[发明专利]一种燃用低热值气体燃料的等离子点火与助燃燃烧室

说明书

本发明提供一种燃用低热值气体燃料的等离子点火与助燃燃烧室，机闸设置在燃烧腔外，机闸头部设置有燃气管接口、尾部设置有与燃烧腔连接的空气挡板，燃烧腔内的前部设置有旋流器固定支架，旋流器安装在旋流器固定支架上，燃气管的一端作为燃气管进口设置在燃气管接口上、另一端作为燃气管出口与旋流器的中心管路连接，等离子发生器从燃气管进口伸入且其头部固定在旋流器的中心管路出口，所述燃烧腔外表面设置有冷却孔，旋流器的中心管路上设置有掺混喷口和射流喷口，射流喷口位于中心管路的前端。本发明利用等离子发生器进行点火与助燃，通过等离子所产生的活性粒子使燃气轮机燃烧室更可靠的点火与稳定的燃烧。

技术领域

本发明涉及一种燃用低热值气体燃料的等离子点火与助燃燃烧室，具体地说是一种利用等离子进行点火和助燃方式，使燃气轮机燃烧室稳定、可靠的燃用低热值燃料。

背景技术

低热值气体燃料是指1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量小于6.28MJ，高炉煤气即是低热值气体燃料的一种，高炉煤气是高炉炼铁生产中产生的伴生气，它的主要成分是CO、CO2、N2和H2等，CO约占22％～26％。CO2约占16％～19％。H2约占1％～4％，N2约占58％～60％，其中可燃气体成分含量极少导致燃烧时点火困难与燃烧不稳定，传统的燃用高热值气体燃料的燃气轮机燃烧室无法直接燃用低热值气体燃料，使用的火花塞点火器无法直接点燃低热值气体燃料。

传统的燃气轮机常用的解决以上问题的方法有三种：(1)燃烧高炉煤气等低热值燃料时，同时加入高热值燃料例如甲烷，以达到稳定燃烧的目的；(2)同时使用高炉煤气和燃油两种燃料，在低负荷时可随时切换燃油，以确保燃烧稳定；(3)通过提高燃烧区的温度以大幅降低CO的排放量。

然而这些方法存在一些问题：首先是在稳定点火和稳定燃烧时就需要耗费大量的高热值燃料例如焦炉煤气、天然气等，这样就达不到节能的要求；其次兼烧燃油和使燃烧区温度提高的方法都会使燃烧室排放的尾气中NOX的含量超过环保标准的要求，产生冒黑烟的现象，这样就达不到减排的要求。同时，这些措施不仅增加了燃气轮机系统的复杂性，也大幅增加了使用方在基础设施建设方面的投入。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种燃用低热值气体燃料的等离子点火与助燃燃烧室,该燃烧室利用等离子发生器进行点火与助燃，通过等离子所产生的活性粒子使燃气轮机燃烧室更可靠的点火与稳定的燃烧。

本发明的目的是这样实现的：包括燃气管、等离子发生器、旋流器、燃烧腔、机匣，机闸设置在燃烧腔外，机闸头部设置有燃气管接口、尾部设置有与燃烧腔连接的空气挡板，燃烧腔内的前部设置有旋流器固定支架，旋流器安装在旋流器固定支架上，燃气管的一端作为燃气管进口设置在燃气管接口上、另一端作为燃气管出口与旋流器的中心管路连接，等离子发生器从燃气管进口伸入且其头部固定在旋流器的中心管路出口，所述燃烧腔外表面设置有冷却孔，旋流器的中心管路上设置有掺混喷口和射流喷口，射流喷口位于中心管路的前端。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述燃烧腔的前端还设置有空气导流器。

2.旋流器有两级，分别构成一级管路和二级管路。

3.工作过程是：空气分两部分从机匣的前部进入到燃烧腔，一部分进入到机匣与燃烧腔之间的间隙，并通过燃烧腔的冷却孔进入到燃烧腔，一部分通过旋流器的一级管路与二级管路进入燃烧腔，低热值气体燃料通过燃气管进口进入到旋流器的中心管路，低热值气体燃料可通过旋流器中心管路的射流喷孔直接进入燃烧腔或者通过等离子发生器的通气孔进入到燃烧腔，低热值气体燃料也可通过旋流器中心管路的掺混喷孔进入到旋流器一级管路，与空气进行掺混，形成混合气后进入到燃烧腔。