專利名稱：一種燃氣輪機燃燒室的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種燃氣輪機的燃燒室，特別是實現低NOX和CO的干排放，在低貧工況下應可提供一個穩(wěn)定火源的燃燒室。
背景技術：
燃氣輪機燃燒室內包括多個沿圓周分布的分燃燒室。每個分燃燒室的頭部中間有一個燃料空氣預混器，和在周圍布置有多個燃料空氣預混器。
預混器包含有燃料噴嘴、渦旋葉片、燃料噴口，空氣經過渦旋葉片獲得渦旋力，以一定的軸向和周向速度從預混器流出，在下游形成迴流區(qū)，燃料空氣混合氣在迴流區(qū)里進行連續(xù)燃燒。預混器為雙燃料預混器，在渦旋葉片的流道前或流道中或下游，氣體或液體燃料從噴嘴口噴入。
由若干個分燃燒室組成的燃氣輪機燃燒室，利用貧油燃燒和燃料空氣預混技術，降低燃燒產物中的NOX和CO含量。
由于貧油燃燒的穩(wěn)定性相對于恰當化學當量比時要低，加上采用預混技術后，燃料在與空氣預混的過程中同時蒸發(fā)，可燃混氣中的燃料或以單相狀態(tài)或基本接近單相狀態(tài)進入燃燒區(qū)，對在不同油氣比下的穩(wěn)定燃燒有一定影響，當燃氣輪機運行狀態(tài)在較大范圍內(這是用戶所要求的)變化時，燃燒室內的燃料空氣比也在很大范圍內變化，這有可能引起某些狀態(tài)下出現過貧燃燒而影響了燃燒穩(wěn)定性和完全度，或有些狀態(tài)貧度不夠使排放的NOX增加，因而使燃機不能在較寬的運行范圍內都保持高效和穩(wěn)定的燃燒和低NOX排放。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的，是要提供一種燃氣輪機燃燒室，該燃燒室由多個分燃燒室組成，在每個分燃燒室里，通過多個雙燃料的燃料空氣預混器，使無論是氣體或液體燃料均能與空氣完成充分的預混合。在分燃燒室的中心位置上設置一路占總供燃料量一小部分的燃料噴嘴，該噴嘴供出的燃料不與空氣預混，因而能在燃燒室內形成一個局部接近恰當化學當量比的區(qū)域。同時將已預混燃料空氣混合氣分區(qū)分段地完成燃燒，這樣就實現了燃氣輪機在很寬的運行范圍內都能保持供入分燃燒室內的燃料都能在一定的貧油范圍內完成燃燒，從而保證燃氣輪機不但在額定工作狀態(tài)，而且在較寬的非額定狀態(tài)的運行狀態(tài)下，都能保持高的燃燒穩(wěn)定性及燃燒效率和低的污染排放。
為了實現上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是一種由多個分燃燒室組成的燃氣輪機燃燒室，在每個分燃燒室的頭部中間位置設置一個燃燒噴咀及與它相匹配的燃料空氣預混器，空氣經預期混器的渦旋葉片獲得渦旋力，以一定的軸向和周向速度流到分燃燒室的燃燒區(qū)，在空氣進入預混器的渦旋葉片之前或在渦流葉片之間或在渦流葉片的出口處，燃料以垂直于氣流的方向從噴嘴射入空氣中，與空氣預混后進入燃燒區(qū)。
一種由多個分燃燒室組成的燃氣輪機燃燒室。在每個分燃燒室頭部的中間，設置一個燃料噴嘴，在它的中心噴出一路燃料，它占分燃燒室燃料耗量的一小部分，且不與空氣預混，這些燃料在分燃燒室的燃燒區(qū)內形成一個局部的接近恰當化學當量比的燃燒區(qū)，該局部燃燒區(qū)在各工作狀態(tài)下成為一個穩(wěn)定的“火源”。
在每個燃燒室頭部中間位置設置的燃料空氣預混器的周圍設置多個燃料空氣預混器，空氣經預混器的渦旋葉片獲得渦旋力，燃料經預混器與空氣混合后噴入燃燒區(qū)。
在燃燒室頭部設置氣膜壁將燃料空氣預混器及其下游的燃燒區(qū)分隔開，當燃機在小狀態(tài)工作時，燃料耗量較小，為了使燃燒區(qū)里的貧油燃燒控制在設定的油氣比范圍內，以獲得穩(wěn)定的燃燒和低污染排放，只向某幾個燃料空氣預混器內供燃料，燃燒也只在它們下游的燃燒區(qū)內進行。燃料空氣預混器下游形成的迴流區(qū)保持燃燒的連續(xù)進行。
為了保證燃料被完全燃燒，提高燃燒效率，在迴流區(qū)的下游設置了若干火焰穩(wěn)定裝置，在此裝置后形成若干個迴流區(qū)，使未燃盡的燃料繼續(xù)完成燃燒。
