用于燃氣輪機的燃燒器及火焰燃燒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及燃氣輪機燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種用于燃氣輪機的燃燒器及 火焰燃燒方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當前采用干式低污染和干式低NOx排放的燃燒技術(shù)的貧預(yù)混燃燒室均采用擴散或 者部分預(yù)混值班噴嘴，值班級與主燃級分級燃燒，即在燃燒器中屯、通過中屯、值班噴嘴形成 穩(wěn)定小火焰或者使用純體等穩(wěn)焰結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定預(yù)混主火焰的燃燒。通過擴散中屯、值班噴嘴形 成穩(wěn)定小火焰是早期重型燃氣輪機熱點技術(shù)，它面臨的問題是擴散燃燒火焰溫度高，從而 產(chǎn)生較多的NOx排放。采用部分預(yù)混值班設(shè)計可W降低NOx排放，但其存在燃燒穩(wěn)定性、回火 等問題。此外，值班級與預(yù)混級分級但不分區(qū)，容易使得均勻混合的燃燒過程與燃燒室的聲 學特性禪合起來，產(chǎn)生燃燒不穩(wěn)定的問題。現(xiàn)有的駐滿燃燒技術(shù)可W在凹腔內(nèi)形成穩(wěn)定的 值班火焰，具有污染排放低，燃燒穩(wěn)定范圍寬，貧燃料焰火性能高等特點，但運種燃燒技術(shù) 的突出缺點是由于凹腔的存在，容易形成流動特性與燃燒室放熱禪合產(chǎn)生的噪聲。
[0003] 如何設(shè)計一種能夠?qū)崿F(xiàn)值班級與預(yù)混級的火焰燃燒分級且分區(qū)，保持火焰穩(wěn)定， NOx排放低，且噪音小的燃燒器是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn) 值班級火焰和主預(yù)混火焰分級且分區(qū)燃燒，提高穩(wěn)燃能力的用于燃氣輪機的燃燒器及火焰 燃燒方法。
[000引為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于燃氣輪機的燃燒器，包括相連接的 中屯、值班燃燒器和主預(yù)混燃燒器;所述中屯、值班燃燒器包括值班燃燒器本體;所述值班燃 燒器本體的進氣口上設(shè)有中屯、值班噴嘴，所述值班燃燒器本體的出氣口上設(shè)有火焰控制管 道，所述火焰控制管道與所述主預(yù)混燃燒器連通，所述火焰控制管道的內(nèi)壁為向內(nèi)凸起的 弧形結(jié)構(gòu);沿著所述值班燃燒器本體的內(nèi)壁的周向設(shè)有凹腔，所述凹腔處于所述中屯、值班 噴嘴與所述火焰控制管道之間，所述凹腔上設(shè)有腔體燃料口和腔體進氣口；所述值班燃燒 器本體的內(nèi)部還設(shè)有中屯、純體，所述中屯、純體處于所述中屯、值班噴嘴與所述凹腔之間，所 述中屯、純體與所述值班燃燒器本體的內(nèi)壁之間設(shè)有純體通氣間隙，所述純體通氣間隙與所 述凹腔連通。
[0006] 優(yōu)選地，所述主預(yù)混燃燒器包括預(yù)混器本體，所述預(yù)混器本體的值班燃燒產(chǎn)物流 入通道沿著值班燃燒產(chǎn)物的流通方向尺寸逐漸增大。
[0007] 進一步地，所述火焰控制管道包括相連接的收縮管部和擴張管部，所述擴張管部 和所述值班燃燒產(chǎn)物流入通道連接，形成錐形外擴通道。
[0008] 進一步地，所述預(yù)混器本體的預(yù)混氣進氣口上設(shè)有旋流器，所述旋流器包括多個 旋流葉片，所述旋流葉片上設(shè)有燃料噴孔。
[0009] 更進一步地，所述值班燃燒產(chǎn)物流入通道的中軸線與所述預(yù)混氣進氣口的中軸線 所形成的夾角小于等于90°。
[0010] 進一步地，所述預(yù)混器本體包括相連通的主火焰燃燒腔和預(yù)混氣輸入腔，所述預(yù) 混氣輸入腔內(nèi)設(shè)有分流板。
[0011] 本發(fā)明還設(shè)及一種采用所述的用于燃氣輪機的燃燒器的火焰燃燒方法，值班燃燒 器本體的進氣口通入的空氣通過純體通氣間隙，在所述中屯、純體后，形成第二值班回流區(qū)； 所述凹腔的腔體進氣口通入的空氣和從值班燃燒器本體的進氣口通入且卷入所述凹腔的 空氣形成第一值班回流區(qū);所述凹腔的腔體燃料口中通入的燃料和第一值班回流區(qū)中的空 氣混合后被點火器點燃，在所述凹腔中形成腔內(nèi)火焰和腔內(nèi)燃燒產(chǎn)物，所述腔內(nèi)燃燒產(chǎn)物 向所述火焰控制管道流動;從中屯、值班噴嘴中噴入的燃氣和第二值班回流區(qū)中的空氣混合 后，被腔內(nèi)燃燒產(chǎn)物點燃，形成值班級火焰和值班級燃燒產(chǎn)物，所述值班級燃燒產(chǎn)物從火焰 控制管道流入主預(yù)混燃燒器;所述主預(yù)混燃燒器中通入空氣和燃料，所述值班級燃燒產(chǎn)物 引燃所述主預(yù)混燃燒器中的空氣和燃料，形成主預(yù)混火焰。
