CN106123030B - 一种富氢燃气轮机烧嘴 - Google Patents
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Abstract
一种富氢燃气轮机烧嘴，包括中部的液体燃料通道，液体燃料通道与其外侧设有的烧嘴内壁之间形成燃气通道，烧嘴内壁和其外侧设有的烧嘴外壁之间形成空气通道，空气通道内安装有空气通道导流片式旋流器，燃气通道内安装有燃气通道导流片旋流器，空气通道导流片式旋流器、燃气通道导流片旋流器下面烧嘴内壁上开有稳焰孔，在空气通道内，紧靠着稳焰孔的上部烧嘴内壁上连接有遮焰环，遮焰环不仅能够改善燃烧特性，减少燃机哼鸣，大幅降低了稳焰孔附近和烧嘴内壁的温度，安全大幅提高，延长烧嘴的使用寿命，节约电厂运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及富氢燃气轮机技术领域，具体涉及一种富氢燃气轮机烧嘴。
背景技术
目前，富氢燃气轮机燃烧室的烧嘴一般为旋流式烧嘴，在烧嘴头部开有稳焰孔，燃烧形式为部分预混燃烧，实际运行中烧嘴稳焰孔附近温度可达1800℃，容易造成烧损，极大地缩短了烧嘴的使用寿命；另外，频繁的更换烧嘴不仅增加了燃气轮机维护的费用，还会造成非常规停机，进一步增加了运维成本。因此，当前亟需研发一种长期安全可靠运行的烧嘴。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种富氢燃气轮机烧嘴，能够长期安全可靠运行，延长了烧嘴的使用寿命，降低了成本。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种富氢燃气轮机烧嘴，包括中部的液体燃料通道6，液体燃料通道6与其外侧设有的烧嘴内壁7之间形成燃气通道5，烧嘴内壁7和其外侧设有的烧嘴外壁8之间形成空气通道4，空气通道4内安装有空气通道导流片式旋流器2，燃气通道5内安装有燃气通道导流片旋流器3，空气通道导流片式旋流器2、燃气通道导流片旋流器3下面烧嘴内壁7上开有稳焰孔1，在空气通道4内，紧靠着稳焰孔1的上部烧嘴内壁7上连接有遮焰环9。
所述的遮焰环9与烧嘴内壁7间的角度Θ为5°～60°。
所述的遮焰环9的长度a是稳焰孔1直径的1～5倍。
所述的遮焰环9的长度a为12mm～20mm，厚度b为2mm～10mm。
本发明的有益效果是：
本发明和现有烧嘴相比，仅增加遮焰环9，易于生产实施；遮焰环9不仅能够改善燃烧特性，减少燃机哼鸣，大幅降低了稳焰孔1附近和烧嘴内壁7的温度，安全大幅提高，延长烧嘴的使用寿命，节约电厂运行成本。
附图说明
图1是桶形燃烧室10的示意图。
图2是本发明烧嘴的结构示意图，其中图2-1为本发明的截面示意图；图2-2为图2-1的俯视图，图2-3为图2-1的A部放大图。
图3为烧嘴内壁面温度CFD模拟结果，左图为本发明烧嘴模拟结果，右图为现有烧嘴模拟结果。
图4为烧嘴稳焰孔壁面温度CFD模拟结果，左图为本发明烧嘴模拟结果，右图为现有烧嘴模拟结果。
图5为现有烧嘴与本发明烧嘴增加遮焰环设计的温度的比较。
图6为烧嘴的高温区CFD模拟结果，左图为现有烧嘴模拟结果，右图为本发明烧嘴模拟结果。
图7为烧嘴高温区示意图，左图为本发明烧嘴模示意图，右图为现有烧嘴示意图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明作详细说明。
