[發(fā)明專利]一種冷卻高氫燃氣輪機燃燒室燃料噴嘴的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010114718.5
• 申請日: 2010-02-25
• 公開（公告）號: CN101776268A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永生;付忠廣;徐鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: F23D14/78
• 分類號: F23D14/78;F23R3/58;F23R3/28
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃氣輪機零部件范圍，特別涉及一種冷卻高氫燃氣輪機燃燒室燃料噴嘴的方法，具體說，在燃燒室每個燃料噴嘴和與它反應(yīng)的空氣通道中間設(shè)置有氮氣噴射微孔或氮氣噴射微通道，用來阻止在燃料噴嘴附近發(fā)生燃燒。

技術(shù)背景

為了適應(yīng)高效低污染和CO₂減排，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)結(jié)合CO₂捕集封存是煤炭潔凈利用的有效手段。在此前提下，IGCC燃氣輪機燃燒室中的燃料是含氫量很高的燃料。而氫氣是易燃的燃料，在IGCC燃氣輪機燃燒室燃料中，點火延遲隨氫氣含量的增加而減少，這樣氫氣含量的增加會使得燃氣輪機燃燒室中在燃料噴嘴附近就開始燃燒進，并使得燃燒區(qū)縮短，從而會導(dǎo)致噴嘴附近的壁面出現(xiàn)超溫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種冷卻高氫燃氣輪機燃燒室燃料噴嘴的方法，其特征在于，所述方法是采用氮氣冷卻的方式冷卻高氫燃氣輪機燃燒室燃料噴嘴附近的壁面，低流速氮氣阻止空氣和燃料在噴嘴出口附近混合，防止在高氫燃氣輪機燃燒室噴嘴附近的壁面產(chǎn)生高溫，從而低溫的氮氣起到冷卻燃料噴嘴附近壁面的作用，具體是在空氣氣室前端固定氮氣氣室，燃料通道和燃料噴嘴固定在空氣氣室和氮氣氣室中央，燃料噴嘴周圍裝設(shè)氮氣微孔或微通道。

所述氮氣氣室周圍裝設(shè)空氣旋流通道。

本發(fā)明的有益效果是設(shè)計為低流速氮氣阻止空氣和燃料在噴嘴出口附近混合；低溫的氮氣起到冷卻燃料噴嘴附近壁面的作用，防止在高氫燃氣輪機燃燒室噴嘴附近的壁面產(chǎn)生高溫，以適應(yīng)高效低污染和CO₂減排的規(guī)定。

附圖說明

圖1是燃燒室頭部冷卻燃料噴嘴局部結(jié)構(gòu)平面示意圖。

圖2是圖1所示燃燒室頭部冷卻燃料噴嘴局部結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

圖中：1是空氣旋流通道，2是氮氣微孔或微通道，3是燃料噴嘴，4是燃料通道，5是空氣氣室，6是氮氣氣室。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種冷卻高氫燃氣輪機燃燒室燃料噴嘴的方法，在典型的IGCC系統(tǒng)中一般都配有空氣分離系統(tǒng)，空氣中的氧氣被分離出來用于煤的氣化，而大量的高壓氮氣一般被回注到燃氣輪機中去稀釋燃料或做功。本發(fā)明針對高氫燃氣輪機燃燒室，在燃料噴嘴和其周圍反應(yīng)的空氣通道中間設(shè)置安裝氮氣微孔或微通道，系統(tǒng)中的一部分氮氣從這里進入燃燒室。從氮氣微孔或微通道中出來的氮氣流速較低，形成發(fā)散冷卻氮氣，流出的氮氣對整個燃燒單元的流場影響不大，但起到阻止噴嘴根部燃燒的作用，從而避免了在燃燒室噴嘴附近產(chǎn)生局部高溫。

下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明的燃燒室頭部冷卻燃料噴嘴局部結(jié)構(gòu)平面示意圖。在圖1、圖2中，在空氣氣室5前端固定氮氣氣室6，燃料通道4和燃料噴嘴3固定在空氣氣室5和氮氣氣室6中央，燃料噴嘴3周圍裝設(shè)氮氣微孔或微通道2；氮氣氣室6周圍裝設(shè)空氣旋流通道1。

在圖1、圖2中描述了由燃料噴嘴3和環(huán)繞微孔的空氣旋流通道1組成燃燒室頭部局部的燃燒單元，在燃料噴嘴3和環(huán)繞微孔的空氣旋流通道1中間是氮氣微孔或微通道2。燃料、空氣和氮氣在燃燒室頭部分別從三個獨立的空間進入燃燒室，如圖2所示。燃料是從獨立的燃料通道4中通過燃料噴嘴3進入燃燒室，空氣是從空氣氣室5中通過空氣旋流通道1進入燃燒室，而氮氣是從氮氣氣室6通過氮氣微孔或微通道2進入燃燒室。燃料噴嘴3中噴出來的是高速燃料氣體，空氣旋流通道1中流出的是高速空氣，而氮氣微孔或微通道2中出來的氮氣流速較低。氮氣阻止了燃料噴嘴3中噴出的燃料在剛出口處就和空氣混合并進而燃燒，從而避免了在燃燒室噴嘴附近產(chǎn)生局部高溫。

最后，本發(fā)明不限于以上以上列舉的具體實施例。顯然，本發(fā)明還可以有許多變形，在與權(quán)利要求書相當?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。