[發明專利]一種三級旋流部分預混的地面燃機燃燒室

在審

• 申請號: 201610033934.4
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105650679A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 張群;邢力;楊省喆;汪玉明;黎超超;王云;趙寒蓉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及燃氣輪機領域，具體而言，涉及一種三級旋流部分預混的地面燃機燃 燒室。

背景技術

隨著重型燃氣輪機技術的發展，現代重型燃氣輪機追求超低污染排放，同時向著 高溫升的方向發展，燃氣輪機總體性能的提升對主燃燒室設計提出了更高要求。數十 年間發展目標始終為更高的燃燒室出口平均溫度(標定燃氣輪機技術等級)以及更低 污染物排放；上述技術指標與燃燒室緊密相關且自身互相矛盾，更高的燃燒室出口平 均溫度意味著更多燃料參與燃燒過程，燃燒室內平均溫度更高，而作為燃燒室主要污 染物的氮氧化物與燃燒室內部熱力過程密切相關。燃氣輪機燃燒室的基本功能為在有 限空間內高強度的通過組織燃料與空氣流動并發生化學反應，將燃料中化學能轉化為 燃氣中熱能從而推動透平做功。其核心為湍流混合過程與化學反應動力過程的交互作 用。

干式低NOx(drylowNOx，DLN)燃燒技術是根據熱力型NOx的Zeldovich生成 原理，將燃燒室主燃燒區溫度約束在1670～1900K的狹窄范圍內以減少NOx排放， 因此必須采用預混燃燒方式，通過調節主燃燒區的燃料/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/空氣均勻預混干 式低NOx(drylowNOx，DLN)燃燒技術的關鍵是在控制燃燒室主燃區總燃料/空氣當 量比的前提下，實現燃料空氣的均勻預混，國際上先進DLN燃燒室的研發都在預混 均勻性問題上花費了很大精力。

現有的大多重型地面燃機的DLN燃燒室，為了使得燃燒室火焰穩定，將中心設計 為進行擴散燃燒的值班級，由此造成了燃料與空氣的混合不均勻，容易出現局部高溫 區，造成NOx的排放量較大。一般工業用的重型燃氣輪機的燃燒室在降低運行負荷時， 通常會增加值班級的燃料占比來穩定燃燒室火焰，此時值班級的污染排放就占了更大 的比例。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三級旋流部分預混的地面燃機燃燒室，能提 高燃燒的均勻度，極大的降低燃燒室在各負荷下的NOx的排放。同時還提高了地面燃 機燃燒室的燃燒效率，縮短了燃料停留時間，節省了空間。

本發明通過如下技術手段解決上述技術問題：一種三級旋流部分預混的地面燃機 燃燒室，燃燒室頭部包括繞著同一軸心的三個直徑遞增的旋流筒，其中位于內側的兩 個旋流筒內旋流葉片繞軸心均勻排布，位于最外側的旋流筒內的若干旋流器繞外旋流 筒內徑向中心均勻排布。處于外側兩個環形旋流筒內的燃料提前預混，進行預混燃燒。

所述頭部三個旋流筒的直徑比為4:7:15，長度為200mm～210mm。第一層(最內 層)旋流筒內距離出口135～145mm處裝有安裝角度為40～50°的旋流葉片，數量為 8～10個。第二層(中間)旋流筒內距出口5～10mm處裝有安裝角度為0°的旋流葉片， 數量為24個，繞燃燒室軸線均勻排布；距離出口130～140mm處裝有安裝角度為5～8° 的旋流葉片，數量為16個，繞燃燒室軸線均勻排布。第二層旋流筒內的四個燃料噴桿 與值班級的燃料噴桿相連接，周向上均勻分布，長度為60～70mm。

采用本發明可以取得以下有益效果：

不同方式的三級旋流設計，使得頭部值班級的燃燒能夠帶動最外層主燃級流出的 較高速的預混燃料的燃燒，能夠提高主燃級的燃燒速度和值班級的燃燒均勻度，極大 的降低燃燒室在各負荷下的NOx的排放，提高了地面燃機燃燒室的燃燒效率，縮短了 燃料停留時間，節省了燃燒室空間。

附圖說明

圖1：本發明的軸向正視圖

圖2：本發明的軸向剖視圖

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述：

如圖1所示，本實施例的一種三級旋流部分預混的地面燃機燃燒室，燃燒室頭部 包括繞著同一軸心的三個直徑遞增的旋流筒1、2和3，其中位于內側的兩個旋流筒1 和2內旋流葉片5和4繞燃燒室軸心均勻排布，位于最外側的旋流筒3內的若干旋流 器6繞外側環形旋流筒3內徑向中心均勻排布。所述頭部三個旋流筒的直徑比為 4:7:15，長度為200mm～210mm。