[發明專利]一種用于組織大流量中低熱值燃料燃燒的單元噴嘴

有效

• 申請號: 201210566218.4
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103104936A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 張秋鴻;張宏濤;馮永志;王岳;趙俊明;王輝;張文軍;孫中偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種燃料噴嘴，具體涉及整體氣化聯合循環(IGCC)發電系統中燃氣輪機使用的燃料噴嘴。

背景技術

一些已知的燃氣輪機的燃燒系統燃燒中低熱值燃料以產生驅動渦輪的排氣。然而與其它燃料(如天然氣)相比，大部分已知的中低熱值燃料熱值低，以及因此而產生的與其它燃料相比也可能較低的沃泊指數。另外，大部分已知的中低熱值燃料具有較大含氫量，導致燃料流特征化學時間非常短，燃料反應性很高。由于低沃泊指數和高燃料反應性的這種組合，為了燃料噴嘴能夠安全、穩定、高效地運行，那么控制燃料與空氣的混合對于燃燒室的性能和排放都將具有很重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種結合燃燒室使用的組織大流量中低熱值燃料燃燒的單元噴嘴，以使燃料噴嘴能夠安全、穩定、高效地運行。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

本發明所述的一種用于組織大流量中低熱值燃料燃燒的單元噴嘴包括中心油噴嘴、錐形外殼、葉冠和套管，所述中心油噴嘴置于錐形外殼內且二者同軸，錐形外殼出口端內壁與心油噴嘴的出口端外壁卡接在一起，錐形外殼的出口端外壁設有錐形殼體空氣旋流器，錐形殼體空氣旋流器的外表面呈漸縮狀且與錐形外殼的漸縮方向一致；葉冠固接在錐形殼體空氣旋流器出口端外緣，二者同軸，端面平齊；錐形外殼出口端置于套管內且二者之間通過葉冠連接在一起，位于錐形外殼出口端上部的套管的內部空間為壓縮空氣和中低熱值氣的混合區域；錐形外殼的燃料開口端設有第一組沿周向隔開的燃料開口和第二組沿周向隔開的燃料開口，其中第一組沿周向隔開的燃料開口位于錐形殼體空氣旋流器下游，第二組沿周向隔開的燃料開口位于錐形殼體空氣旋流器內部，錐形外殼與中心油噴嘴之間空隙為中低熱值氣通道，第一組沿周向隔開的燃料開口用于允許大體積流量的中低熱值氣射入到燃燒室混合區域中；錐形殼體空氣旋流器上設有多個沿周向隔開的空氣開口，用以允許壓縮空氣射入到燃燒室混合區域中；第二組沿周向隔開的燃料開口用于將中低熱值氣先與壓縮空氣初步混合后再進入燃燒室混合區域中。

所述中低熱值燃料流量在60kg/s至80kg/s之間，主要成分為H2(氫氣)和CO，其中H2體積分數約為35％，CO體積分數約為45％，由于氫氣自燃溫度低，火焰傳播速度快，噴嘴采用擴散燃燒方式，保證空氣與燃料射流速度，避免回火產生，且由于CO燃燒速度較慢，應在頭部構建足夠強的回流區域，增強燃料與空氣的摻混性能，避免火焰長度過長。

本發明的有益效果：在錐形外殼上設有第一、二組多個沿周向隔開的燃料開口，用以引導中低熱值燃料至燃燒室內的混合區域中；錐形殼體空氣旋流器上設有多個沿周向隔開的空氣開口，用以將壓縮空氣射入混合區域，該多個空氣開口定向成有助于在混合區域內產生大于0.6的旋流數。內錐形的葉冠與多個空氣開口共同形成定向傾斜的矩形空氣流道，增強空氣開口的內切定向性。本發明利用對于燃料的第一旋流與對于空氣的第二旋流相配合，產生來至于燃料噴嘴的燃料-空氣混合物。本發明所述燃料噴嘴能夠安全、穩定、高效地運行。

附圖說明

圖1是本發明的一種大流量中低熱值燃料單元噴嘴的主視剖視圖；圖2顯示了一種大流量中低熱值燃料單元噴嘴的錐形殼體主視圖；圖3顯示了一種大流量中低熱值燃料單元噴嘴的俯視圖；圖4顯示了一種大流量中低熱值燃料單元噴嘴的立體圖。

具體實施方式