[發明專利]一種用于燃氣輪機低污染燃燒室的貧油多點直接噴射頭

有效

• 申請號: 201710343294.1
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107143880B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 于涵;索建秦;梁紅俠;孫付軍;李樂;黎明
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/34
• 分類號: F23R3/34;F23R3/38;F23R3/14
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 陳星

本發明公開了一種用于燃氣輪機低污染燃燒室的貧油多點直接噴射頭，采用多個相同結構的旋流噴嘴模組成，其中,副燃級由位于中心的旋流噴嘴模和依中心旋流噴嘴模等間距周向均布的三個旋流噴嘴模組成，主燃級由位于與副燃級的三個旋流噴嘴模相間的旋流噴嘴模組成，主燃級和副燃級可獨立控制，保證燃燒室在寬工作狀態下能穩定工作。采用貧油直接噴射燃燒技術，噴嘴出口和旋流空氣出口平齊，噴嘴模以非預混燃燒方式工作，可避免自燃和回火現象的發生，且降低振蕩燃燒出現的風險；噴嘴模工作當量比在0.6～0.8之間，保證燃燒區溫度較低且燃燒穩定，有效降低熱力型氮氧化物的生成。污染物排放少，結構簡單，適用于燃氣輪機低污染燃燒室。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機燃燒室技術領域，具體地說，涉及一種用于燃氣輪機低污染燃燒室的貧油多點直接噴射頭。

背景技術

燃氣輪機污染物排放的源頭來自燃燒室，因此發展低污染燃燒技術是降低燃氣輪機污染排放的關鍵。燃燒室的主要污染物包括氮氧化物、一氧化碳和未燃碳氫，其中最重要的是減少氮氧化物的生成量。在燃燒室中，熱力型氮氧化物生成機理起到主導作用，因此降低燃燒區燃燒溫度是降低氮氧化物生成量的有效手段之一。貧油燃燒技術可有效降低燃燒區燃燒溫度，從而減少氮氧化物的生成量。

針對貧油燃燒技術，國外研究者們提出了貧油預混預蒸發燃燒技術，并對其開展了廣泛研究，該技術可有效控制主燃區燃燒溫度，在降低氮氧化物方面具有很大的潛力。但是，該技術研發過程中遇到自燃、回火和嚴重的燃燒不穩定性等技術障礙，這些問題嚴重制約了該技術的實際應用。針對預混燃燒遇到的問題，又提出了貧油直接噴射燃燒技術，該技術中燃油不經過預混而是直接噴射到主燃區內與空氣快速混合并充分燃燒，同樣可以有效降低氮氧化物的生成量，并且完全避免了自燃和回火的問題，同時降低了燃燒不穩定性的程度。因此貧油直接噴射燃燒技術是低污染燃燒技術發展的重要方向之一。

國內近年也有許多關于低污染燃燒室的專利申請。專利201510673156.0、201510674145.4公開了兩種低污染燃燒室，其中預燃級采用旋流穩定的擴散燃燒與旋流預混燃燒相結合的方式，可在小狀態下穩定燃燒的同時降低污染物；主燃級采用預混預蒸發的燃燒方式，可在大狀態下實現均勻燃燒以降低NO_x排放。專利201410643105.9公開了一種主燃級貧預混的分層部分預混低污染燃燒室，值班級采用擴散燃燒，主燃級采用貧油預混燃燒，在大工況時，值班級和主燃級同時工作，主燃區處于貧油狀態，能夠顯著降低NO_x的排放。但是主燃級采用預混預蒸發的方式有可能產生燃燒不穩定現象，嚴重影響燃燒性能，甚至導致結構性的破壞。專利CN104791847A提出了“一種適用于燃氣輪機低污染燃燒室的低旋流多噴嘴燃燒室結構”，該燃燒器由六個外側低旋流噴嘴和一個中心低旋流噴嘴組成，采用氣態燃料和預混燃燒方式，可以有效降低污染物排放。氣態燃料可直接快速與空氣混合，但是液態燃料必須經過良好霧化并和空氣混合后才能形成可燃混氣，因此該燃燒器不適用于液態燃料，不能解決使用液態燃料燃氣輪機的低污染燃燒問題。

發明內容

為了避免現有技術存在的不足，本發明提出一種用于燃氣輪機低污染燃燒室的貧油多點直接噴射頭，該噴射頭可使燃燒室在全工況范圍內能穩定高效工作，有效地抑制燃燒不穩定性的發生，同時降低污染物排放。