CN109237514B - 一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器 - Google Patents
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Abstract
一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,由外向内依次为外侧空气管路、主路气体燃料管路、内侧空气管路、副路气体燃料管路和中心燃油管路,呈同心布置,各个管路的出口都为燃烧室。内侧空气管路出口安装有导流片式旋流器,副路气体燃料管路内没有旋流器。内侧空气管路出口在副路气体燃料管路出口下方,形成的旋流空气能够与副路燃料气体管路喷射出的燃料混合;副路气体燃料管路出口逐渐缩窄,与中心燃油管路之间形成的锥形结构,该设计能够精确调节副路气体燃料管路燃料进入量,与现有结构相比,在投入副路燃料时,可大幅降低副路气体燃料管路内的气流速度,防止机组哼鸣增大,维持机组稳定运行,进一步发挥机组性能。
Description
技术领域
本发明涉及整体煤气化联合循环发电系统低热值燃气轮机技术领域,特别涉及一种用于IGCC系统燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器。
背景技术
整体煤气化联合循环(Integrated gasification combined cycle,IGCC)是一种将煤炭等固体燃料气化产生的合成气用于燃气-蒸汽联合循环的发电技术。合成气的主要燃烧成分是CO和H2,热值较低,为天然气的五分之一,为防止富氢燃烧回火现象,采用扩散燃烧方式。通常,燃用合成气的燃气轮机燃烧器设计的气体燃料管路分为主路和副路。进入副路的燃料经顶端的数个小孔进入内侧空气管路与空气混合,经旋流片进入燃烧室燃烧。
实际运行时,副路通入气体燃料会使得机组哼鸣过大,造成跳机,这限制了机组的性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷,本发明的目的在于提供一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,能够长期安全可靠运行,各个气体燃料管路都能够投入使用,最大限度发挥IGCC系统效能,使得机组安全稳定运行。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,由外向内依次为外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11,呈同心布置;所述外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11出口为燃烧室;所述外侧空气管路15内安装有空气管路导流片式旋流器23,主路气体燃料管路14内部安装有燃气管路导流片式旋流器22,内侧空气管路13出口处安装有空气管路导流片式旋流器21,副路气体燃料管路12内没有旋流器,副路气体燃料管路12出口有点火电极31;所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄,与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构。
所述空气导流片式旋流器21,其导流片与水平面夹角为15°~25°。
所述内侧空气管路13出口在所述副路气体燃料管路12出口下方1.5cm~2cm,形成的旋流空气能够与副路气体燃料管路12喷射出的燃料充分混合。
所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄,与所述中心燃油管路11之间形成的锥形结构,优选地,所述锥形结构的锥角为30°~60°。所述副路气体燃料管路12与所述内侧空气管路13之间的管壁为41,该设计是为了在投入副路燃料气体时,能够精确调节燃料进入量。现有燃烧器结构中,副路气体燃料管路12与内侧空气管路之间的管壁为42,管壁42上有小孔,通入所述副路气体燃料管路12的合成气经过管壁42上的小孔进入内侧空气管路13,与其中的空气混合之后,经旋流器21进入燃烧室。本发明燃烧器的结构可大幅降低副路气体燃料管路内的气流速度,防止机组哼鸣增大,并形成一定的气流冲力,使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器,防止燃烧器烧损。
本发明的效益效果是:
本发明和现有燃烧器相比,移除了现有燃烧器副路气体燃料管路12的小孔结构,延长副路气体燃料管路12与内侧空气管路13之间的管壁41至燃烧室,使得副路气体燃料变为扩散燃烧,大幅降低副路气体燃料管路12内合成气的流速。在现有燃烧器结构下,小孔内的燃料气体流速可以达到300m/s,并冲击内侧空气管路13壁面,增大燃气轮机哼鸣,造成跳机。在本发明结构中,副路气体燃料管路12合成气的流速大幅降低,最高为70m/s左右,直接喷射进入燃烧室,与内侧空气管路13喷出的旋流空气混合燃烧,不会冲击燃烧器壁面造成机组哼鸣过大,并形成一定的气流冲力,使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器,防止燃烧器烧损,保证机组稳定运行,进一步发挥机组性能。
