[發明專利]一種燃氣輪機低污染燃燒室雙旋流頭部結構

有效

• 申請號: 201710609293.7
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107575892B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 索建秦;孫付軍;梁紅俠;黎明;李樂;于涵
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/36
• 分類號: F23R3/36
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種燃氣輪機低污染燃燒室雙旋流頭部結構，由位于中心的預燃級和外圍的主燃級構成；其中預燃級包括預燃級旋流器、預燃級氣體燃料噴孔、預燃級非旋空氣進口和預燃級預混腔，主燃級包括主燃級旋流器、主燃級氣體燃料噴孔、主燃級非旋空氣進口和主燃級預混腔；主燃級和預燃級均是氣體燃料與旋流空氣、非旋空氣先在預混腔內形成均勻的可燃氣，然后再流向頭部下游；主燃級和預燃級均采用預混燃燒，能保證燃燒室污染物排放大大降低；另外主燃級和預燃級均采用旋流空氣和非旋空氣相結合的進氣方式，能減小頭部出口氣流的旋流強度，降低發生振蕩燃燒的的風險。

技術領域

本發明屬于氣體燃料地面燃氣輪機低污染燃燒室領域，涉及一種燃氣輪機低污染燃燒室雙旋流頭部結構，具體是一種雙旋流貧燃預混的低污染燃燒室頭部方案。

背景技術

隨著人們環保意識的加強，世界各國都相應地制定了環境保護條例，對各種燃燒設備和動力裝置的污染物排放量進行嚴格的限量規定。燃料在燃燒過程中產生的污染物包括NO_x、CO、UHC未燃碳氫化合物等，通常人們特別關注NO_x的污染排放問題。1979年，美國法定要求燃氣輪機的NO_x排放量不能超過75ppm體積分數，干態，近年來則把NO_x排放量降低到25ppm體積分數，干態。2011年我國實施的火電廠大氣污染物排放標準要求工業燃氣輪機的NO_x排放量低于25ppm體積分數，干態。

污染物的排放與燃燒室的設計、所使用的燃料種類以及運行工況參數密切相關。為了達到日益嚴格的環保要求，世界各燃氣輪機制造商都發展了各自的控制污染物排放的技術，并不斷地持續改進。NO_x的污染排放水平已成為燃氣輪機市場激烈競爭的焦點和燃機市場的準入門檻。目前世界上有幾項重點研究的低污染燃燒室方案，如貧油預混燃燒室、富油急冷貧油燃燒室等。美國GE公司采用LPPLean Premixed Prevaporised技術研制了TAPS系列低污染燃燒室，其燃燒組織方式是預燃級采用擴散燃燒、主燃級采用預混燃燒，能有效降低大工況下的NOx排放，TAPSⅡ低污染燃燒室的NOx排放比CAEP6的規定降低60％。美國PW公司采用RQLRich burn-Quench-Lean burn低污染燃燒技術設計了TALONⅡ系列燃燒室，采用的頭部結構是PW公司發展的空氣霧化噴嘴，燃燒室為單環腔，其NO_x排放水平剛能滿足CAEP6的要求。

國內對燃氣輪機低污染燃燒室的研發設計進行得也是如火如荼，近年來有許多關于低污染燃燒室的專利。專利201510673156.0公開了一種低污染燃燒室設計方案，預燃級采用擴散燃燒和預混燃燒相結合的方式，主燃級采用預混預蒸發燃燒方式，有利于均勻燃燒并降低污染物排放；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NOx的排放。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種燃氣輪機低污染燃燒室雙旋流頭部結構，運用貧燃預混低污染燃燒技術，提供了一種適用于氣體燃料地面燃機低污染燃燒室的雙旋流頭部方案，主燃級和預燃級均采用旋流空氣和非旋流空氣相結合的進氣方式，既能提高燃料-空氣的混合均勻度來保證污染物生成量符合排放要求，同時又能減小頭部出口混合氣流的旋流強度以降低貧燃預混燃燒室發生振蕩燃燒的風險。

技術方案