[實(shí)用新型]燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320824703.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203595143U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查筱晨;謝法;張珊珊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華清燃?xì)廨啓C(jī)與煤氣化聯(lián)合循環(huán)工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): F23R3/38
• 分類號(hào): F23R3/38
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室噴嘴，尤其涉及能夠使用雙燃料的燃?xì)廨啓C(jī)低污染燃燒室噴嘴，屬于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)中，采用傳統(tǒng)燃煤技術(shù)的火力發(fā)電占據(jù)了絕大部分份額。但是這種傳統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)存在發(fā)電效率低，污染物排放高(尤其是NOx排放)，耗費(fèi)淡水資源多等缺點(diǎn)。IGCC(整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))作為一種新型“綠色”燃煤技術(shù)，為煤的清潔高效利用提供了一種新的途徑。

IGCC系統(tǒng)中的燃?xì)廨啓C(jī)，采用氣化爐產(chǎn)生的中低熱值合成氣為燃料，與壓氣機(jī)輸送來(lái)的高壓空氣在燃燒室中進(jìn)行快速混合和燃燒，高溫高壓的氣流經(jīng)透平做功，進(jìn)而帶動(dòng)電機(jī)發(fā)電。由于合成氣(主要成份是CO和H₂)有別于常規(guī)燃料，所以燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中通常所采用的如擴(kuò)散燃燒和預(yù)混燃燒技術(shù)均不再適用。因此，需根據(jù)IGCC系統(tǒng)和合成氣燃料成分的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)更加適合的低污染燃燒技術(shù)。

由于合成氣中主要成分為CO和H2，其過(guò)高的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋^(guò)高的絕熱火焰溫度和過(guò)寬的可燃極限和爆炸邊界，使得擴(kuò)散燃燒方式為最佳燃燒策略。但是，采用擴(kuò)散燃燒方式時(shí)，也帶來(lái)了擴(kuò)散燃燒方式所固有的缺點(diǎn)，即燃燒區(qū)中永遠(yuǎn)存在化學(xué)恰當(dāng)比的火焰鋒面，過(guò)高的峰值火焰溫度，將會(huì)極大地促使NOx快速生成。為解決此問(wèn)題，人們嘗試將稀釋劑，如氮?dú)?N₂),水蒸氣(H₂O)和二氧化碳(CO₂)等惰性氣體，注入到燃燒區(qū)，使得燃燒區(qū)峰值火焰溫度大幅度降低，從而降低污染物排放。

稀釋擴(kuò)散燃燒技術(shù)作為早期低污染燃燒的技術(shù)手段之一已進(jìn)入工程應(yīng)用多年，但是其在IGCC系統(tǒng)低污染燃燒領(lǐng)域中的應(yīng)用依然有兩大問(wèn)題需要解決。即：如何在保證良好稀釋的同時(shí)，保持火焰穩(wěn)定；如何抑制大體積流量的燃料和稀釋劑對(duì)空氣氣流的阻塞。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，該燃燒室噴嘴不僅能夠在保證良好稀釋的同時(shí)，保持火焰穩(wěn)定，還能夠抑制大體積流量的燃料和稀釋劑對(duì)空氣氣流的阻塞，同時(shí)稀釋劑的注入不會(huì)擾亂燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，從而保證燃燒的穩(wěn)定性和良好的出口溫度分布。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：一種燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴，該噴嘴包括軸向中心燃料通道和與該軸向中心燃料通道同軸布置的外圍軸向環(huán)形燃料通道及外圍徑向環(huán)形空氣通道，其特征在于：所述噴嘴還包括與所述軸向中心燃料通道同軸布置的外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道，該外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道內(nèi)壁面上設(shè)有燃料稀釋孔，該燃料稀釋孔與外圍軸向環(huán)形燃料通道相連通；所述軸向中心燃料通道出口端的壁面上開(kāi)有密集小孔；所述外圍軸向環(huán)形燃料通道出口處設(shè)置有外圍燃料旋流裝置；所述外圍徑向環(huán)形空氣通道內(nèi)設(shè)置有空氣旋流裝置。

上述技術(shù)方案中，所述的外圍燃料旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)或軸向葉柵式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)或葉柵通道個(gè)數(shù)在8～16之間。

所述的空氣旋流裝置采用徑向葉片式結(jié)構(gòu)，葉片個(gè)數(shù)在12～18之間。

該實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

(1)稀釋劑的注入不會(huì)阻塞空氣流道，從而保證了充分的燃燒空氣量，克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于燃燒室頭部缺氧所導(dǎo)致燃燒不充分問(wèn)題。

(2)通過(guò)燃料稀釋的方式實(shí)現(xiàn)了稀釋劑和燃料的預(yù)先混合，從而使得稀釋劑的加入不會(huì)擾亂燃燒室的內(nèi)部流場(chǎng)，保證了燃燒的穩(wěn)定性和良好的燃燒室出口溫度分布。

(3)該噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于實(shí)施。

(4)本實(shí)用新型在軸向中心燃料通道出口端的壁面上設(shè)有密集燃料孔，該孔在燃?xì)廨啓C(jī)工作時(shí)，單獨(dú)通入燃料或單獨(dú)通入清吹空氣，由于淬熄的作用阻止火焰在端部壁面的附著，從而保護(hù)噴嘴端壁不會(huì)被燒壞。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室噴嘴的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為雙燃料燃燒室噴嘴中外圍燃料旋流裝置采用軸向葉柵結(jié)構(gòu)實(shí)施例的三維剖視圖。

圖3為雙燃料燃燒室噴嘴外圍燃料旋流裝置采用軸向葉片式結(jié)構(gòu)實(shí)施例的三維剖視圖。

圖中符號(hào)說(shuō)明如下：1-軸向中心燃料通道；2-外圍軸向環(huán)形燃料通道；3-外圍軸向環(huán)形稀釋氣體通道；4-外圍徑向環(huán)形空氣通道；5-密集小孔；6-外圍燃料旋流裝置；7-燃料稀釋孔；8-空氣旋流裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理、結(jié)構(gòu)和具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。