CN111023153A - 燃烧室头部装置及燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种燃烧室头部装置及燃气轮机，涉及燃气轮机技术领域，以解决燃气轮机排放过高、火焰稳定性差的问题；本发明的燃烧室头部装置包括：底板，其底部具有出口通道；盖板，位于所述底板的上部；径向旋流器，位于所述底板与所述盖板之间；其中，所述底板、所述盖板及所述径向旋流器共同围成混合腔；主级喷射管，位于所述径向旋流器外围的进风口处；中心喷射管，穿设于所述盖板，且所述中心喷射管的喷射端位于所述混合腔内。本发明实施例的燃烧室头部装置能够满足低排放要求，同时也能稳固火焰防止熄火。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃烧室头部装置及燃气轮机。
背景技术
随着全球各地环保法规要求的日益严格，低排放成为燃气轮机技术发展的主要方向之一，其中，燃烧室的技术水平是决定燃气轮机排放水平的关键因素。燃烧室根据排放水平可分为常规燃烧室和低排放燃烧室，其中，低排放燃烧室所排放的氮氧化物浓度较低，一般小于25ppm(parts per million)。
现有技术中，常规燃烧室因无法实现低排放燃烧，而无法满足日益严格的环保法规要求。在低排放燃烧室中，一般采用贫燃预混分级燃料技术和RQL(富燃-猝熄-贫燃)燃烧技术；其中贫燃预混分级燃烧技术是现有燃气轮机低排放燃烧技术的主流。
但是上述的低排放燃烧室仍存在很多不足；例如，在采用贫燃混合分级燃料技术的低排放燃烧室中，当燃气的当量比过低时，贫燃预混气容易发生熄火，当燃气的当量比过高时，又增加了氮氧化物浓度的排放。
综上，现有技术中的燃烧室仍不能兼顾稳防止熄火及低排放的要求。
发明内容
本发明提供了一种能够保证低排放且能够有效防止熄火情况的燃烧室头部装置及燃气轮机。
一方面，本发明实施例提供了一种燃烧室头部装置，包括：
底板，其底部具有出口通道；
盖板，位于所述底板的上部；
径向旋流器，位于所述底板与所述盖板之间；
其中，所述底板、所述盖板及所述径向旋流器共同围成混合腔；
主级喷射管，位于所述径向旋流器外围的进风口处；
中心喷射管，穿设于所述盖板，且所述中心喷射管的喷射端位于所述混合腔内。
作为示例，所述盖板的中心具有螺纹孔；
所述中心喷射管的外壁具有外螺纹；
所述中心喷射管螺接于所述盖板的中心孔内。
作为示例，所述主级喷射管具有多个支管；
多个所述支管均匀分布于所述径向旋流器的外围。
作为示例，所述中心喷射管为中空的圆柱状结构；
靠近所述喷射端的外周和/或端均具有喷射孔。
作为示例，所述喷射孔的直径为0.5-5mm。
作为示例，位于所述中心喷射管的外周的喷射孔与所述中心喷射管的中心的夹角为0-90°。
作为示例，位于所述中心喷射管的端部的喷射孔与所述中心喷射管的中心的夹角为0-90°。
作为示例，所述出口通道位于所述底板的中心处。
作为示例，所述出口通道为直线型或收敛型或收敛-扩张型。
另一方面，本发明实施例提供了一种燃气轮机，包括燃烧室、涡轮及辅助系统，所述燃烧室具有火焰筒，其中，所述燃气轮机还包括上述任意一种所述的燃烧室头部装置，所述燃烧室头部装置的出口通道与所述火焰筒对接。
本发明实施例的有益效果在于：
本发明实施例的燃烧室头部装置能够满足低排放要求，同时也能稳固火焰防止熄火。
附图说明
图1为本发明实施例的燃烧室头部装置的剖视图；
图2为图1的A-A剖视图。
附图标记：
1-底板；11-出口通道；2-盖板；3-径向旋流器；4-中心喷射管；41-喷射孔；5-混合腔。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。
一方面，本发明实施例提供了一种燃烧室头部装置，如图1和图2所示，包括：底板1、盖板2、径向旋流器3、主级喷射管(图中未示出)和中心喷射管4；其中，主级喷射管和中心喷射管4用于与燃料供给管路连通，以向混合腔5内喷射燃料。
具体的，底板1的底部具有出口通道11；盖板2位于底板1的上部；径向旋流器3位于底板1与盖板2之间；其中，底板1、盖板2及径向旋流器3共同围成混合腔5；进一步的，主级喷射管位于径向旋流器3外围的进风口处；中心喷射管4穿设于盖板2，且中心喷射管4的喷射端位于混合腔5内。
