[發明專利]適用于多種燃料的低污染燃燒器

有效

• 申請號: 200810013562.4
• 申請日: 2008-10-08
• 公開（公告）號: CN101713546A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 金戈;顧銘企;齊兵;王克新;劉常青;李孝堂;高鳳樹;尹家錄;聶海剛
• 申請（專利權）人: 中國航空工業第一集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及燃氣輪機燃燒室技術領域，特別是應用中、低熱值氣體燃 料的燃氣輪機燃燒室領域。

背景技術

傳統上，燃氣輪機使用高熱值天然氣和液體燃料(主要是柴油等)工 作。近年來，我國的能源供應和環境壓力日益增大，天然氣和石油的供應 緊張，價格上漲嚴重，燃氣輪機使用天然氣和石油的運行成本越來越難以 承受。我國的能源結構以煤為主，但傳統的燃煤發電過程中產生大量的污 染物，是環境污染的重要來源。整體煤氣化聯合循環(IGCC)通過將煤氣 化，產生中低熱值合成氣，合成氣凈化后，供入燃氣輪機燃燒并做功，能 夠同時保持高效和低污染特性，從而被認為是未來能源清潔高效利用的重 要發展方向。

IGCC系統中煤氣化后生成合成氣，合成氣主要由氫氣和一氧化碳組 成，此外還包括少量的惰性氣體，如氮氣或二氧化碳。合成氣詳細的成分 和熱值依賴于IGCC系統所采用的燃料和氣化處理技術。由于合成氣的組成 成分與天然氣(甲烷普遍占90％以上)不同，其燃燒特性也明顯不同。

燃氣輪機燃燒室組織燃燒方式主要分為貧油預混燃燒和擴散燃燒兩 種。貧油預混燃燒方式是將燃料與燃燒空氣預先混合，成為均勻的可燃混 合物，通過控制燃料和空氣的摻混比例，來控制火焰燃燒溫度，實現降低 NO_X排放的目的。擴散燃燒是指燃料和空氣沒有預先混合，分別供入燃燒 室后，在接近化學當量比的火焰面上進行燃燒的現象。目前，貧油預混燃 燒方式廣泛應用在以天然氣為燃料的燃氣輪機燃燒室上。由于合成氣中氫 氣含量大，使得合成氣的點火溫度低，火焰傳播速度快。如果繼續采用原 有的貧油預混燃燒方式，將面臨很大的回火危險，燃燒室中火焰的回火將 導致燃燒器過熱和燒蝕，嚴重危害整臺燃氣輪機的運行安全。如果采用擴 散燃燒方式，雖然可避免回火問題，但由于火焰溫度高，將產生氮氧化物 (NO_X)排放大量增加的問題。

隨著環境壓力的增大和環保意識的增強，目前，國內、外對燃氣輪機 的氮氧化物(NO_X)排放量的限制越來越嚴格。因此，燃氣輪機燃用中低 熱值合成氣時，降低燃燒過程中的氮氧化物(NO_X)排放量是必須解決的 問題。

中低熱值氣體燃料燃燒室采用擴散燃燒方式工作時，主要通過向燃燒 室內注入稀釋劑的方式控制NO_X排放，稀釋劑包括水蒸汽、氮氣和二氧化 碳。

除使用合成氣燃料工作外，燃氣輪機還要求能夠可靠的燃燒一種備份 燃料，如柴油和天然氣。以便在IGCC系統合成氣供應不足或中斷的情況下， 能夠切換至備份燃料工作或保持兩種燃料的混燒，能夠保證燃氣輪機持續 工作和正常停車。

發明內容

本發明的目的是提供一種使用中、低熱值合成氣和柴油(或天然氣) 的低污染燃燒器，用于燃用合成氣并滿足低NO_X排放的燃氣輪機燃燒系統。

本發明提供一種適用于多種燃料的低污染燃燒器，包括分流系統、安 裝邊、多個雙燃料噴嘴，其中：分流系統與多個雙燃料噴嘴通過安裝邊連 接為一個整體；分流系統由同心管道、供油管路、擋板以及在安裝邊上加 工形成的腔道組成，形成相互對立的4個分流通道，包括氣體燃料分流通 道、液體燃料分流通道、稀釋劑分流通道、霧化空氣分流通道，用于實現 由外界供入的液體燃料、霧化空氣、稀釋劑和氣體燃料在燃燒器內的單獨 流動，并分流至多個燃料噴嘴；雙燃料噴嘴沿燃燒器的中心軸線呈圓周分 布，雙燃料噴嘴22沿自身中心軸由內向外，呈徑向環狀依次分布液體燃料 噴嘴和氣體燃料噴嘴，其中：氣體燃料噴嘴包括氣體燃料通道3和稀釋劑 通道2，雙燃料噴嘴外側固結有設置開孔6的環形套筒11，以構成燃燒空 氣通道1；稀釋劑通道2前端與燃燒空氣通道1末端連通并通過套筒連接成 一個整體，燃燒空氣通道1的前端延伸至燃料噴嘴出口處的燃燒區。

本發明提供的適用于多種燃料的低污染燃燒器，液體燃料噴嘴可以為 空氣霧化噴嘴，使用的液體燃料為柴油或煤油。也可設計成雙油路離心式 壓力霧化噴嘴，其中：空氣霧化噴嘴包括液體燃料通道5、霧化空氣通道4。

本發明提供的適用于多種燃料的低污染燃燒器，稀釋劑通道2內部安 裝有噴射孔10。