[0012] 優(yōu)選地，所述火焰控制管道包括相連接的收縮管部和擴張管部，所述擴張管部和 所述值班燃燒產(chǎn)物流入通道連接，形成錐形外擴通道;所述值班燃燒產(chǎn)物流入通道的中軸 線與所述預(yù)混氣進氣口的中軸線所形成的夾角小于等于90%所述預(yù)混器本體的預(yù)混氣進 氣口上設(shè)有旋流器;通入所述主預(yù)混燃燒器中的空氣和燃料，在旋流器的作用下，在所述主 預(yù)混燃燒器中形成中屯、回流區(qū)，通過所述主預(yù)混燃燒器中的空氣和燃料在所述中屯、回流區(qū) 的外圍形成主預(yù)混火焰剪切層;通入所述主預(yù)混燃燒器的值班級燃燒產(chǎn)物沿著所述值班燃 燒產(chǎn)物流入通道向外擴方向流動，流動到所述預(yù)混器本體的出口端的值班級燃燒產(chǎn)物在所 述中屯、回流區(qū)的回流作用下，被帶入所述主預(yù)混火焰剪切層，點燃所述主預(yù)混火焰剪切層 中的空氣和燃料，形成主預(yù)混火焰。
[0013] 優(yōu)選地，所述凹腔中燃料與空氣的當量比為實際燃料空氣比值除W完全燃燒的燃 料空氣比值;所述當量比為1.2至1.4。
[0014] 優(yōu)選地，所述預(yù)混器本體的預(yù)混氣進氣口上設(shè)有旋流器，所述旋流器包括多個旋 流葉片，所述旋流葉片的旋流數(shù)為0.6-0.8。
[0015] 如上所述，本發(fā)明的用于燃氣輪機的燃燒器及火焰燃燒方法，具有W下有益效果：
[0016] 本發(fā)明將凹腔駐滿和中屯、純體設(shè)置于值班燃燒器本體中，值班燃燒器本體與主預(yù) 混燃燒器配合使用來穩(wěn)定主預(yù)混火焰，利用凹腔駐滿燃燒NOx排放低、燃燒穩(wěn)定性強的特 點，顯著改善貧預(yù)混燃燒技術(shù)的火焰穩(wěn)定性和NOx排放性能;本發(fā)明值班級火焰處于中屯、值 班燃燒器的火焰控制管道中，而主預(yù)混火焰處于主預(yù)混燃燒器中，兩種火焰處于不同的區(qū) 域中，避免兩種火焰的交互作用，增強燃燒穩(wěn)定性；由于凹腔設(shè)置于值班燃燒器本體的內(nèi) 部，流入凹腔和從值班燃燒器本體的進氣口進入且流過凹腔的空氣量僅占燃燒室總空氣量 的10%左右，與傳統(tǒng)凹腔駐滿燃燒室有約80%的空氣流經(jīng)凹腔的內(nèi)部和外部相比，能夠有 效降低噪音。
【附圖說明】
[0017] 圖1顯示為實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2顯示為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖3顯示為實施例2的值班燃燒器本體的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 附圖標號說明
[0021 ] 100中屯、值班燃燒器
[0022] 110值班燃燒器本體
[0023] 120中屯、值班噴嘴
[0024] 130火焰控制管道 [00巧]131收縮管部
[0026] 132擴張管部
[0027] 140 凹腔
[002引 141腔體進氣口
[0029] 150中屯、純體
[0030] 151純體通氣間隙
[0031 ] 160第二值班回流區(qū)
[0032] 170第一值班回流區(qū)
[0033] 190中屯、回流區(qū)
[0034] 200主預(yù)混燃燒器 [00巧]210預(yù)混器本體
[0036] 211值班燃燒產(chǎn)物流入通道
[0037] 212預(yù)混氣進氣口 [003引213主火焰燃燒腔
[0039] 214預(yù)混氣輸入腔
[0040] 220旋流葉片
[0041] 221燃料噴孔
[0042] 230分流板
[0043] 310錐形外擴通道
[0044] a 錐形外擴通道的外擴角度
[0045] 0 值班燃燒產(chǎn)物流入通道的中軸線與預(yù)混氣進氣口的中軸線所形成的夾角
【具體實施方式】
[0046] W下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人±可由本說明 書所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0047] 請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用W配合 說明書所掲示的內(nèi)容，W供熟悉此技術(shù)的人±了解與閱讀，并非用W限定本發(fā)明可實施的 限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在 不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所掲示的技術(shù)內(nèi)容 得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如"上"、"下"、"左"、"右"、"中間"及"一"等 的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用W限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或 調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[004引實施例1
[0049] 如圖I所示，本實施例的用于燃氣輪機的燃燒器，包括相連接的中屯、值班燃燒器 100和主預(yù)混燃燒器200;
[0050] 中屯、值班燃燒器100包括值班燃燒器本體110;值班燃燒器本體110的進氣口 111上 設(shè)有中屯、值班噴嘴120,值班燃燒器本體110的出氣口上設(shè)有火焰控制管道130,火焰控制管 道130與主預(yù)混燃燒器200連通，火焰控制管道130的內(nèi)壁為向內(nèi)凸起的弧形結(jié)構(gòu)；
[0051] 沿著值班燃