[发明专利]适用于多种燃料的低污染燃烧器

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，特别是应用中、低热值气体燃 料的燃气轮机燃烧室领域。

背景技术

传统上，燃气轮机使用高热值天然气和液体燃料(主要是柴油等)工 作。近年来，我国的能源供应和环境压力日益增大，天然气和石油的供应 紧张，价格上涨严重，燃气轮机使用天然气和石油的运行成本越来越难以 承受。我国的能源结构以煤为主，但传统的燃煤发电过程中产生大量的污 染物，是环境污染的重要来源。整体煤气化联合循环(IGCC)通过将煤气 化，产生中低热值合成气，合成气净化后，供入燃气轮机燃烧并做功，能 够同时保持高效和低污染特性，从而被认为是未来能源清洁高效利用的重 要发展方向。

IGCC系统中煤气化后生成合成气，合成气主要由氢气和一氧化碳组 成，此外还包括少量的惰性气体，如氮气或二氧化碳。合成气详细的成分 和热值依赖于IGCC系统所采用的燃料和气化处理技术。由于合成气的组成 成分与天然气(甲烷普遍占90％以上)不同，其燃烧特性也明显不同。

燃气轮机燃烧室组织燃烧方式主要分为贫油预混燃烧和扩散燃烧两 种。贫油预混燃烧方式是将燃料与燃烧空气预先混合，成为均匀的可燃混 合物，通过控制燃料和空气的掺混比例，来控制火焰燃烧温度，实现降低 NO_X排放的目的。扩散燃烧是指燃料和空气没有预先混合，分别供入燃烧 室后，在接近化学当量比的火焰面上进行燃烧的现象。目前，贫油预混燃 烧方式广泛应用在以天然气为燃料的燃气轮机燃烧室上。由于合成气中氢 气含量大，使得合成气的点火温度低，火焰传播速度快。如果继续采用原 有的贫油预混燃烧方式，将面临很大的回火危险，燃烧室中火焰的回火将 导致燃烧器过热和烧蚀，严重危害整台燃气轮机的运行安全。如果采用扩 散燃烧方式，虽然可避免回火问题，但由于火焰温度高，将产生氮氧化物 (NO_X)排放大量增加的问题。

随着环境压力的增大和环保意识的增强，目前，国内、外对燃气轮机 的氮氧化物(NO_X)排放量的限制越来越严格。因此，燃气轮机燃用中低 热值合成气时，降低燃烧过程中的氮氧化物(NO_X)排放量是必须解决的 问题。

中低热值气体燃料燃烧室采用扩散燃烧方式工作时，主要通过向燃烧 室内注入稀释剂的方式控制NO_X排放，稀释剂包括水蒸汽、氮气和二氧化 碳。

除使用合成气燃料工作外，燃气轮机还要求能够可靠的燃烧一种备份 燃料，如柴油和天然气。以便在IGCC系统合成气供应不足或中断的情况下， 能够切换至备份燃料工作或保持两种燃料的混烧，能够保证燃气轮机持续 工作和正常停车。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用中、低热值合成气和柴油(或天然气) 的低污染燃烧器，用于燃用合成气并满足低NO_X排放的燃气轮机燃烧系统。

本发明提供一种适用于多种燃料的低污染燃烧器，包括分流系统、安 装边、多个双燃料喷嘴，其中：分流系统与多个双燃料喷嘴通过安装边连 接为一个整体；分流系统由同心管道、供油管路、挡板以及在安装边上加 工形成的腔道组成，形成相互对立的4个分流通道，包括气体燃料分流通 道、液体燃料分流通道、稀释剂分流通道、雾化空气分流通道，用于实现 由外界供入的液体燃料、雾化空气、稀释剂和气体燃料在燃烧器内的单独 流动，并分流至多个燃料喷嘴；双燃料喷嘴沿燃烧器的中心轴线呈圆周分 布，双燃料喷嘴22沿自身中心轴由内向外，呈径向环状依次分布液体燃料 喷嘴和气体燃料喷嘴，其中：气体燃料喷嘴包括气体燃料通道3和稀释剂 通道2，双燃料喷嘴外侧固结有设置开孔6的环形套筒11，以构成燃烧空 气通道1；稀释剂通道2前端与燃烧空气通道1末端连通并通过套筒连接成 一个整体，燃烧空气通道1的前端延伸至燃料喷嘴出口处的燃烧区。

本发明提供的适用于多种燃料的低污染燃烧器，液体燃料喷嘴可以为 空气雾化喷嘴，使用的液体燃料为柴油或煤油。也可设计成双油路离心式 压力雾化喷嘴，其中：空气雾化喷嘴包括液体燃料通道5、雾化空气通道4。

本发明提供的适用于多种燃料的低污染燃烧器，稀释剂通道2内部安 装有喷射孔10。