CN109611891B - 一种干低排放燃烧器 - Google Patents

Abstract

本申请属于燃烧器设计技术领域，具体涉及一种干低排放燃烧器，包括：文氏管；预混室外筒，其出口端与文氏管的入口端连接；预混室内筒，设置在预混室外筒内侧，与预混室外筒之间形成主燃预混级通道；喷嘴体，设置在预混室内筒内侧，与预混室内筒之间形成预燃预混级通道；喷嘴体内部具有预燃扩散通道；预燃扩散通道沿轴向贯穿喷嘴体，其靠近文氏管的一端设置有预燃扩散喷嘴孔，另一端与燃料源连通；主燃预混喷杆，其入口端与燃料源连通，出口端在主燃预混级通道的入口端设置，且其出口端设置有主燃预混喷嘴孔；预燃预混喷杆，其入口端与燃料源连通，出口端在预燃预混级通道的入口端设置，且其出口端设置有预燃预混喷嘴孔。

Description

一种干低排放燃烧器

技术领域

本申请属于燃烧器设计技术领域，具体涉及一种干低排放燃烧器。

背景技术

燃气轮机燃烧器的干低排放技术是相对于喷水/蒸汽技术而言的，其是降低燃气轮机污染物排放的重要技术手段。当前，干低排放燃烧器多采用贫油预混燃烧模式，燃料不分级，为保证燃烧的稳定性，其在燃烧器中心保留一定比例的扩散燃烧燃料，该种技术方案存在以下缺陷：

(1)燃料没有分级分区，致使燃烧器的过渡工况设计困难，对低工况燃烧稳定性与高工况污染物排放指标不能兼顾；

(2)由于存在扩散燃烧模式，不能实现燃料与空气的充分混合，不利于排放污染物的降低，致使污染物排放指标难以达到标准；

(3)该种设计形式的燃烧器，在实际应用过程中极易出现热声震荡、熄火等问题。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供一种干低排放燃烧器，以克服或减轻上述至少一方面的缺陷。

本申请的技术方案是：

一种干低排放燃烧器，包括：

文氏管；

预混室外筒，其出口端与文氏管的入口端连接；

预混室内筒，设置在预混室外筒内侧，与预混室外筒之间形成主燃预混级通道；

喷嘴体，设置在预混室内筒内侧，与预混室内筒之间形成预燃预混级通道；喷嘴体内部具有预燃扩散通道；预燃扩散通道沿轴向贯穿喷嘴体，其靠近文氏管的一端设置有预燃扩散喷嘴孔，另一端与燃料源连通；

主燃预混喷杆，其入口端与燃料源连通，出口端在主燃预混级通道的入口端设置，且其出口端设置有主燃预混喷嘴孔；

预燃预混喷杆，其入口端与燃料源连通，出口端在预燃预混级通道的入口端设置，且其出口端设置有预燃预混喷嘴孔。

根据本申请的至少一个实施例，喷嘴体内部具有值班通道；

值班通道沿轴向贯穿喷嘴体，其靠近文氏管的一端设置有喷嘴孔，另一端与燃料源连通。

根据本申请的至少一个实施例，喷嘴体内部具有清吹空气通道；

清吹空气通道一端延伸至喷嘴体侧壁面，与预燃预混级通道入口端连通；

清吹空气通道另一端延伸至喷嘴体靠近文氏管一端的端面，且设置有清吹空气孔。

根据本申请的至少一个实施例，还包括有安装边，喷嘴体远离文氏管的一端与安装边连接。

根据本申请的至少一个实施例，主燃预混喷杆与安装边连接。

根据本申请的至少一个实施例，预燃预混喷杆入口端插入喷嘴体内部，且与值班燃料通道连通。

根据本申请的至少一个实施例，还包括：

主燃预混旋流器，在主燃预混级通道中设置；

预燃预混旋流器，在预燃预混级通道中设置。

根据本申请的至少一个实施例，主燃预混旋流器位于主燃预混级通道的入口端；

预燃预混旋流器位于预燃预混级通道的出口端。

根据本申请的至少一个实施例，主燃预混旋流器与预燃预混旋流器的旋向相同。

根据本申请的至少一个实施例，还包括机匣，呈筒状，其一端与安装边连接；

预混室外筒及文氏管位于机匣内侧。

本申请至少存在以下有益技术效果：提供了一种干低排放燃烧器，其设置有主燃预混级通道及预燃预混级通道，燃料与空气在主燃预混级通道及预燃预混级通道进行掺混，使燃料与空气混合均匀，可使燃烧器的污染物排放指标有效降低，此外，喷嘴体中设置有预燃扩散通道，其与主燃预混级通道及预燃预混级通道在工况过程中配合使用，可兼顾燃烧器在小工况下燃烧的稳定性以及大工况下的污染物的排放指标，其在一定程度上扩大了能达到低排放要求的工况范围；且通过对与文氏管入口端连通的主燃预混级通道及预燃预混级通道的出料流速及其比例的控制可有效控制回火。

