本發(fā)明涉及一種適用于預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室。

背景技術(shù)：

目前，旋流燃燒是目前燃氣輪機實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒的常用方法，由徑向或切向葉片達到氣流旋轉(zhuǎn)并在噴嘴下游形成回流區(qū)，實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。

但是由于旋流中存在強烈的回流區(qū)，燃燒區(qū)溫度較高，使得氮氧化物排放增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，用于解決現(xiàn)有的旋流燃燒中，旋流中存在強烈的回流區(qū)，燃燒區(qū)溫度較高，使得氮氧化物排放增加的缺點。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，包括燃燒室外殼和設置于燃燒室外殼內(nèi)的燃燒筒，并且使燃燒室外殼和燃燒筒間形成進氣腔；所述進氣腔前端封閉，后端具有空氣進口；所述的燃燒筒從前向后依次分為內(nèi)部設置有旋流器的旋流區(qū)、頭部加工有射流孔的射流部和筒體部；所述筒體部分為外壁加工有摻混孔的后部摻混區(qū)和外壁加工有冷卻孔的前部主燃區(qū)，所述主燃區(qū)靠近射流部一側(cè)；所述旋流區(qū)的直徑小于筒體部的直徑，所述的射流部同旋流區(qū)和筒體部傾斜過渡；所述燃燒筒的旋流區(qū)外側(cè)和燃燒室外殼內(nèi)壁之間設置有環(huán)形的燃料管，所述的上加工有燃料孔；作為燃氣噴嘴的燃料孔至旋流器之間為燃料和空氣的預混合段。

當空氣進口進入的空氣，空氣主體沿著進氣腔后端向前端輸送，最先經(jīng)過摻混孔向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，其次經(jīng)過冷卻孔向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，并且在燃燒筒內(nèi)壁形成冷卻空氣膜，之后經(jīng)過射流孔向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，最后部分空氣同燃料孔噴出的空氣混合，經(jīng)過旋流器進入燃燒筒。

作為優(yōu)選所述的燃料管的圓周方向連通有多個伸出燃燒室外殼，用于輸入燃料的輸入管。

作為優(yōu)選所述冷卻孔于所述燃燒筒外壁設置有5-8排，每排設置有33-42個直徑為2.15-2.65mm的圓孔；所述的摻混孔于所述燃燒筒外壁設置有1排，6-10個直徑為8-12mm的摻混孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述的預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，能夠形成穩(wěn)定、清潔燃燒，降低燃燒室溫度，降低燃燒溫度，同時減少強回流區(qū)，減少燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)的停留時間，從而減少熱力型nox的形成，減少nox的排放；簡化燃燒室結(jié)構(gòu)，減少了一次和二次空氣射流孔。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明的半剖視圖。

圖2是本發(fā)明的整體剖視圖。

圖3是本發(fā)明的頭部示意圖。

圖4是本發(fā)明的頭部剖視圖。

圖5是本發(fā)明燃燒筒的示意圖。

圖6是本發(fā)明燃燒室外殼的主視圖。

圖7是本發(fā)明燃燒室外殼的示意圖。

圖8是本發(fā)明旋流器的示意圖。

圖9是本發(fā)明旋流器的主視圖。

圖10是本發(fā)明旋流器的左視圖。

圖11是本發(fā)明燃料管的示意圖。

其中：1、空氣進口，2、射流孔，3、燃料孔，4、旋流器，5、摻混孔，6、冷卻孔。

具體實施方式

如圖1到圖11所示，一種預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，包括燃燒室外殼和設置于燃燒室外殼內(nèi)的燃燒筒，并且使燃燒室外殼和燃燒筒間形成進氣腔；所述進氣腔前端封閉，后端具有空氣進口1；所述的燃燒筒從前向后依次分為內(nèi)部設置有旋流器4的旋流區(qū)、頭部加工有射流孔2的射流部和筒體部；所述筒體部分為外壁加工有摻混孔5的后部摻混區(qū)和外壁加工有冷卻孔6的前部主燃區(qū)，所述主燃區(qū)靠近射流部一側(cè)；所述旋流區(qū)的直徑小于筒體部的直徑，所述的射流部同旋流區(qū)和筒體部傾斜過渡；所述燃燒筒的旋流區(qū)外側(cè)和燃燒室外殼內(nèi)壁之間設置有環(huán)形的燃料管，所述的上加工有燃料孔3；作為燃氣噴嘴的燃料孔3至旋流器4之間為燃料和空氣的預混合段；所述的燃料管的圓周方向連通有多個伸出燃燒室外殼，用于輸入燃料的輸入管。