在本发明提供的实施例中，主级喷射管设置在径向旋流器3的进风口处，以使，由主级喷射管喷出的燃料在径向旋流器3中叶片的上游位置p1、叶片的中游位置p2、叶片的下游位置p3与空气进行充分的混合(请参阅图2)；其中，为了实现氮氧化物的低排放，燃气混合物中燃料所占的比例较低。进一步的，考虑到在混合腔5中低浓度燃料的燃气混合物容易发生熄火现象，为此，本实施例中，燃料还能通过中心喷射管4向混合腔5内喷射，以在混合腔5中形成局部燃气浓度较高的区域，以达到稳定火焰的效果，杜绝熄火现象，从而可调节燃烧室内的燃烧过程。另外，由于从中心喷射管4中喷出的燃料为纯燃料(即未与空气进行混合)，因此，在通过控制中心喷射管4所喷出的燃料量来控制燃烧过程时，可从零开始调节，而无需保持最低喷射量。换句话来说，即使很少量的燃料从中心喷射管4中喷出后，仍然能够对混合腔5内的燃气浓度分布产生明显的影响，进而能够达到稳定火焰、保证低排放的效果。
进一步的，为了对燃烧室内的燃烧过程实现更精准的调节，在本发明提供的实施例中，中心喷射管4可在其轴向上相对混合腔5移动。
具体的，盖板2的中心具有螺纹孔(图中未标示出)；中心喷射管4的外壁具有外螺纹(图中未标示出)；中心喷射管4螺接于盖板2的螺纹孔内。采用这种结构设置，不仅能够实现中心喷射管4与盖板2之间的连接，还能够通过旋转中心喷射管4来调整喷射端在混合腔5内的位置。
其中，由于在径向旋流器3的作用下会对混合腔5内的气流产生不可控的影响，而且在混合腔5内靠近径向旋流器3的位置和靠近出口通道11的位置的气流特性也有所不同；因此，在本实施例中，可通过调节中心喷射管4在混合腔5内的位置和相应的实验结果，来得到在不同工况下中心喷射管4的最佳位置，以实现最低排放和稳定火焰的双重效果。
当然，中心喷射管4的可调节方式并不仅限于上述实施例中所公开的螺纹结构，在其他实施例中，也可以通过其他紧固件来实现中心喷射管4的可调效果，本发明对此不作具体限定。
进一步的，为了使得从中心喷射管4喷出的燃料燃烧的更为充分，以降低氮氧化物的排放；本发明提供的实施中，中心喷射管4为中空的圆柱状结构；靠近喷射端的外周和端部具有喷射孔41。其中，喷射孔41的数量和位置排布可以是多样的；例如，在一些实施例中，可以仅在喷射端的端部设置喷射孔41，也可以仅在喷射端的外周设置喷射孔41，同时，喷射孔41的数量也可以根据实际需求作适当调整。
在本发明提供的实施中，优选的，喷射端的外周和端部均设置有喷射孔41，且喷射孔41的直径为0.5-5mm。
进一步的，喷射孔41的设置方向也可以是多方面的；具体的，位于中心喷射管4的外周的喷射孔41与中心喷射管4的中心的夹角为0-90°。位于中心喷射管4的端部的喷射孔41与中心喷射管4的中心的夹角为0-90°。
具体的，如图1所示，在本发明提供的实施例中，位于喷射端外周及端部的喷射孔41均向下倾斜设置；以利于从喷射端所喷出的燃料能够充分的与混合腔5内的燃气混合物进行混合，进而实现更充分的燃烧。
进一步的，为了使得从主级喷射管所喷出的燃料与空气进行更为均匀的混合，在发明提供的一个实施例中，主级喷射管具有多个支管；多个支管均匀分布于径向旋流器3的外围。其中，多个支管中具有多个喷孔以供燃料喷出。在具体实施时，支管的数量及位置分布可根据实际情况作适应性选择及调整，本实施例不再赘述。
进一步的，如图1所示，在本发明提供的实施中，出口通道11位于底板1的中心处，出口通道11为直线型。当然，在其他实施例中，出口通道11也可以为收敛型或收敛-扩张型，本领域技术人员可根据实际需求对出口通道11的具体形状作适应性选择及调整，本发明对此不作具体限定。
另一方面，本发明实施例还提供了一种燃气轮机，包括燃烧室、涡轮及辅助系统，燃烧室具有火焰筒，其中，燃气轮机还包括上述的燃烧室头部装置，燃烧室头部装置的出口通道与火焰筒对接。其中，辅助系统例如可以包括：润滑系统，为燃气轮机的运动部件提供可靠的润滑，以保证运动部件的正常运转；燃料供给系统，为燃气轮机的正常工作提供动力燃料。当然，辅助系统并不仅限于包括上述的两类系统，在此不作过多赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种燃烧室头部装置，其特征在于，包括：
底板，其底部具有出口通道；
盖板，位于所述底板的上部；
径向旋流器，位于所述底板与所述盖板之间；
其中，所述底板、所述盖板及所述径向旋流器共同围成混合腔；
主级喷射管，位于所述径向旋流器外围的进风口处；
中心喷射管，穿设于所述盖板，且所述中心喷射管的喷射端位于所述混合腔内。
2.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述盖板的中心具有螺纹孔；
所述中心喷射管的外壁具有外螺纹；
所述中心喷射管螺接于所述盖板的中心孔内。
3.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述主级喷射管具有多个支管；
多个所述支管均匀分布于所述径向旋流器的外围。
