[发明专利]用于气态燃料燃烧室的同轴分级旋流和掺混一体化头部

说明书

本发明提供的是一种用于气态燃料燃烧室的同轴分级旋流和掺混一体化头部。包含三级掺混/旋流一体化旋流器、燃料导管、燃料腔和燃料支板，三级掺混/旋流一体化旋流器呈宝塔状排列，气体燃料由燃料导管进入燃料腔，并通过在圆周上对称分布的燃料支板和第一级掺混/旋流一体化旋流器内部通道按工况自动分配给各级掺混/旋流一体化旋流器和值班级，通往各个工作部件的燃料通道由燃料分配器控制，在头部出口处安装有一扩张型锥体稳焰罩。本发明具有结构紧凑、工况过度平稳、出口温度场均匀性好、工作范围宽、燃烧稳定性好、排放低、负荷适应性强、可在轻型燃机和重型燃机上通用等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机分级低污染燃烧室，具体地说是一种应用于燃用气态燃料的贫燃预混燃烧室之上的头部。

背景技术

天然气是燃气轮机工业应用的主要燃料，低排放燃烧是其核心技术。然而，这一关键技术我国尚未掌握——国产机组的燃烧室尺寸较大，预混段长，难以满足轻型燃机的结构限制，且无法达到排放标准，国内市场几乎被国外燃机厂商垄断。目前，我国迫切需要一种能够满足需要的小尺寸天然气燃机燃烧室的低排放预混燃烧技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、燃烧稳定性好、排放低、负荷适应性强的用于气态燃料燃烧室的同轴分级旋流和掺混一体化头部。

本发明的目的是这样实现的：

包含三级掺混/旋流一体化旋流器、燃料导管、燃料腔和燃料支板，所述的三级掺混/旋流一体化旋流器呈宝塔状排列，塔尖为第一级掺混/旋流一体化旋流器，塔底为第三级掺混/旋流一体化旋流器，气体燃料由燃料导管进入燃料腔，并通过在圆周上对称分布的燃料支板和第一级掺混/旋流一体化旋流器燃料流路按工况自动分配给各级掺混/旋流一体化旋流器和值班级，通往各个工作部件的燃料流路由燃料分配器控制，当低工况时，只有第一级掺混/旋流一体化旋流器燃料流路的开关打开；当工况逐渐升高，第二级、第三级掺混/旋流一体化旋流器燃料流路的开关也将依次开启，在头部出口处安装有一扩张型锥体稳焰罩。

本发明还可以包括：

1.第一级掺混/旋流一体化旋流器内有吹扫通道，吹扫通道的空气由贯穿燃料通道侧面的两条相互垂直的孔路引入，该孔路不与燃料通道相交。

2.吹扫通道沿主流方向是渐扩的。

3.三级掺混/旋流一体化旋流器的轮毂中空作为燃料通道，掺混孔开于轮毂之上，沿周向均匀分布，气体燃料通过轮毂再由掺混孔喷出，燃料喷出孔洞后在叶间流道内与来流空气发生混合。

4.三级掺混/旋流一体化旋流器的中心轴线重合，下一级的叶片和上一级的轮毂内环完全相接。

5.所述的稳焰罩由一直筒段和一扩张段组成。

6.燃料支板呈三角形，与燃料腔和三级掺混/旋流一体化旋流器紧密连接，值班级燃料经由第一级掺混/旋流一体化旋流器燃料流路进入值班级。

本发明设计了一种气态燃料低污染燃烧室的同轴分级旋流/掺混一体化头部，同轴分级低污染燃烧组织方法属于DLN技术范畴。这种方案具有结构紧凑、工况过度平稳、出口温度场均匀性好、工作范围宽、燃烧稳定性好、排放低、负荷适应性强、可在轻型燃机和重型燃机上通用等优点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该方案用于轻型燃机燃烧室时，不需改动燃机轴系长度和机匣的径向尺寸，燃烧室周向的头部数量可以保持不变。

2.其工况过渡由燃料分配器自动控制，燃烧室工况变化可以通过每个头部单元的燃料逐级自动分配实现平稳过渡。

3.该方案用于重型燃机燃烧室时，重型燃机本体不需进行任何改动，可根据燃烧室的径向尺寸进行多个头部单元阵列或缩放，以满足重型燃机燃烧室的负荷需求，工况变化时同样可通过每个头部单元的燃料逐级自动分配实现平稳过渡。