[發明專利]火焰穩定器和帶有該火焰穩定器的地面燃機燃燒室

有效

• 申請號: 201510242234.1
• 申請日: 2015-05-13
• 公開（公告）號: CN104896510B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 劉石;鄧小文;尹洪;馮永新;田豐;邢力;張群
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司電力科學研究院;西北工業大學
• 主分類號: F23R3/18
• 分類號: F23R3/18;F23R3/42
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司44104
• 代理人: 周克佑,何秋林

技術領域

本發明涉及燃氣輪機領域，具體而言，涉及一種火焰穩定器，還涉及一種安裝有該火焰穩定器的地面燃機燃燒室。

背景技術

隨著人們的環保意識普遍加強，世界各國都相應的制訂了環境保護條例（法），對各種燃燒設備和動力裝置的污染排放物提出了日益嚴格的限定。雖然二十世紀80年代到90年代期間有了國際法的規定,使許多國家二氧化硫（SO₂）的排放量明顯減少，但是氮氧化物（NO_X）減少量相對較少。NO_X已經日益成為各國污染排放控制的關鍵，因為其是復合型污染的關鍵污染物，并且會帶來一系列的環境問題。干式低?NOx(DLN)燃燒技術是根據熱力型?NOx的?Zeldovich?生成原理，將燃燒室主燃區溫度約束在1670-1900K的狹窄范圍內以減排NOx，因此必須采用預混燃燒方式，通過調節主燃區的燃料/空氣當量比來控制火焰溫度。但僅控制平均當量比還不能滿足要求，所有?DLN?燃燒室都要求燃料/空氣均勻預混。國際上先進?DLN?燃燒室的研發都在燃料/空氣預混均勻性問題上花費了很大精力。

圖1是現有的一般干式低氮氧化物排放燃燒室的結構示意圖，如圖1所示，燃燒筒設于燃燒室內，燃燒筒的進氣端設有端板，端板上固定有值班旋流器和圍繞值班旋流器的8個主旋流器。旋流器由旋流筒4、5和葉片41、31組成，葉片41、31圍繞中部的中心孔設置。主燃級噴管1從主旋流器葉片41中部的中心孔穿入主旋流筒4中，值班級噴管3從值班旋流器葉片31中部的中心孔穿入值班旋流筒5中。主旋流筒4尾部收斂，值班旋流筒5尾部擴張。

為了加強混合度以及防止回火，主旋流筒4尾部設計了收斂段，以便加速未燃氣流。但是如此設計又使其下游相當一段距離內，由于氣流速度太高不能著火，浪費了燃燒室空間，并且增加了燃氣在燃燒室內的停留時間，增多了污染物的產生。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種火焰穩定器，該火焰穩定器能使其上的火焰穩定燃燒。

????本發明通過如下技術手段解決上述技術問題：一種火焰穩定器，其特征在于，包括中心環和沿徑向均勻地固定在中心環外環面上的若干個徑向支柱，所述中心環的環體和所述徑向支柱皆由槽狀結構的構件組成，且所述中心環和所述徑向支柱的槽口方向相同，所述槽狀結構的構件內設有氣流通道，所述氣流通道通過槽底設置的多個噴氣孔與外界連通，所述中心環和所述徑向支柱內的氣流通道彼此連通，形成一個形狀與所述火焰穩定器對應的氣流腔。

燃氣輸入所述氣流腔后，從所述構件槽底的噴氣孔噴出，與助燃氣體如空氣接觸完成燃燒，槽狀結構的構件能很好的阻擋外界氣流的沖擊，使燃氣能在火焰穩定器內實現穩定燃燒。

所述徑向支柱的自由端均與一連接環的內環面相連，以便加強整個火焰穩定器的機械強度。

本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種帶有所述火焰穩定器的地面燃機燃燒室，所述燃燒室包括燃燒筒，所述燃燒筒的進氣端設有值班旋流器和圍繞所述值班旋流器的若干個主旋流器，其特征在于，所述燃燒筒內還設置有所述火焰穩定器，所述火焰穩定器通過其徑向支柱或連接環固定在所述旋流器的下游，所述徑向支柱的數量與所述主旋流器的數量對應，每個所述主旋流器與相鄰兩個所述徑向支柱之間的間隙相對，所述燃燒筒還包括燃氣管，所述燃氣管從所述燃燒筒的進氣端伸進燃燒筒內部與所述火焰穩定器相連，且與所述火焰穩定器的氣流腔連通。

所述火焰穩定器與所述主旋流器之間的距離范圍為20～40mm。

所述火焰穩定器的中心環的環體與所述值班旋流器的值班旋流筒擴張的筒口相對，所述主旋流器葉片中心孔與相鄰兩所述徑向支柱之間的間隙的中部相對，便于降低火焰穩定器對主換流器和值班換流器下游氣流的阻力。

每個所述徑向支柱上的噴氣孔的數量為1或2個，分布在所述徑向支柱的中部；所述中心環上的噴氣孔的數量范圍為10~20個，均勻分布；所述噴氣孔的直徑范圍為0.9mm～1.5mm。

作為本發明的進一步改進：若干個所述主旋流器的旋流筒連為一體，形成一環形結構，由相間設置的外環壁和內環壁構成，所述外環壁和內環壁由若干塊位于它們之間的連接板連在一起，各主旋流器的葉片一一對應地設于兩連接板之間的間隙中，所述外環壁和所述內環壁的尾部相靠近，形成主旋流筒的收斂段，各主旋流器的收斂段彼此連通，即沒有被連接塊隔開，所述內環壁與所述值班旋流器的值班旋流筒相連，所述外環壁固定在所述燃燒筒的內壁上或與所述燃燒筒的內壁合為一體。