[实用新型]燃气轮机低热值燃料气燃烧室

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种燃气轮机低热值燃料气燃烧室。

背景技术

对于煤气化合成气、高炉煤气、焦炉煤气、化工驰放气、城市煤气等低热值燃料而言，其成分复杂，体积热值低，如果直接至火炬系统排放会造成较大污染。采用燃气轮机燃烧为一条较优且环保的利用方法，可以灵活利用该类低热值燃料气，转化为电能或者热能。

通常对于燃气轮机燃烧室而言，其燃烧低热值燃料气使用喷嘴为采用成熟燃料气喷嘴进行改造，改造方式为调节燃料孔从而匹配燃料的体积流量。该种情况下，燃烧室适应燃料范围较窄，通常允许华白数变化范围为+/-5％，个别新型燃烧室通过对控制调节进行优化，华白数适应范围为+/-10％。

如图1所示，为现有技术中的传统燃气轮机燃烧室，包括：机匣1、端盖2、头部燃料喷嘴3、火焰筒4、导流衬套5和过渡段6，火焰筒4上前半段设置多排主燃孔42，后半段设置掺混孔47，在火焰筒壁上同样还设置多排冷却孔48。

该种燃烧室典型的工作原理为：通过喷嘴3进入燃料气与一定比例的空气，燃料气与空气通过旋流的方式进入燃烧室，具体旋流包括：轴向旋流器、径向旋流器或者混合旋流器。火焰筒4前段开有若干混合孔，空气沿径向进入火焰筒4，与旋流进入的燃料气及空气进行掺混，完成燃烧过程。同时，多余的空气通过火焰筒4后端的掺混孔47进入，一方面是保证火焰筒前端的空气与燃料以恰当的配比进行燃烧，另外一方面也可以利用这一部分空气对燃烧室的出口空气剖面进行调节。

尽管如此，针对不同种类低热值燃料气，燃料喷嘴往往需要重新设计，除了热值以外，燃料中氢含量对于喷嘴的影响也是重新设计喷嘴的重要原因。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种燃气轮机低热值燃料气燃烧室，以达到较低的污染物排放水平，并且有更低的热声振荡风险。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气轮机低热值燃料气燃烧室，包括机匣、设在所述机匣前端的端盖、设在所述端盖上的头部燃料喷嘴、设在所述机匣内部的导流衬套、设在所述导流衬套中且前端与所述头部燃料喷嘴连接的火焰筒以及与所述火焰筒的后端连接的过渡段；所述火焰筒上设有多排沿轴向分布的主燃孔，所述火焰筒在各排主燃孔之间设有低热值燃料喷嘴。

优选地，所述火焰筒在同一轴向位置沿周向设有均匀分布的多个低热值燃料喷嘴。

优选地，所述机匣的外侧设有低热值燃料环腔，所述低热值燃料环腔分别与位于同一圆周上的多个低热值燃料喷嘴的外端连接，用于为多个低热值燃料喷嘴供给燃料。

优选地，所述低热值燃料喷嘴为1～4排，所述低热值燃料环腔的数量与所述低热值燃料喷嘴的排数对应。

优选地，所述低热值燃料喷嘴为燃料管，所述燃料管的内端设有燃料喷射孔，所述燃料喷射孔的中轴线垂直于所述火焰筒的侧壁。

优选地，所述低热值燃料喷嘴的燃料射流速度为100m/s～150m/s。

优选地，从所述头部燃料喷嘴进入的燃料为天然气，天然气的最大流量带的负荷满足燃气轮机基本负荷的5％～10％，从所述头部燃料喷嘴进入的空气量占燃烧室空气量的7％～15％。

优选地，所述头部燃料喷嘴的燃料流道以及空气流道的旋流角范围为10°～25°。

优选地，甩负荷时，直接遮断低热值燃料气供应，调整中心天然气流量，调节负荷时，通过调节低热值燃料环腔的燃料供应来对低热值燃料进行分级从而满足不同负荷需求。

优选地，每排主燃孔沿周向均匀分布。

(三)有益效果

本实用新型的燃气轮机低热值燃料气燃烧室在火焰筒头部建立一个传统的天然气旋流火焰，在下游将低热值燃料气在燃烧室不同轴向部位高速引入，进入中心旋流火焰燃烧，中心较长的弱旋流火焰用来点燃并维持低热值燃料气，因此低热值燃料气本身并不需要自身稳焰机制，贫熄火边界可以得到拓宽，燃料特性也变得不敏感，因此，同一个燃烧室结构可以适应广泛的低热值燃料，无需针对每种燃料的华白数或者氢含量进行特殊的设计，这种燃烧概念能够适用于多种不同范围华白数要求、氢含量的低热值燃料气，同时，该燃烧室结构也能够在燃烧前完成充分的掺混，形成分布式火焰，因而火焰筒内部火焰热释放均匀，达到较低的污染物排放水平，并且有更低的热声振荡风险，本实用新型还提供了甩负荷以及负荷调节的方案，调整方案简单易行，也更容易实现低污染物排放的效果。

附图说明

图1为现有技术中传统燃气轮机燃烧室的结构示意图；