[实用新型]一种适用于燃气轮机的全尺寸多功能燃烧试验系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种燃烧试验系统，具体涉及一种适用于燃气轮机的全尺寸多功能燃烧试验系统。

背景技术：

燃烧室是燃气轮机的三大核心部件之一，与燃烧相关的燃烧调整、低污染燃烧、燃烧室冷却等技术直接关系到燃气轮机的安全性和经济性。结合我国燃气轮机发电行业的现状，开展上述燃气轮机燃烧相关技术的研究，有利于促进燃气轮机燃烧技术的可持续发展、进一步提升我国燃气轮机发电技术领域的专业地位。

燃烧调整是保证燃气轮机燃烧安全稳定、经济、低污染排放运行的主要技术手段，是燃气轮机运行与维护的核心技术。截至目前，我国仍未掌握重型燃气轮机的燃烧调整技术。当燃气轮机新投产、燃料成分变化、外部环境温度偏差超过一定范围、热部件升级、燃烧室部件拆除、重新安装或者更换、燃气轮机小修、中修或大修后、增加或者拆除影响燃烧系统运行状态的硬件等情况时，均需依赖国外制造商频繁进行燃烧室燃烧调整，导致运维成本过高。否则，会造成燃烧不稳定、燃烧效率低，严重时会导致燃烧室喷嘴、火焰筒、过渡段、透平叶片等关键部件损坏。因此，开发先进的燃烧调整技术并在此基础上逐步发展自主的燃气轮机燃烧技术是当前燃气轮机技术领域的重要课题。

为开发先进的燃气轮机燃烧调整技术并逐步发展高效率的燃气轮机燃烧技术，首先要建立燃气轮机燃烧试验平台，充分掌握燃烧室内的燃烧机理，深入了解燃烧室内气动、热力学等方面的物理问题及复杂的化学反应问题，并通过燃料热值及环境温度等外界条件的变化有计划地改变某些可调参数及控制方式，对燃烧工况做全面的调整并测出某些单项指标值，然后将取得的结果进行科学分析，从经济性、安全性等方面加以比较，从而确定最佳的燃烧运行方式和各种影响因素变化的规律，并校整设备的运行特性，或改进燃烧室的设计技术，实现燃烧室点火迅速可靠、燃烧稳定、流动损失小、出口温度场分布均匀、污染物排放低、寿命长、安全可靠性高的目标。

其次，建设重型燃气轮机燃烧试验平台，可利用空压机排气，进行气膜冷却试验；可利用燃烧试验产生的高温燃气环境，进行透平叶栅传热试验。通过气膜冷却试验与透平叶栅传热试验的研究结果，可对透平气膜冷却结构优化与透平叶栅结构优化设计提供理论依据。

此外，国内目前尚不掌握E/F级燃气轮机热通道部件的修复技术，亦缺乏热通道部件的高温及耐腐蚀性能验证平台，我国拟通过技术合作进行E/F级燃气轮机热通道部件修复并逐步实现修复技术的自主化。在燃烧试验平台后搭建热通道部件基体和热障涂层性能试验系统，可利用燃烧试验后的高温燃气，对热通道部件的高温力学性能及耐高温氧化、腐蚀性能进行验证试验，并在此基础上进行修复后的热通道部件长期高温环境的验证测试，以获得用户的信赖及促进热通道部件修复产业化的发展。

现有的针对重型燃气轮机燃烧室的试验系统较少，其存在如下问题：首先大部分燃烧试验件为模型燃烧室或中压燃烧室，其获得的燃烧动态压力幅频特性结果与在役全尺寸、全压燃气轮机燃烧试验结果有一定差异；其次燃烧试验系统通常只考虑燃用一种气体燃料，可燃用燃料种类相对单一，另外燃烧试验系统通常单纯进行扩散燃烧或预混燃烧，造成燃烧试验条件受限，只能研究单一燃烧模式下的燃烧特性；再次燃烧试验过程中产生的高温烟气经喷水减温后通过回热器利用了部分余热，绝大部分热量并未充分利用。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于针对现有燃气轮机燃烧试验系统的以上缺陷或改进需求，提供了一种适用于燃气轮机的全尺寸多功能燃烧试验系统。该系统利用燃气轮机燃烧试验件达到全尺寸的效果。燃烧试验台可直接以天然气为燃料，也可预留合成气接口，配备合成气与柴油双燃料喷嘴，实现柴油燃料与合成气燃料的燃烧。燃烧试验时，试验条件与燃气轮机实际运行条件相同，可以实现扩散与预混燃烧。并在燃烧试验件后预留气膜冷却试验平台、透平叶栅传热试验平台、燃气轮机热通道部件基体和热障涂层性能试验平台，可直接利用空压机排气及燃烧试验后的高温燃气进行相关研究。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：

一种适用于燃气轮机的全尺寸多功能燃烧试验系统，包括空气供给系统、气体燃料供给系统、燃油供给系统、燃烧试验件、冷却水系统、测量及数据采集系统、吹扫系统、排气系统和试验控制系统；其中，

空气供给系统用于连续地向燃烧试验件提供大流量、高压且温度可调的压缩空气；

气体燃料供给系统用于向燃烧试验件供给充足且压力稳定的气体燃料；

燃油供给系统用于向燃烧试验件供给燃油，包括依次连接的储油罐、滤油器、变频油泵和截止阀，利用变频油泵的变频器调节供油量；