[發明專利]一種低氮排放的燃燒室及含有該燃燒室的燃氣輪機

有效

• 申請號: 201710172924.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN106969380B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 宗超;朱彤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/38;F23R3/42;F23R3/58
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 王小榮

本發明涉及一種低氮排放的燃燒室及含有該燃燒室的燃氣輪機，燃燒室包括上下相連的燃燒室頭部、燃燒室筒體，燃燒室頭部包括副燃氣機構、環繞設置在副燃氣機構外部的主燃氣機構以及設置在副燃氣機構及主燃氣機構上方的空氣入口，燃燒室筒體包括分別與副燃氣機構、主燃氣機構、空氣入口相連通的內火焰筒以及環繞設置在內火焰筒外部并與空氣入口相連通的外火焰筒，內火焰筒的底部設有燃燒室出口。與現有技術相比，本發明能夠顯著降低微型燃氣輪機燃燒室的氮氧化物排放，提高燃燒效率，并實現燃燒室在40?100％下的寬負荷低排放高效率穩定運行，且通過調節主燃氣管及副燃氣管內的燃氣流量，能夠在簡單循環和帶回熱循環之間靈活轉換，經濟性好。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機技術領域，涉及一種低氮排放的燃燒室及含有該燃燒室的燃氣輪機。

背景技術

燃氣輪機是一種旋轉葉輪式熱力發動機，其以連續流動的氣體為工質，帶動葉輪高速旋轉，進而將燃料的能量轉化為機械能。燃燒室作為燃氣輪機的三大核心部件之一，其燃燒穩定性和低氮排放性能在額定負荷與部分負荷工況下同樣重要。

目前，燃燒室的設計大多是按照額定負荷條件設計。在以電力為目標需求的大型常規供能系統中，燃氣輪機在大部分時間內在額定負荷工況下運行，以發揮其最優性能。但是，當以微型燃氣輪機為原動機的分布式能源系統或特種車輛在實際運行時，燃燒室并不會始終處于額定負荷工況，而燃燒室在部分負荷工況下，其排放的污染物濃度、燃燒室的燃燒效率等性能均會變差，如氮氧化物排放量增加，因而需要一種能夠滿足寬負荷運行的燃燒室。

此外，燃氣輪機機組常常會與其他余熱利用設備聯用或增加回熱器，以提高其熱效率，使得燃燒室可能會在兩種模式下運行，即簡單循環(針對燃氣輪機機組，不帶回熱器)和帶回熱循環。一般情況下，需要根據運行情況分別設計燃燒室，以滿足不同的需求，而兩種燃燒室無法交叉使用，在實際使用時，只能同時生產出兩種燃燒室，大大增加了生產成本。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種靈活性好的低氮排放的燃燒室及含有該燃燒室的燃氣輪機。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種低氮排放的燃燒室，該燃燒室包括上下相連的燃燒室頭部、燃燒室筒體，所述的燃燒室頭部包括副燃氣機構、環繞設置在副燃氣機構外部的主燃氣機構以及設置在副燃氣機構及主燃氣機構上方的空氣入口，所述的燃燒室筒體包括分別與副燃氣機構、主燃氣機構、空氣入口相連通的內火焰筒以及環繞設置在內火焰筒外部并與空氣入口相連通的外火焰筒，所述的內火焰筒的底部設有燃燒室出口，燃氣分別經副燃氣機構、主燃氣機構進入內火焰筒內部，并與由空氣入口進入的空氣混合后燃燒，最后經燃燒室出口排出。

所述的燃氣包括但不限于天然氣，沼氣、合成氣等氣體燃料均可適用于本發明。

作為優選的技術方案，所述的內火焰筒與外火焰筒同軸設置。內火焰筒的上部為主燃燒區。

所述的副燃氣機構包括副燃氣管以及與副燃氣管相連通的中心體，該中心體的內部設有副燃氣腔，側壁上開設有多個副燃氣噴射孔，所述的副燃氣腔通過副燃氣噴射孔與內火焰筒相連通。副燃氣管內的燃氣進入副燃氣腔后，經副燃氣噴射孔噴入內火焰筒。

作為優選的技術方案，多個副燃氣噴射孔沿周向均勻開設在中心體側壁的底部。

所述的主燃氣機構包括環繞設置在中心體外部的環形管以及與環形管相連通的主燃氣管，所述的環形管的內部設有主燃氣腔，內壁上開設有多個內主燃氣噴射孔，外壁上開設有多個外主燃氣噴射孔，所述的主燃氣腔分別通過內主燃氣噴射孔、外主燃氣噴射孔與內火焰筒相連通。主燃氣管內的燃氣進入主燃氣腔后，分別經內主燃氣噴射孔、外主燃氣噴射孔噴入內火焰筒。內主燃氣噴射孔及外主燃氣噴射孔的孔徑為1-2mm，能夠使燃氣分別向環形管內側及外側噴出。