當空氣進口1進入的空氣，空氣主體沿著進氣腔后端向前端輸送，最先經(jīng)過摻混孔5向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，其次經(jīng)過冷卻孔6向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，并且在燃燒筒內(nèi)壁形成冷卻空氣膜，之后經(jīng)過射流孔2向燃燒筒內(nèi)輸送部分空氣，最后部分空氣同燃料孔3噴出的空氣混合，經(jīng)過旋流器4進入燃燒筒。

所述冷卻孔6于所述燃燒筒外壁設置有5-8排，每排設置有33-42個直徑為2.15-2.65mm的圓孔；優(yōu)選的，所述冷卻孔6于所述燃燒筒外壁設置有8排，每排設置有38個直徑為2.45mm的圓孔。

所述的摻混孔5于所述燃燒筒外壁設置有1排，6-10個直徑為8-12mm的摻混孔。優(yōu)選的，所述的摻混孔5于所述燃燒筒外壁設置有8個直徑為9.9mm的摻混孔。

所述旋流區(qū)的筒體末端延伸至射流部，所述的旋流器4為低旋流燃燒器，旋流器4噴嘴處至旋流區(qū)末端的距離為80-120mm，優(yōu)選為100mm。

本發(fā)明所述的冷卻孔6根據(jù)負荷變化而變化，當負荷增加時依次關閉后排冷卻孔6，增加頭部主燃空氣，以便增加燃料量，保持由旋流器4進入的燃氣混合氣過量空氣系數(shù)保持在1—1.3范圍。

本發(fā)明所述的預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，選用單筒燃燒室，逆向進氣方式，燃料孔在前部周向布置。

工作過程：

首先，壓縮空氣由空氣進口1進入，首先有一部分經(jīng)摻混孔5進入燃燒筒，達到冷卻、摻混高溫燃氣的作用，使其符合透平第一排葉片的要求。

然后，另一部分空氣經(jīng)冷卻孔6進入燃燒筒，并在燃燒筒內(nèi)壁形成冷卻空氣膜，保護燃燒筒壁面。

最后，有少量空氣由燃燒筒頭部射流孔2進入，達到冷卻低旋流噴嘴的作用；剩余空氣與由燃料孔3進來的燃料預混合，形成可燃燃氣，經(jīng)過低旋流燃燒器形成旋流，進入燃燒筒，經(jīng)點火之后形成穩(wěn)定、清潔燃燒。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，包括燃燒室外殼和設置于燃燒室外殼內(nèi)的燃燒筒，并且使燃燒室外殼和燃燒筒間形成進氣腔；所述進氣腔前端封閉，后端具有空氣進口；所述的燃燒筒從前向后依次分為內(nèi)部設置有旋流器的旋流區(qū)、頭部加工有射流孔的射流部和筒體部；所述筒體部分為外壁加工有摻混孔的后部摻混區(qū)和外壁加工有冷卻孔的前部主燃區(qū)，所述主燃區(qū)靠近射流部一側(cè)。本發(fā)明所述的預混合低旋流噴嘴的燃氣輪機燃燒室，能夠形成穩(wěn)定、清潔燃燒，降低燃燒室溫度，降低燃燒溫度，同時減少強回流區(qū)，減少燃燒產(chǎn)物在高溫區(qū)的停留時間，從而減少熱力型NOx的形成，減少NOx的排放；簡化燃燒室結(jié)構(gòu)，減少了一次和二次空氣射流孔。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧洋波;鄭落漢;張偉華
受保護的技術(shù)使用者：大連海事大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.17
技術(shù)公布日：2017.08.04