CN112901343A - 一种低污染物排放的地面燃气轮机 - Google Patents

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王明瑞
解亮
李亚娟
于忠强
韩冰
王成冬
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本申请属于燃气轮机领域，特别涉及一种低污染物排放的地面燃气轮机。包括：依次连接的压气机(1)、第一级富油燃烧室(3)、高压涡轮(4)、第二级贫油燃烧室(5)、低压涡轮(6)以及排气罩(7)，其中，所述第一级富油燃烧室(3)中采用富油燃烧方式；所述第二级贫油燃烧室(5)中采用贫油预混燃烧方式；以及还包括引气管(2)，所述引气管(2)的一端与所述压气机(1)连接，另一端与所述第二级贫油燃烧室(5)连接，用于将所述压气机(1)中的气体引入所述第二级贫油燃烧室(5)中。本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，产生的污染物，例如NOx、CO、UHC，排放低，工作范围宽，工作稳定，同时具有较高的热效率。

Description

一种低污染物排放的地面燃气轮机
技术领域
本申请属于燃气轮机领域，特别涉及一种低污染物排放的地面燃气轮机。
背景技术
满足国家标准对污染物排放的要求是地面燃气轮机进入市场的先决条件，目前对污染物控制技术的研究主要集中在组织燃烧方式和燃烧室结构设计上。
国内外研究了采用轴向分级、径向分级以及中心分级方式与值班火焰相结合的方式来实现贫油预混预蒸发燃烧室、变几何结构燃烧室以及富油燃烧/淬熄/贫油燃烧室等各种结构的燃烧室。贫油预混预蒸发燃烧室的预混预蒸发的高均匀度很难实现，存在工作范围窄，易结焦、自燃和回火以及燃烧不稳定等缺陷；变几何结构燃烧室存在结构复杂，调整结构会给燃烧室的工作带来风险；RQL燃烧室采用富油燃烧/淬熄/贫油燃烧方式，富油燃烧方式具有工作范围大、能有效降低氮氧化物排放的效果，但由于RQL燃烧室直接在第一和二级燃烧室直接加入掺混空气，在向贫油燃烧过渡的过程中不能保证掺混空气与富油燃气快速混合均匀，使得氮氧化物排放上升。
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了一种低污染物排放的地面燃气轮机，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种低污染物排放的地面燃气轮机，包括：
依次连接的压气机、第一级富油燃烧室、高压涡轮、第二级贫油燃烧室、低压涡轮以及排气罩，其中，
所述第一级富油燃烧室中采用富油燃烧方式；
所述第二级贫油燃烧室中采用贫油预混燃烧方式；以及
还包括引气管，所述引气管的一端与所述压气机连接，另一端与所述第二级贫油燃烧室连接，用于将所述压气机中的气体引入所述第二级贫油燃烧室中。
可选地，所述第一级富油燃烧室的进气口呈扩张型。
可选地，所述第二级贫油燃烧室的进气口呈扩张型。
可选地，所述排气罩呈扩张型。
可选地，所述第一级富油燃烧室中，当量比不小于1.2。
可选地，所述第一级富油燃烧室中，当量比为1.2～1.5。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，产生的污染物，例如NOx、CO、UHC，排放低，工作范围宽，工作稳定，同时具有较高的热效率。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的低污染物排放的地面燃气轮机示意图。
其中：
1-压气机；2-引气管；3-第一级富油燃烧室；4-高压涡轮；5-第二级贫油燃烧室；6-低压涡轮；7-排气罩。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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保护范围的限制。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种低污染物排放的地面燃气轮机，包括依次连接的压气机1、第一级富油燃烧室3、高压涡轮4、第二级贫油燃烧室5、低压涡轮6以及排气罩7。
具体的，第一级富油燃烧室3中采用富油燃烧方式，第二级贫油燃烧室5中采用贫油预混燃烧方式。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，如图1所示，还包括引气管2，引气管2的一端与压气机1连接，另一端与第二级贫油燃烧室5连接，用于将压气机1中的气体引入第二级贫油燃烧室5中。
有利的是，在本申请的一个优选实施例中，第一级富油燃烧室3以及第二级贫油燃烧室5的进气口均呈扩张型，排气罩7呈扩张型。本实施例中，第一级富油燃烧室3中的当量比不小于1.2，优选控制在1.2～1.5。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，空气经压气机1进入第一级富油燃烧室3，第一级富油燃烧室3中的油、气混合并采用富油燃烧技术，当量比控制在1.2～1.5之间或者更高。由于采用富油燃烧方式，第一级富油燃烧室3工作稳定，能够极大降低氮氧化物的排放。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，可以通过控制进口空气温度和当量比来控制第一级富油燃烧室3燃气出口的平均温度，在第一级富油燃烧室3中温升大约为1000K，再根据涡轮设计温度确定排气温度，以防止高压涡轮4超温。高温燃气经过高压涡轮4做功后，进入第二级贫油预混燃烧室5，温度下降到900～1000K之间。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，第二级贫油预混燃烧室5的燃气中还有大量的可燃物，再与从压气机1中架设的引气管2引入的空气与燃气在较低的温度下进行预混燃烧，避免了掺混过程中氮氧化物的生成，根据工作状态可补充少量燃料，由于采用贫油低温预混燃烧技术，可以确保第二级燃烧室5中的NOx生成量很低，同时确保较低的CO和UHC排放。最后，燃气再次燃烧后流经低压涡轮6做功，最后由排气罩7排出。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，一级燃烧室采用富油燃烧方式，二级燃烧室采用贫油预混燃烧方式，并且在第一和二级燃烧室之间加入高压涡轮做功，把燃气温度大大降低，然后再与掺混空气混合在二级燃烧室进行燃烧，燃气与空气的掺混在较低的温度下进行，基本不产生氮氧化物，同时二级燃烧室的工作温度也低于RQL燃烧室，有利于减少氮氧化物生成。
本申请的低污染物排放的地面燃气轮机，产生的污染物，例如NOx、CO、UHC，排放低，工作范围宽，工作稳定，同时具有较高的热效率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，包括：
依次连接的压气机(1)、第一级富油燃烧室(3)、高压涡轮(4)、第二级贫油燃烧室(5)、低压涡轮(6)以及排气罩(7)，其中，
所述第一级富油燃烧室(3)中采用富油燃烧方式；
所述第二级贫油燃烧室(5)中采用贫油预混燃烧方式；以及
还包括引气管(2)，所述引气管(2)的一端与所述压气机(1)连接，另一端与所述第二级贫油燃烧室(5)连接，用于将所述压气机(1)中的气体引入所述第二级贫油燃烧室(5)中。
2.根据权利要求1所述的低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，所述第一级富油燃烧室(3)的进气口呈扩张型。
3.根据权利要求1所述的低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，所述第二级贫油燃烧室(5)的进气口呈扩张型。
4.根据权利要求1所述的低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，所述排气罩(7)呈扩张型。
5.根据权利要求1所述的低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，所述第一级富油燃烧室(3)中，当量比不小于1.2。
6.根据权利要求5所述的低污染物排放的地面燃气轮机，其特征在于，所述第一级富油燃烧室(3)中，当量比为1.2～1.5。
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