附图说明

图1是本申请实施例提供的干低排放燃烧器的结构示意图；

图2是图1的C向局部结构示意图；

其中：

1-安装边；2-机匣；3-文氏管；4-主燃预混喷杆；5-预混室外筒；6-预燃扩散喷嘴孔；7-清吹空气孔；8-值班喷嘴孔；9-预燃预混旋流器；10-主燃预混旋流器；11-预燃预混喷杆；12-预混室内筒；13-喷嘴体；

A-主燃预混级通道；B-预燃预混级通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。

一种干低排放燃烧器，包括：

文氏管3；

预混室外筒5，其出口端与文氏管3的入口端连接；

预混室内筒12，设置在预混室外筒5内侧，与预混室外筒5之间形成主燃预混级通道A；

喷嘴体13，设置在预混室内筒12内侧，与预混室内筒12之间形成预燃预混级通道B；喷嘴体13内部具有预燃扩散通道；预燃扩散通道沿轴向贯穿喷嘴体13，其靠近文氏管3的一端设置有预燃扩散喷嘴孔6，另一端与燃料源连通；

主燃预混喷杆4，其入口端与燃料源连通，出口端在主燃预混级通道A的入口端设置，且其出口端设置有主燃预混喷嘴孔；

预燃预混喷杆11，其入口端与燃料源连通，出口端在预燃预混级通道B的入口端设置，且其出口端设置有预燃预混喷嘴孔。

上述干低排放燃烧器应用过程中，可经过如下的操作工况：

点火：向预燃扩散通道供应燃料，燃料自预燃扩散喷嘴孔6喷出，预燃扩散喷嘴孔6喷出的燃料与自预燃预混级通道B进入的空气以扩散燃烧的方式进入文氏管3入口段；

慢车：逐渐减少预燃扩散通道供应燃料的供应量，自预燃扩散喷嘴孔6喷出的燃料减少，同时逐步增加主燃预混喷杆4燃料的供应量，主燃预混喷杆4中的燃料自主燃预混喷嘴孔喷出进入主燃预混级通道A，进入主燃预混级通道A的燃料与进入其内的空气在其中发生掺混，混合均匀的燃料与空气自主燃预混级通道A出口端流出后燃烧；

大工况：预燃扩散通道供应燃料的供应量减少至零，开始向预燃预混喷杆11供应燃料，预燃预混喷杆11中的燃料自预燃预混喷嘴孔喷出进入预燃预混级通道B，进入预燃预混级通道B的燃料与进入其内的空气在其中发生掺混，混合均匀的燃料与空气自预燃预混级通道B出口端流出后燃烧。

上述干低排放燃烧器至大工况时，完成自扩散燃烧向预混燃烧的切换，燃料与空气掺混均匀后燃烧，有效的降低了污染物的排放指标；且上述干低排放燃烧器燃料分区分级供应，单独控制，互不干扰，保证了各工况间的平稳过渡及稳定燃烧，通过各区燃料比例的控制，在一定程度上使能达到低排放要求的工况范围扩大。

在一些可选的实施例中，喷嘴体13内部具有值班通道；

值班通道沿轴向贯穿喷嘴体13，其靠近文氏管3的一端设置有喷嘴孔8，另一端与燃料源连通。

在大工况时，向值班通道供应燃料，值班通道中的燃料自值班喷嘴孔8喷出以扩散燃烧的模式燃烧，具有稳定火焰的作用，提高燃烧稳定性，调节燃料的比例可取得进一步污染低排放的效果。

在一些可选的实施例中，喷嘴体13内部具有清吹空气通道；

清吹空气通道一端延伸至喷嘴体13侧壁面，与预燃预混级通道B入口端连通；清吹空气通道另一端延伸至喷嘴体13靠近文氏管3一端的端面，且设置有清吹空气孔7。

上述干低排放燃烧器，将清吹空气孔7设置在值班喷嘴孔8与预燃扩散喷嘴孔6之间，将冷气引入至此处，降低该处的壁面温度，以及该处燃料的浓度，可有效防止附面层回火。

在一些可选的实施例中，还包括有安装边1，喷嘴体13远离文氏管3的一端与安装边1连接。

在一些可选的实施例中，主燃预混喷杆4与安装边1连接。

在一些可选的实施例中，预燃预混喷杆11入口端插入喷嘴体13内部，且与值班燃料通道连通。

在一些可选的实施例中，还包括：主燃预混旋流器10，在主燃预混级通道A中设置；预燃预混旋流器9，在预燃预混级通道B中设置。

上述实施例中在在主燃预混级通道A中设置主燃预混旋流器10，及在预燃预混级通道B中设置预燃预混旋流器9，可增加燃料与空气在主燃预混级通道A中及在预燃预混级通道B中的发生掺混的效果。

