[實用新型]一種離散噴射的合成氣噴嘴和燃氣輪機

有效

• 申請號: 201520398650.6
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN204880216U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 付鎮柏;張珊珊;查筱晨
• 申請（專利權）人: 北京華清燃氣輪機與煤氣化聯合循環工程技術有限公司
• 主分類號: F23R3/12
• 分類號: F23R3/12;F23R3/28
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術領域

本實用新型涉及動力裝備技術領域，尤其涉及一種離散噴射的合成氣噴嘴和燃氣輪機。

背景技術

目前，隨著能源緊缺及全世界對環境保護問題的重視，各國對燃氣輪機燃燒室提出更高的要求，不僅要求燃燒室能夠燃用更多種類的燃料，同時要求污染物的排放更低和燃燒效率更高。除了天然氣，要求燃氣輪機燃燒室能夠燃用一些低品質的氣態燃料，這些低品質的氣態燃料主要是由煤化工制造的合成氣；此外，要求燃氣輪機在50％及以上負荷區間，燃燒室排放能維持在較低水平，同時保持較高的燃燒效率。

合成氣的熱值較低且沃泊指數較低，此外，具有基于摩爾分數較大的氫氣含量；由于氫氣具有燃燒速度快的特性，即特征化學時間非常短，使得合成氣具有較高的燃料反應性。合成氣由于沃泊指數低和燃料反應性高，采用預混燃燒模式時容易產生自燃、回火問題，導致預混裝置燒蝕損壞，因此難以采用常規的預混DLN燃燒系統，已知的合成氣燃燒系統一般采用基于擴散燃燒模式的燃燒器，避免預混燃燒帶來的自燃、回火風險。擴散燃燒模式的火焰溫度峰值較高，這將大大增加NOx的排放，雖然采用向燃燒區噴射稀釋劑的方法降低峰值溫度，但降低NOx的效果是有限的，且隨著對燃氣輪機NOx排放的規定越來越嚴格，這種采用擴散燃燒模式同時向燃燒區噴射稀釋劑的方法難以滿足更低的NOx排放指標，同時系統和設備復雜，運行成本較高。

在專利CN101424406A中，采用了一種預混燃燒模式的DLN燃燒器，將合成氣分成單獨的兩級，每一級燃料的沃泊指數和燃料反應性進行人為調整，調整到一定范圍內的預設值，該預設值確保合成氣燃料不會在預混裝置內發生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的風險，由于合成氣在沃泊指數和燃料反應性調整中不可能調整的完全均勻，有可能存在沃泊指數和燃料反應性較高的區域，在預混裝置中存在自燃、回火的風險；此外，對合成氣進行分級并對兩級燃料進行沃泊指數和燃料反應性的人為調整，增加了系統操作的復雜性和設備的復雜性。

因此，針對以上不足，需要一種能夠可靠地燃燒合成氣、污染排放低、燃燒效率高、結構簡單、維修更換容易的離散噴射的合成氣噴嘴和燃氣輪機。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型要解決的技術問題是：傳統的燃氣輪機噴嘴燃燒合成氣時污染物排放超標，且存在回火、自燃等風險。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種離散噴射的合成氣噴嘴包括噴嘴本體，所述噴嘴本體內設置有中心空氣通道和與所述中心空氣通道同軸設置的環狀的外圍空氣通道，在所述外圍通道內設置有多個呈環狀分布的燃料進氣管，所述燃料進氣管的截面形狀為扇環形，所述外圍空氣通道的內壁上設置有多個與外圍進氣通道連通的內徑進氣孔，所述外圍空氣通道的外壁上設置有多個與外圍進氣通道連通的外徑進氣孔，所述外徑進氣孔的軸線和所述內徑進氣孔的軸線均不與所述中心空氣通道的軸線相交。

其中，所述外圍空氣通道內設置有環狀的分隔部，所述分隔部將外圍空氣通道分隔成第一空氣通道和第二空氣通道，所述內徑進氣孔與所述第一空氣通道連通，所述外徑進氣孔與所述第二空氣通道連通。

其中，所述第一空氣通道與第二空氣通道內均設置有燃料進氣管。

其中，所述第一空氣通道和第二空氣通道內均設置有用于支撐燃料進氣管的支撐板。

其中，所述內徑進氣孔和所述外徑進氣孔的截面形狀為矩形、圓形或橢圓形。

其中，截面形狀為扇環形的所述燃料進氣管的圓心角為5°-45°。

其中，所述中心空氣通道的一個端面上設置有多個端壁冷卻孔。

其中，所述端壁冷卻孔均勻分布。

其中，所述端壁冷卻孔為直孔或斜孔。

本實用新型還提供了一種燃氣輪機，包括有上述任一項所述的離散噴射的合成氣噴嘴。

(三)有益效果