由于燃燒是分區(qū)分段完成的，在每個區(qū)、段內完成了部分燃料的燃燒，所以在每個區(qū)段內燃料釋放的熱量比集中一次迅速完成(不分區(qū)段)燃燒的相對較低，也就是燃燒區(qū)的溫度也相對較低，因此有利于保證在燃燒完全的前提下獲得較低的污染排放。


圖1是本發(fā)明燃氣輪機燃燒室示意圖；圖2是圖1中分燃燒室頭部結構示意圖；圖3是圖1中燃料空氣預混器示意圖；圖4是圖1中分燃燒室結構示意圖。
圖中1渦輪轉子，2燃燒室，3分燃燒室，4燃燒室外壁，5燃料空氣預混器，6分燃燒室外壁，7燃料噴嘴，8渦旋葉片，9氣膜壁，10穩(wěn)定裝置，11中心燃料噴嘴，12～16分區(qū)段燃燒的各燃燒區(qū)。
具體實施例方式
燃氣輪機燃燒室它包含有多個沿圓周分布的分燃燒室(3)，每個分燃燒室頭部中間的燃料空氣預混器(5)，在其周圍有多個燃料空氣預混器，多個燃料空氣預混器及其后形成的迴流區(qū)，用氣膜壁結構(9)隔離成若干區(qū)，燃氣輪機在各種狀態(tài)下工作時，根據燃料消耗和設定的燃燒區(qū)的油氣比范圍，確定向某幾個燃料空氣預混器供入燃料，并在其后的迴流區(qū)進行貧油和穩(wěn)定的燃燒過程。伴隨著燃氣輪機工作狀態(tài)的改變，燃料供入部分或全部燃料空氣預混器并在其后的迴流區(qū)內進行燃燒過程。為了實現低污染排放，必須控制燃燒區(qū)溫度在一定范圍內，為此，在要求渦輪前溫度較高的情況下，對預混后的可燃氣體采用分段完成燃燒過程的方法，本發(fā)明在分燃燒室的整個燃燒區(qū)內，除設置了燃料空氣預混器及其后的迴流區(qū)，并用氣膜壁將其分隔開外，還在其下游設置了若干穩(wěn)定裝置(10)在穩(wěn)定裝置后又形成若干迴流區(qū)，各迴流區(qū)的渦流強度決定著燃燒過程的進行，最終通過控制燃燒區(qū)的油氣比和溫度范圍，完成燃燒過程，并實現于低污染排放，在置于中間位置的燃料空氣預混器的中心，設置了一個燃料噴口(11)，從噴口(11)噴出的燃料占燃燒室燃料總耗量的一小部分，它不與空氣預混，直接噴入燃料空氣預混器下游形成的迴流區(qū)內進行燃燒，形成一個穩(wěn)定的火源。
權利要求
1.一種燃氣輪機的燃燒室，它包含有多個分燃燒室，在分燃燒室頭部中間設置一個燃料空氣混合器，在該燃料空氣混合器的周圍設置了多個燃料空氣混合器，其特征是用氣膜壁結構將燃料空氣混合器及它們在下游形成的迴流區(qū)分隔開，形成多個燃燒區(qū)域。
2.根據權利要求1所述的燃燒室，其特征在于在這些燃燒區(qū)域的下游，設置多個火焰穩(wěn)定裝置，在這些火焰穩(wěn)定裝置的下游又形成多個迴流區(qū)，成為燃料繼續(xù)完成燃燒過程的穩(wěn)定的燃燒區(qū)。
3.根據權利要求1所述的燃燒室，其特征在于在中間的燃料空氣混合器的中心，設置了一個中心燃料噴嘴，從該燃料噴口噴出的燃料只占分燃燒室全部燃料供給量的5～10％，這小部分燃料不與空氣預混合，直接進入燃料空氣混合器下游的燃燒區(qū)，以接近恰當化學當量比即余氣系數α接近1的狀態(tài)下，在燃燒區(qū)里形成一個穩(wěn)定的火源，以保證燃燒區(qū)內預混氣體在低貧狀態(tài)下穩(wěn)定燃燒。
全文摘要
一種用于燃氣輪機上的燃燒室，它是針對現有燃燒室在寬的工作范圍內，在非額定狀態(tài)下，NOx排放量增高和在過貧燃燒時出現燃燒狀況不穩(wěn)定、不充分的弊病，而公開一種在燃燒室內的每個燃燒室中分別設有燃料噴嘴，與其配套的燃料空氣預混器，噴嘴中設有一條噴油管路，在各燃料空氣預混器之間至下游燃燒區(qū)設有氣膜壁，并在其后又設置了若干火焰穩(wěn)定裝置，此舉相比現有技術在燃氣輪機較寬的工作狀態(tài)下具有燃燒穩(wěn)定、效率高、NO
文檔編號F23R3/00GK1514169SQ0313374
公開日2004年7月21日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權日2003年7月16日
發(fā)明者徐義坤, 崔榮繁, 陳克杰, 衛(wèi)寶華, 張國華, 楊茂林, 趙光武 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司, 沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任