (en) | Mixer assembly for a gas turbine engine | |
| US8117845B2 (en) | Systems to facilitate reducing flashback/flame holding in combustion systems | |
| CN102444911B (zh) | 具有贫预喷喷嘴燃料喷射系统的燃烧器 | |
| JP3958767B2 (ja) | ガスタービン燃焼器およびその着火方法 | |
| US20140090396A1 (en) | Combustor with radially staged premixed pilot for improved | |
| US7677025B2 (en) | Self-purging pilot fuel injection system | |
| US7836698B2 (en) | Combustor with staged fuel premixer | |
| US10718524B2 (en) | Mixer assembly for a gas turbine engine | |
| EP2551598B1 (en) | Method of operating a turbomachine | |
| CN102913950B (zh) | 一种降低燃气轮机污染物排放的分区预混燃烧方法 | |
| JPH06221559A (ja) | ガスタービンパワープラントおよびそのパイロット部内に拡散炎を発生させる方法 | |
| US6874323B2 (en) | Low emissions hydrogen blended pilot | |
| US20030101729A1 (en) | Retrofittable air assisted fuel injection method to control gaseous and acoustic emissions | |
| JP3990678B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| JP2607387Y2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| JP5057363B2 (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| JP4605685B2 (ja) | ガスタービン用低ＮＯｘ燃焼器 | |
| JP2005351570A (ja) | 希薄予蒸発予混合燃焼器 | |
| JPH10176832A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| JPH0428923A (ja) | ガスタービン燃焼器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 110043 Dong TA street, Dadong District, Shenyang, Liaoning Province, No. 6 Patentee after: Chinese Hangfa Shenyang Liming Aero engine limited liability company Address before: 110043 Dong TA street, Dadong District, Shenyang, Liaoning Province, No. 6 Patentee before: Liming Aeroplane Engine (Group) Co., Ltd., Shenyang City |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |