[发明专利]一种用于组织大流量中低热值燃料燃烧的单元喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料喷嘴，具体涉及整体气化联合循环(IGCC)发电系统中燃气轮机使用的燃料喷嘴。

背景技术

一些已知的燃气轮机的燃烧系统燃烧中低热值燃料以产生驱动涡轮的排气。然而与其它燃料(如天然气)相比，大部分已知的中低热值燃料热值低，以及因此而产生的与其它燃料相比也可能较低的沃泊指数。另外，大部分已知的中低热值燃料具有较大含氢量，导致燃料流特征化学时间非常短，燃料反应性很高。由于低沃泊指数和高燃料反应性的这种组合，为了燃料喷嘴能够安全、稳定、高效地运行，那么控制燃料与空气的混合对于燃烧室的性能和排放都将具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种结合燃烧室使用的组织大流量中低热值燃料燃烧的单元喷嘴，以使燃料喷嘴能够安全、稳定、高效地运行。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明所述的一种用于组织大流量中低热值燃料燃烧的单元喷嘴包括中心油喷嘴、锥形外壳、叶冠和套管，所述中心油喷嘴置于锥形外壳内且二者同轴，锥形外壳出口端内壁与心油喷嘴的出口端外壁卡接在一起，锥形外壳的出口端外壁设有锥形壳体空气旋流器，锥形壳体空气旋流器的外表面呈渐缩状且与锥形外壳的渐缩方向一致；叶冠固接在锥形壳体空气旋流器出口端外缘，二者同轴，端面平齐；锥形外壳出口端置于套管内且二者之间通过叶冠连接在一起，位于锥形外壳出口端上部的套管的内部空间为压缩空气和中低热值气的混合区域；锥形外壳的燃料开口端设有第一组沿周向隔开的燃料开口和第二组沿周向隔开的燃料开口，其中第一组沿周向隔开的燃料开口位于锥形壳体空气旋流器下游，第二组沿周向隔开的燃料开口位于锥形壳体空气旋流器内部，锥形外壳与中心油喷嘴之间空隙为中低热值气通道，第一组沿周向隔开的燃料开口用于允许大体积流量的中低热值气射入到燃烧室混合区域中；锥形壳体空气旋流器上设有多个沿周向隔开的空气开口，用以允许压缩空气射入到燃烧室混合区域中；第二组沿周向隔开的燃料开口用于将中低热值气先与压缩空气初步混合后再进入燃烧室混合区域中。

所述中低热值燃料流量在60kg/s至80kg/s之间，主要成分为H2(氢气)和CO，其中H2体积分数约为35％，CO体积分数约为45％，由于氢气自燃温度低，火焰传播速度快，喷嘴采用扩散燃烧方式，保证空气与燃料射流速度，避免回火产生，且由于CO燃烧速度较慢，应在头部构建足够强的回流区域，增强燃料与空气的掺混性能，避免火焰长度过长。

本发明的有益效果：在锥形外壳上设有第一、二组多个沿周向隔开的燃料开口，用以引导中低热值燃料至燃烧室内的混合区域中；锥形壳体空气旋流器上设有多个沿周向隔开的空气开口，用以将压缩空气射入混合区域，该多个空气开口定向成有助于在混合区域内产生大于0.6的旋流数。内锥形的叶冠与多个空气开口共同形成定向倾斜的矩形空气流道，增强空气开口的内切定向性。本发明利用对于燃料的第一旋流与对于空气的第二旋流相配合，产生来至于燃料喷嘴的燃料-空气混合物。本发明所述燃料喷嘴能够安全、稳定、高效地运行。

附图说明

图1是本发明的一种大流量中低热值燃料单元喷嘴的主视剖视图；图2显示了一种大流量中低热值燃料单元喷嘴的锥形壳体主视图；图3显示了一种大流量中低热值燃料单元喷嘴的俯视图；图4显示了一种大流量中低热值燃料单元喷嘴的立体图。

具体实施方式