附图说明
图1-1是本发明燃烧器结构的截面示意图。
图1-2是本发明燃烧器结构的仰视图。
图2-1是本发明燃烧器结构副路气体燃料管路和内侧空气管路局部示意图。
图2-2是现有燃烧器结构副路气体燃料管路和内侧空气管路局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
如图1-1和图1-2所示,本实施例中的一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,包括点火电极31、外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11,呈同心布置。所述外侧空气管路15内安装有空气管路导流片式旋流器23,所述主路气体燃料管路14内部安装有燃气管路导流片式旋流器22,所述内侧空气管路13出口处安装有空气导流片式旋流器21,所述副路气体燃料管路12内没有旋流器,副路气体燃料管路12出口有点火电极31;所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄,与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构。
参照图2-1和图2-2,可以看出本发明和现有燃烧器结构的区别。本发明中,所述内侧空气管路13和所述副路气体燃料管路12之间为无缝的管壁,相互之间不连通,所述副路气体燃料管路12的出口为燃烧室,所述副路气体燃料管路12内合成气的流速大幅降低,最高为70m/s左右,直接喷射进入燃烧室,与所述内侧空气管路13喷出的旋流空气混合燃烧,不会冲击燃烧器壁面造成机组哼鸣过大,并形成一定的气流冲力,使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器,防止燃烧器烧损,保证机组稳定运行,进一步发挥机组性能。而现有燃烧器结构,内侧空气管路13和副路气体燃料管路12之间的管壁42上有小孔,副路气体燃料管路12内的合成气经过管壁42上的小孔进入内侧空气管路13,气体流速可以达到300m/s,并冲击内侧空气管路13壁面,增大燃气轮机哼鸣,造成跳机。
所述内侧空气管路13出口在所述副路燃料气体管路12出口下方1.5cm~2cm,所述内侧空气管路13出口安装有空气导流片式旋流器21,可形成旋流气体。所述空气导流片式旋流器21的导流片与水平面呈15°~25°角。所述副路气体管路12出口没有旋流器,喷射出的燃料气体会与所述内侧空气管路13喷射出的旋流空气混合燃烧。
所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄,与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构,优选锥角为30°~60°。
所述副路气体燃料管路12出口处有所述点火电极31。所述副路气体燃料管路12也是注入点火气的管路。机组启动时,注入的点火气经所述点火电极31点燃,引燃所述中心燃油管路11注入的燃油。
根据不同机组负荷情况,使用主路气体燃料管路和副路气体燃料管路。副路气体燃料管路能够承担机组0%-25%负荷的气体燃料流量,主路气体燃料管路能够承担机组0%-100%负荷的气体燃料流量。在主路气体燃料管路无法维持稳定的气体燃料燃烧时,打开副路气体燃料管路,主路气体燃料管路共同控制气体燃料流量,从而稳定燃料燃烧。
除上述实施例外,本发明还包括有其他实施方式,凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案,均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,其特征在于:由外向内依次为外侧空气管路(15)、主路气体燃料管路(14)、内侧空气管路(13)、副路气体燃料管路(12)和中心燃油管路(11),呈同心布置;所述外侧空气管路(15)、主路气体燃料管路(14)、内侧空气管路(13)、副路气体燃料管路(12)和中心燃油管路(11)出口为燃烧室;所述外侧空气管路(15)内安装有空气管路导流片式旋流器(23),主路气体燃料管路(14)内部安装有燃气管路导流片式旋流器(22),内侧空气管路(13)出口处安装有空气管路导流片式旋流器(21),副路气体燃料管路(12)内没有旋流器,副路气体燃料管路(12)出口有点火电极(31);所述副路气体燃料管路(12)出口逐渐缩窄,与所述中心燃油管路(11)之间形成锥形结构;
所述内侧空气管路(13)出口在所述副路气体燃料管路(12)出口下方1.5cm~2cm,形成的旋流空气能够与副路气体燃料管路(12)喷射出的燃料充分混合;
所述锥形结构的锥角为30°~60°。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器,其特征在于:所述空气管路导流片式旋流器(21),其导流片与水平面夹角为15°~25°。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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