[实用新型]一种燃烧室及燃气轮机

说明书

本实用新型涉及动力设备技术领域，公开一种燃烧室及燃气轮机，其中的燃烧室包括：机匣；设置于机匣内的火焰筒，自火焰筒的头部至尾部的方向依次间隔设有主燃孔组和掺混孔组；设置于火焰筒的进气口的旋流器和燃料喷嘴；燃料喷嘴、旋流器、主燃孔组和掺混孔组的有效开口面积之比满足：使主燃区内的当量比大于1，且补燃区内的当量比小于1。上述燃烧室，主燃区内当量比大于1，氧气少，不利于氮氧化物生成，补燃区氧气富裕，在非高温状态下将燃料烧尽，不易产生氮氧化物，从而，减少氮氧化物排放。

技术领域

本实用新型涉及动力设备技术领域，特别涉及一种燃烧室及燃气轮机。

背景技术

燃气轮机可以通过燃烧把燃料蕴含的化学能转化为机械功输出，燃料适应范围广，具有清洁高效、结构紧凑、重量轻、维护费用低等特点，可以广泛用于分布式能源系统以提供电力、热量和蒸汽等，还可以用作辅助动力，特别是在航空领域，其作为发动机有着不可替代的作用。

燃烧室是燃气轮机的关键部件，对于燃烧中低热值燃料的扩散式燃烧室容易造成氮氧化物排放超标。

实用新型内容

本实用新型公开了一种燃烧室及燃气轮机，用于降低燃气轮机中氮氧化物的排放量。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种燃烧室，包括：

机匣；

设置于所述机匣内的火焰筒，自所述火焰筒的头部至尾部的方向依次间隔设有主燃孔组和掺混孔组；

设置于所述火焰筒的进气口的旋流器和燃料喷嘴；

所述燃料喷嘴、所述旋流器、所述主燃孔组和所述掺混孔组的有效开口面积之比满足：使主燃区内的当量比大于1，且补燃区内的当量比小于1。

上述燃烧室中，旋流器的进气速度和燃料喷嘴的燃料喷入速度使得主燃区内的当量比大于1，即主燃区内燃料多余，呈富燃状态，主燃区内虽然温度较高，但是缺少氧气，不利于氮氧化物的生成，因此，在主燃区部分有效遏制了氮氧化物的生成；当主燃区内的混合气体进入补燃区内时，外界燃烧室与火焰筒之间的空气流通过主燃孔进入补燃区，旋流器的进气速度、燃料喷嘴的燃料喷入速度和主燃孔的进气速度使得补燃区内的当量比小于1，即呈贫燃状态，空气富裕，以使燃料能够充分燃烧尽再排出，避免浪费和污染空气，补燃区内虽然空气量较富裕，但是，由于燃料已经消耗殆尽，故温度较低，不利于生成氮氧化物。

优选地，所述补燃区内的当量比为0.5-0.8。

优选地，所述燃料喷嘴贯穿所述旋流器，且燃料喷嘴的喷射端面相对于所述旋流器内侧端面向所述火焰筒的尾部方向凸出。

优选地，沿所述火焰筒的轴向，所述燃料喷嘴的喷射端面至所述旋流器的内侧端面距离大于等于5mm且小于等于20mm。

优选地，所述燃料喷嘴的末端分布有多个燃料喷孔。

优选地，所述燃料喷嘴的喷射端面和周向侧面均分布有所述燃料喷孔。

优选地，沿所述火焰筒的轴线方向，所述主燃孔组距离所述火焰筒的头部端面的距离为0.5D-2D，其中D为所述火焰筒的外径。

优选地，沿所述火焰筒的轴线方向，所述掺混孔组距离所述火焰筒的尾部端面的距离为D-2D，其中D为所述火焰筒的外径。

优选地，沿所述火焰筒的轴向，自所述火焰筒的头部端面至尾部方向3D范围内的侧壁上均匀分布有多个冷却孔，其中D为所述火焰筒的外径。

为了达到降低燃气轮机中氮氧化物的排放量的目的，本实用新型还提供以下技术方案：

一种燃气轮机，包括上述技术方案所述的燃烧室。