CN105650680A - 一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计 - Google Patents

一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计 Download PDF

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张群
邢力
汪玉明
黎超超
杨省喆
闫东博
李逸飞
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/58—Cyclone or vortex type combustion chambers

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Abstract

本发明所提供的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其基本结构为带有双旋流器的中心旋流筒及其下游的月牙状火焰稳定器，还有围绕中心旋流筒的外侧环形旋流筒。本发明主要是通过采用头部全预混的燃烧模式来降低NOx的排放的，从头部中心值班级旋流筒进入的空气先通过第一个旋流器，再与喷出的燃料掺混，当混合物流出中心旋流筒时再被第二个旋流器加强掺混，同时此旋流器也防止了回火的发生。中心值班级预混燃料在火焰稳定器上形成稳定的点火源，点燃外侧主燃级流出的预混燃料，进行稳定的柔和燃烧，燃烧均匀。本发明的设计，能保证地面燃气轮机在各个负荷的运行条件下都保持较低的NOx排放以及稳定的燃烧。

Description

一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计
技术领域
本发明涉及地面燃气轮机领域，具体而言，涉及一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计。
背景技术
随着地面燃气轮机技术的发展，现代地面燃气轮机追求超低污染排放，同时向着高温升的方向发展，燃气轮机总体性能的提升对主燃烧室设计提出了更高要求。
图1是现有的一般干式低氮氧化物排放燃烧室的结构示意图，燃烧筒设于燃烧室内，燃烧筒的进气端设有端板，端板上固定有值班旋流器和围绕值班旋流器的8个主旋流器。旋流器由旋流筒5、6和叶片2、7组成，叶片2、7围绕中部的中心孔设置。主燃级喷管从主旋流器叶片中部的中心孔穿入主旋流筒中，值班级喷管3从值班旋流器叶片中部的中心孔穿入值班旋流筒中。主旋流筒尾部收敛，值班旋流筒尾部扩张。
为了稳定燃烧室火焰，现有的地面燃气轮机一般将中心区域设计为能形成回流区进行扩散燃烧的值班级，同时在燃烧室降低燃烧室负荷时会增加值班级的燃料占比，以此来稳定燃烧室的稳定燃烧。但同时因为进行扩散燃烧的燃料比的增加，燃料的不均匀性增加，出现局部高温区，NOx的排放会大大增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，该结构使得燃烧室内主燃级和值班级都进行预混燃烧，大大提高了燃烧的均匀性，极大的降低了NOx的排放。头部中心火焰稳定器不仅稳定了值班级的火焰，而且也会卷吸主燃级的预混气流，极大的提高了燃烧室在不同负荷时的火焰稳定性。
本发明通过如下技术手段解决上述技术问题：一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，包括带有双旋流器的中心旋流筒及与之相连接的中心燃料喷杆，中心值班级下游安装有月牙状火焰稳定器，还包括围绕中心旋流筒的外侧环形旋流筒。
作为本发明的改进：一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述值班级下游火焰稳定器，通过其径向8个月牙状支柱与主燃级旋流筒外壁相连接，月牙状支柱另外一段与内侧环形月牙状火焰稳定器相连接。
采用本发明可以取得以下有益效果：
燃烧室头部的设计，使得燃烧室值班级和主燃级都进行预混燃烧，这样极大的增大了燃烧的均匀性，避免了局部高温区的出现，大大的减少了NOx的排放。通过头部中心处的火焰稳定器建立稳定的火焰，加强值班级对主燃级的引燃效果，提高了燃烧室的燃烧效率。
附图说明
图1：现有的一般干式低氮氧化物排放燃烧室；
图2：本发明燃烧室三维剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述：
如图2所示，本实施例的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计包括中心值班级旋流筒4、外侧主燃级旋流筒5。该实施例中值班级旋流筒内，第一个旋流器和第二个旋流器8固定在值班级燃料喷杆3上。
燃烧室头部中心直筒型旋流筒4总长度为120mm～140mm，直径为100～110mm，其起始端与主燃级旋流内外筒5、11的起始端平齐。在旋流筒4内部的前后装有两个旋流器：第一个旋流器6，轴向上距进口端8～12mm，第一个旋流器6的叶片高度为32～33mm，安装角度为30～40°，叶片数量为12～14个；第二个旋流器轴向上距进口端105～115mm，叶片安装角度为40～50°，叶片高度和数量与第一个旋流器保持一致。固定两个旋流叶片的是位于旋流筒4中心的值班级燃料喷杆3，其直径为27～29mm。值班级燃料喷射口为喷杆3上，数量为6～8个，周向上分布均匀，轴向上距离喷杆3顶端距离为85～89mm。
火焰稳定器的8个横截面为月牙状的径向支柱10一端固定在主燃级的内旋流筒11上，另外一端与内侧的环形横截面为月牙状的火焰稳定器9相连接。火焰稳定器9轴向上距离中心旋流筒出口30～34mm，月牙状开口朝向下游，与外侧主旋流筒收敛段固定相连。
空气从头部同时进入主燃级旋流筒5、11和值班级旋流筒4中，主燃级中通过若干旋流器2进行旋流，再通过燃料喷杆喷入燃料进行预混，最后再经过收敛段加速，将燃料混合物喷出。值班级中首先通过第一个旋流器6进行旋流，然后再通过喷射口7喷射燃料进行掺混，最后再进过第二个旋流器8加强掺混，同时防止回火的发生。最后值班级在火焰稳定器9、10的背后建立稳定的火焰，同时点燃、稳定主燃级的火焰，最终高效的完成全预混的燃烧。
上述实施例仅为本发明的一个优选实施方式，不应成为对本发明保护范围的限制,本发明的具体实施方式不限上述实施例。根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部包括中心带双旋流器的旋流筒和与之相连的开口朝向下游的月牙状火焰稳定器，在中心旋流筒外侧有围绕其的环形旋流筒。
2.根据权利要求1所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒包括中心圆柱喷杆以及与之固定的两个旋流器，其中喷嘴位置轴向上距离喷杆顶端距离为85～89mm，数量为6～8个，周向上分布均匀。
3.根据权利要求1、2所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心直筒型旋流筒总长度为120mm～140mm，直径为100～110mm，其起始端与主燃级旋流筒起始端平齐。
4.根据权利要求1～3所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒的第一个旋流器轴向上距进口端8～12mm，第一个旋流器的叶片高度为32～33mm，安装角度为30～40°，叶片数量为12～14个。
5.根据权利要求1～4所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒的第二个旋流器轴向上距进口端105～115mm，叶片安装角度为40～50°，叶片高度和数量与第一个旋流器保持一致。
6.根据权利要求1所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述火焰稳定器轴向上距离中心旋流筒出口30～34mm，横截面为月牙状，开口朝向下游，与外侧主旋流筒收敛段固定相连。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107543202A (zh) * 2017-07-25 2018-01-05 西北工业大学 一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构
CN107687651A (zh) * 2017-07-24 2018-02-13 西北工业大学 一种轴向分级贫油直混低污染燃烧室
CN110285447A (zh) * 2019-06-06 2019-09-27 同济大学 一种燃气轮机低排放燃烧室及变负荷空气分配调节方法
CN111911961A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 西安交通大学 一种天然气高比例掺烧氢气燃烧器
CN112050255A (zh) * 2020-09-18 2020-12-08 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种采用间隙旋流冷却的火焰筒