4.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述中心喷射管为中空的圆柱状结构；
靠近所述喷射端的外周和/或端均具有喷射孔。
5.根据权利要求4所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述喷射孔的直径为0.5-5mm。
6.根据权利要求4所述的燃烧室头部装置，其特征在于，位于所述中心喷射管的外周的喷射孔与所述中心喷射管的中心的夹角为0-90°。
7.根据权利要求4所述的燃烧室头部装置，其特征在于，位于所述中心喷射管的端部的喷射孔与所述中心喷射管的中心的夹角为0-90°。
8.根据权利要求1所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述出口通道位于所述底板的中心处。
9.根据权利要求8所述的燃烧室头部装置，其特征在于，所述出口通道为直线型或收敛型或收敛-扩张型。
10.一种燃气轮机，包括燃烧室、涡轮及辅助系统，所述燃烧室具有火焰筒，其特征在于，所述燃气轮机还包括如权利要求1至9中任意一项所述的燃烧室头部装置，所述燃烧室头部装置的出口通道与所述火焰筒对接。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209893A (en) * | 1991-11-18 | 1993-05-11 | Southwire Company | Adjustable burner insert and method of adjusting same |
| US20100313570A1 (en) * | 2006-10-20 | 2010-12-16 | Ihi Corporation | Gas turbine combustor |
| CN207006235U (zh) * | 2017-07-03 | 2018-02-13 | 上海泛智能源装备有限公司 | 一种燃气轮机的预混装置及燃烧室 |
| CN109140500A (zh) * | 2018-08-03 | 2019-01-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机 |
| CN109404966A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-03-01 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 燃烧室头部装置及燃气轮机 |
| CN211424472U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 燃烧室头部装置及燃气轮机 |
-
2019
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5209893A (en) * | 1991-11-18 | 1993-05-11 | Southwire Company | Adjustable burner insert and method of adjusting same |
| US20100313570A1 (en) * | 2006-10-20 | 2010-12-16 | Ihi Corporation | Gas turbine combustor |
| CN207006235U (zh) * | 2017-07-03 | 2018-02-13 | 上海泛智能源装备有限公司 | 一种燃气轮机的预混装置及燃烧室 |
| CN109140500A (zh) * | 2018-08-03 | 2019-01-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 一种燃烧室的喷嘴、燃烧室及微型燃气轮机 |
| CN109404966A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-03-01 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 燃烧室头部装置及燃气轮机 |
| CN211424472U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-09-04 | 新奥能源动力科技（上海）有限公司 | 燃烧室头部装置及燃气轮机 |
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