[發明專利]一種燃燒室頭部多點燃油噴射智能控制系統及工作方法

有效

• 申請號: 202010317491.8
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111594875B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李井華;李偉;顏應文;劉云鵬;田澤民;劉勇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/46
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王慧穎

本發明公開了一種燃燒室頭部多點燃油噴射智能控制系統及工作方法，屬于燃氣輪機領域；本發明的控制系統主要是將中心分級燃燒室頭部主級燃油噴嘴中噴射夾角為120度的三個噴嘴分為同一組。小工況時只有燃燒室頭部值班級噴嘴供油；當逐漸向大工況切換時，先打開第一組主油路噴嘴，隨著工況的繼續增加再開啟第二組主油路噴嘴，依次類推，直到所有的主油路噴嘴全部打開；在上一組主油路噴嘴還未達到最大供油壓力狀態時下一組主油路噴嘴不開啟，避免了傳統燃燒室所有主油路噴嘴全部打開帶來的霧化效果差，燃燒效率低，燃油結焦積碳等弊端。

技術領域

本發明屬于燃氣輪機領域，具體是一種根據燃燒室進口總壓對燃燒室主級噴嘴燃油噴射方式進行控制的一套智能控制系統及其工作方法。

背景技術

由于燃氣輪機性能要求越來越高，對燃燒室的燃燒性能提出了較高要求，而燃氣輪機從小狀態切換到大狀態對燃燒室有著較高要求，需保證燃燒室從小工況的小油量到大工況的大油量變化時，燃燒室主燃區依然處于良好的燃燒狀態。目前，為了實現燃燒室在不同工況不同燃油流量下的穩定燃燒工作，一般采用技術是空氣分級和燃油分級策略，小工況時僅值班級噴油，這時只需要少量的空氣參與燃燒，而在最大工況時，在值班級噴嘴外圍的一圈主級噴嘴開始工作，此時噴油量較大，需要提供更多的空氣來參與燃燒。然而噴嘴的油壓（燃油流量）對噴嘴霧化性能的影響較大，從小工況增加到大工況時全部主級噴嘴的燃油流量也是逐步增大的，同時工作的多個主級噴嘴難免會出現在主級噴嘴剛開始工作，此時燃油流量介于燃燒室最小燃油流量和最大燃油流量之間時，由于油壓相對較小，霧化效果較差的情況，此時的霧化粒徑和霧化擴張角均達不到理想設計狀態，導致燃燒效率較差、碳黑等污染排放較高，無法滿足燃燒室涉及要求。

發明內容

本發明針對上述問題，提出了一種新型的燃燒室頭部多點燃油噴射智能控制系統及工作方法，本發明的智能控制系統主要是將中心分級燃燒室頭部主級噴嘴中噴射夾角互為120度的三個噴嘴分為同一組，根據工況需求，依次打開不同組噴嘴，避免了傳統燃燒室所有主油路噴嘴全部打開帶來的霧化效果差，燃燒效率低，燃油結焦積碳等弊端。

本發明是這樣實現的：

一種燃燒室頭部多點燃油噴射智能控制系統，包括機匣，機匣內部設置的火焰筒，所述的火焰筒的中心為值班級噴嘴，值班級噴嘴的外圍周向均勻設置若干主級燃油噴嘴，主級燃油噴嘴外圍設置中心分級旋流器；所述的主級燃油噴嘴的數量為3n個。本發明的燃燒室頭部主級噴嘴的噴射點按照3的倍數進行設置，可以保證主級燃油噴嘴在燃燒室頭部圓周方向供油均勻性和提高霧化效果。

所述的3n個主級燃油噴嘴中，將夾角互為120度的3個噴嘴分為一組，共計n組主油路噴嘴，燃燒室頭部主級噴嘴按照夾角互為120度進行分組，其目的是保證燃燒室頭部油霧場圓周方向的均勻性；通過油管連接n組主油路，將同一組的3個主級燃油噴嘴連接到同一組的主油路中；則所述的控制系統總共分為 n條油路，且布置在機匣外，每條油路均接連一根主油管，總共有n根主油管。

本發明設計的系統針對的是先進的民用低污染/高溫升燃燒室，為了達到民用排放標準，該類燃燒室的燃油供給通常采用分級供油，小工況時僅值班級噴嘴供油，燃油霧化效果由值班級噴嘴霧化性能決定。大工況通常將主級燃油分成多個噴嘴噴射，且均勻布置在值班級外圍，本發明的技術核心將一圈主級燃油噴射點按照120度夾角分組，當燃燒室由小工況向大工況切換時，逐漸增加參與主級噴嘴的噴射組數，先啟動第一組主級噴嘴，再啟動第二組主級噴嘴，依次類推，這樣的方式可避免工況切換過程中，由于主級燃油流量比較小時，如果主級所有的噴嘴一起供油，由于主級噴嘴出口較多，出口面積之和較大，從而導致工況切換過程中的燃油霧化較差，從而導致燃燒效率較低，污染排放較高的問題。

進一步，所述的機匣之外的n根主油管分別設置閥門，通過控制閥門的開合，達到某一組主油路噴嘴的開合。閥門的開合由控制終端進行控制。

進一步，每相鄰兩個主級燃油噴嘴之間的夾角相等。