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH102558A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器用燃料ノズル
EP0935097A2 (en) * 1998-02-09 1999-08-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor
US20010022088A1 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine combustor
CN101220953A (zh) * 2007-01-10 2008-07-16 通用电气公司 燃料灵活的三方向旋转旋流器和其使用方法
CN104266227A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室轴向两级旋流喷嘴
CN104896510A (zh) * 2015-05-13 2015-09-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火焰稳定器和带有该火焰稳定器的地面燃机燃烧室

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH102558A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器用燃料ノズル
EP0935097A2 (en) * 1998-02-09 1999-08-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Combustor
US20010022088A1 (en) * 2000-03-14 2001-09-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine combustor
CN101220953A (zh) * 2007-01-10 2008-07-16 通用电气公司 燃料灵活的三方向旋转旋流器和其使用方法
CN104266227A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃气轮机燃烧室轴向两级旋流喷嘴
CN104896510A (zh) * 2015-05-13 2015-09-09 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火焰稳定器和带有该火焰稳定器的地面燃机燃烧室

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107687651A (zh) * 2017-07-24 2018-02-13 西北工业大学 一种轴向分级贫油直混低污染燃烧室
CN107687651B (zh) * 2017-07-24 2019-11-22 西北工业大学 一种轴向分级贫油直混低污染燃烧室
CN107543202A (zh) * 2017-07-25 2018-01-05 西北工业大学 一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构
CN107543202B (zh) * 2017-07-25 2019-06-04 西北工业大学 一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构
CN110285447A (zh) * 2019-06-06 2019-09-27 同济大学 一种燃气轮机低排放燃烧室及变负荷空气分配调节方法
CN110285447B (zh) * 2019-06-06 2020-07-28 同济大学 一种燃气轮机低排放燃烧室及变负荷空气分配调节方法
CN111911961A (zh) * 2020-09-02 2020-11-10 西安交通大学 一种天然气高比例掺烧氢气燃烧器
CN111911961B (zh) * 2020-09-02 2021-07-06 西安交通大学 一种天然气高比例掺烧氢气燃烧器
CN112050255A (zh) * 2020-09-18 2020-12-08 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种采用间隙旋流冷却的火焰筒
CN112050255B (zh) * 2020-09-18 2022-04-22 中国航发四川燃气涡轮研究院 一种采用间隙旋流冷却的火焰筒

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