一种富氢燃气轮机烧嘴，安装在桶形燃烧室10上，参照图1，桶形燃烧室10的顶端安装有8个烧嘴，空气和燃料通过烧嘴进入燃烧室10，在燃烧室10内部充分燃烧，生成高温做功的工质。
参照图2，一种富氢燃气轮机烧嘴，包括中部的液体燃料通道6，液体燃料通道6与其外侧设有的烧嘴内壁7之间形成燃气通道5，烧嘴内壁7和其外侧设有的烧嘴外壁8之间形成空气通道4，空气通道4内安装有空气通道导流片式旋流器2，燃气通道5内安装有燃气通道导流片旋流器3，空气通道导流片式旋流器2、燃气通道导流片旋流器3下面烧嘴内壁7上开有稳焰孔1，稳焰孔1的作用是产生稳定燃烧的火苗，促进主燃区的稳定燃烧，但是由于稳焰孔1的存在，不仅使得烧嘴内壁7的结构强度降低，而且稳焰孔1附近容易产生高温造成烧损，在空气通道4内，紧靠着稳焰孔1的上部烧嘴内壁7上连接有遮焰环9。
所述的遮焰环9与烧嘴内壁7间的角度Θ为5°～60°。
所述的遮焰环9的长度a是稳焰孔1直径的1～5倍。
所述的遮焰环9的长度a为12mm～20mm，厚度b为2mm～10mm。
参照图3，图3为烧嘴内壁面温度CFD模拟结果，图3左图为增加遮焰环9设计的烧嘴，烧嘴内壁7最高温度为1388K，未达到烧嘴材料的热熔点，烧嘴处于安全的运行环境中；右图现有烧嘴烧嘴内壁7最高温度为2010K，温度过高，长期使用有烧损的可能。
参照图4，图4为烧嘴稳焰孔壁面温度CFD模拟结果，如4左图为增加遮焰环9设计的烧嘴，稳焰孔1内仅有燃气流过，并没有燃烧，所以温度仅有527K；右图为现有烧嘴，由于烧嘴内部，燃气与空气相遇，燃烧起来，温度为1089K。
参照图5，图5为本发明和现有烧嘴温度的比较，遮焰环9推迟了燃气和空气的接触时间，因而降低了稳焰孔1壁面的温度，增加了遮焰环9的烧嘴，稳焰孔1壁面温度和稳焰孔1温度分别比原烧嘴低421K、1281.5K。
参照图6和图7，可以看出本发明和现有烧嘴的火焰的位置。现有烧嘴的火焰位置在烧嘴内壁7及稳焰孔1壁面近，有烧损烧嘴的危险；而增加了遮焰环9后，遮焰环9改变了燃气和空气的流动状况，高温区远离的烧嘴内壁7，烧嘴不易烧损，安全性大幅增加。同时为烧嘴增加了稳焰环9，燃气通过稳焰孔1，渗入空气通道的流量不变，稳焰火苗的燃烧仍然能够正常进行。所以烧嘴增加遮焰环9，能够使降低烧嘴内壁7的温度，延长使用寿命，同时能够保证稳焰火苗的正常稳定的燃烧。
Claims (2)
1.一种富氢燃气轮机烧嘴，包括中部的液体燃料通道(6)，液体燃料通道(6)与其外侧设有的烧嘴内壁(7)之间形成燃气通道(5)，烧嘴内壁(7)和其外侧设有的烧嘴外壁(8)之间形成空气通道(4)，空气通道(4)内安装有空气通道导流片式旋流器(2)，燃气通道(5)内安装有燃气通道导流片旋流器(3)，空气通道导流片式旋流器(2)、燃气通道导流片旋流器(3)下面烧嘴内壁(7)上开有稳焰孔(1)，其特征在于：在空气通道(4)内，紧靠着稳焰孔(1)的上部烧嘴内壁(7)上连接有遮焰环(9)；
所述的遮焰环(9)与烧嘴内壁(7)间的角度Θ为5°～60°；
所述的遮焰环(9)的长度a是稳焰孔(1)直径的1～5倍。
2.根据权利要求1所述的一种富氢燃气轮机烧嘴，其特征在于：所述的遮焰环(9)的长度a为12mm～20mm，厚度b为2mm～10mm。
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