[發明專利]燃氣輪機柔和燃燒室

有效

• 申請號: 201910971840.5
• 申請日: 2019-10-12
• 公開（公告）號: CN110631049B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 熊燕;劉志剛;劉艷;鄭祥龍;肖云漢
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/38
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種燃氣輪機柔和燃燒室，其包括預混柔和燃燒器、第一導流筒、第二導流筒、二級燃燒室、帶值班柔和燃燒器。本發明通過陣列式柔和燃燒器分布，充分利用了燃氣輪機柔和燃燒室的空間，增強了煙氣回流比例，局部柔和燃燒條件更容易建立，實現了燃燒區全區域的柔和燃燒；通過徑向分級方式，滿足了寬工況范圍調節的要求；通過帶值班柔和燃燒器、預混柔和燃燒器、微混噴嘴的軸向位置不同，實現燃燒軸向分級，滿足負荷調節要求，提高了燃氣輪機柔和燃燒室出口溫度均勻性，降低了壓力損失，實現柔和燃燒全區域高煙氣回流比，達到寬工況低排放、高效穩定運行的要求。

技術領域

本發明涉及燃氣輪機技術領域，尤其涉及一種燃氣輪機柔和燃燒室。

背景技術

隨著環境保護要求的不斷提高，對于氮氧化物的排放標準日益嚴苛。燃氣輪機作為重要的動力設備，在不斷提高燃燒室出口溫度以提高燃氣輪機效率的同時，還要進一步降低氮氧化物的排放。對于高參數和低排放要求，主流燃燒技術難以滿足未來不斷提升的要求。先進燃燒技術得到了快速發展，柔和燃燒是最具潛力的技術之一。柔和燃燒需要通過燃燒室流動組織來達到所需的高煙氣回流比，單級大尺寸柔和燃燒室難以滿足燃燒室全工況、全區域的煙氣回流要求。因此，亟需探索更為先進的柔和燃燒室設計方案，以實現柔和燃燒全區域高煙氣回流比，達到寬工況低排放、高效穩定運行的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種燃氣輪機柔和燃燒室，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

為達到上述目的，本發明提供了一種燃氣輪機柔和燃燒室，包括：

二級燃燒室；

擋板，設置于所述二級燃燒室頭部；

帶值班柔和燃燒器，設置于所述二級燃燒室頭部的中心位置；

第一導流筒，所述第一導流筒的一端設置有所述帶值班柔和燃燒器，所述第一導流筒的另一端與所述擋板連接，用于連通帶值班柔和燃燒器與所述二級燃燒室；

若干預混柔和燃燒器，在所述二級燃燒室頭部沿徑向均勻分布，通過徑向陣列分布實現徑向分級燃燒；

第二導流筒，所述第二導流筒的一端設置有所述預混柔和燃燒器，所述第二導流筒的另一端與所述擋板連接，用于連通預混柔和燃燒器與所述二級燃燒室；

若干微混噴嘴，設置于所述擋板上，在所述二級燃燒室頭部、相鄰預混柔和燃燒器間隔處沿徑向均勻分布，用于提高燃氣輪機柔和燃燒室出口溫度均勻性；

其中，所述第一導流筒和第二導流筒長度不同，用于實現帶值班柔和燃燒器、預混柔和燃燒器和微混噴嘴軸向分級燃燒。

從上述技術方案可以看出，本發明的燃氣輪機柔和燃燒室至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)柔和燃燒器采用高速射流卷吸回流的方式實現了柔和燃燒，使得燃料在燃燒前與煙氣發生了強烈的摻混，降低了火焰區的氧濃度和峰值火焰溫度，有效降低了柔和燃燒器燃燒區的氮氧化物排放量；徑向陣列式柔和燃燒器分布，充分利用了燃氣輪機柔和燃燒室的空間，增強了煙氣回流比例，使局部柔和燃燒條件更容易建立，實現了燃燒區全區域的柔和燃燒；徑向分級方式，滿足了寬工況范圍調節的要求；帶值班柔和燃燒器、預混柔和燃燒器、微混噴嘴的軸向位置不同，可以實現燃燒軸向分級，滿足負荷調節要求，降低了壓力損失；

(2)帶值班柔和燃燒器中心設置有值班噴嘴，通過空氣旋流器在柔和燃燒器頭部形成強烈的回流區，增強了燃燒的穩定性；

(3)燃料供給采用四燃料路設計，可以實現燃料調節的靈活性；

(4)每個柔和燃燒器都配有一個導流筒，可以用于柔和燃燒器的壁面冷卻，實現本燃氣輪機柔和燃燒室的安全高效運行；