在一些可选的实施例中，主燃预混旋流器10位于主燃预混级通道A的入口端；预燃预混旋流器9位于预燃预混级通道B的出口端；主燃预混旋流器10与预燃预混旋流器9的旋向相同。

上述实力例中，将置主燃预混旋流器10设在主燃预混级通道A的入口端，其可使进入主燃预混级通道A的燃料与其内的空气，在进口端即于主燃预混旋流器10的叶片之间发生有效的掺混，其后在流经主燃预混级通道A的形成中继续进一步混合，该种设置方式可使进入主燃预混级通道A的燃料与其内空气充分混合达到良好的混合均匀度；

将预燃预混旋流器9设置在预燃预混级通道B的出口端，使进入预燃预混级通道B的燃料与其内空气在发生一定时间的预混后，自预燃预混旋流器9流出，其与主燃预混旋流器10的旋向同向匹配，在燃料与空气的出口端形成两个互不干扰的燃烧区，使回流区稳定。

在一些可选的实施例中，还包括机匣2，呈筒状，其一端与安装边1连接；预混室外筒5及文氏管3位于机匣2内侧。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种干低排放燃烧器，其特征在于，包括：

文氏管(3)；

预混室外筒(5)，其出口端与所述文氏管(3)的入口端连接；

预混室内筒(12)，设置在所述预混室外筒(5)内侧，与所述预混室外筒(5)之间形成主燃预混级通道(A)；

喷嘴体(13)，设置在所述预混室内筒(12)内侧，与所述预混室内筒(12)之间形成预燃预混级通道(B)；所述喷嘴体(13)内部具有预燃扩散通道；所述预燃扩散通道沿轴向贯穿所述喷嘴体(13)，其靠近所述文氏管(3)的一端设置有预燃扩散喷嘴孔(6)，另一端与燃料源连通；

主燃预混喷杆(4)，其入口端与燃料源连通，出口端在所述主燃预混级通道(A)的入口端设置，且其出口端设置有主燃预混喷嘴孔；

预燃预混喷杆(11)，其入口端与燃料源连通，出口端在所述预燃预混级通道(B)的入口端设置，且其出口端设置有预燃预混喷嘴孔；

所述喷嘴体(13)内部具有值班通道；

所述值班通道沿轴向贯穿所述喷嘴体(13)，其靠近所述文氏管(3)的一端设置有喷嘴孔(8)，另一端与燃料源连通。

2.根据权利要求1所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

所述喷嘴体(13)内部具有清吹空气通道；

所述清吹空气通道一端延伸至所述喷嘴体(13)侧壁面，与所述预燃预混级通道(B)入口端连通；

所述清吹空气通道另一端延伸至所述喷嘴体(13)靠近所述文氏管(3)一端的端面，且设置有清吹空气孔(7)。

3.根据权利要求2所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

还包括有安装边(1)，所述喷嘴体(13)远离所述文氏管(3)的一端与所述安装边(1)连接。

4.根据权利要求3所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

所述主燃预混喷杆(4)与所述安装边(1)连接。

5.根据权利要求3所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

所述预燃预混喷杆(11)入口端插入所述喷嘴体(13)内部，且与所述值班燃料通道连通。

6.根据权利要求5所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

还包括：

主燃预混旋流器(10)，在所述主燃预混级通道(A)中设置；

预燃预混旋流器(9)，在所述预燃预混级通道(B)中设置。

7.根据权利要求6所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

主燃预混旋流器(10)位于所述主燃预混级通道(A)的入口端；

预燃预混旋流器(9)位于所述预燃预混级通道(B)的出口端。

8.根据权利要求7所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

所述主燃预混旋流器(10)与所述预燃预混旋流器(9)的旋向相同。

9.根据权利要求8所述的干低排放燃烧器，其特征在于，

还包括呈筒状的机匣(2)，其一端与所述安装边(1)连接；

所述预混室外筒(5)及所述文氏管(3)位于所述机匣(2)内侧。

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