[发明专利]燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置

说明书

技术领域：

本发明涉燃机工程领域，具体地说是燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置。

背景技术：

在燃气轮机技术的发展过程中，燃烧室污染物排放问题在很长时间一直未引起人们的重视，自上世纪八十年代以来，随着人们环保意识的日益增强，以及世界各国排放标准的制订和不断提高，对燃气轮机燃烧室的污染物排放提出了日益严格的限量规定，美国环保局要求燃气轮机排放物中NOx不能超过25ppmvd，欧洲要求把NOx控制到40ppmvd以下，我国GB13223-2011中规定，燃气轮机在燃油时NOx最高排放量不超过60ppmvd，燃气时不超过25ppmvd；

由于燃气轮机排放污染物的形成机理受工作条件的影响各不相同，在早期的低排放技术中，仅仅采取折衷的方法，即通过增加燃料添加剂、调整空气流量分配和改进燃油喷嘴设计等措施，既保证低工况下高的燃烧效率，以求降低CO和UHC，又保证高负荷状态下减少冒烟和NOx，因此，常规燃烧室低排放技术难于全面降低排气中的各种污染物，特别是NOx排放量很难达到标准要求；

为此，针对燃气轮机各种排放物形成机理及工况参数，从燃烧室结构设计开始，国外一直以来积极探索更有效以控制NOx为中心的新型低排放燃烧技术，其中包括分级燃烧技术、变几何燃烧技术、贫燃预混燃烧技术、催化燃烧技术等多种新概念燃烧室，2014年哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司采用空气调节装置完成了抑制燃气轮机燃烧室污染物生成的低排放燃烧技术的研制工作，有效的抑制了NOx的生成，使其排放量已降至25ppmvd以下。

发明内容：

本发明的目的是为解决常规燃气轮机燃烧室中的燃料与空气比例不合理，导致污染物排放高的问题，同时也解决了对低排放燃气轮机燃烧室，低污染排放工况范围窄的问题，提供了一种适用范围广、控制简易的燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置，调节进入燃烧室空气流量，改善燃烧室内燃烧区域的燃料与空气比例，实现燃气轮机燃烧室在宽工况范围内低污染的目的。

本发明的技术方案是：燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置，包括壳体，壳体右侧有上下相通的通腔，通腔下部为空气入口，通腔上部为燃烧室侧空气出口，通腔左侧为环腔，环腔由壳体和上下两个封盖组成，环腔两侧各开有若干涡轮侧空气出口，环腔和通腔之间设有挡板阀，挡板阀的位置取决于：挡板阀可将环腔与通腔之间的空间封闭，挡板阀另一个位置时，通腔上下关闭，空气入口与涡轮侧空气出口相通，通腔外侧，壳体的夹层有冷却空气入口，壳体的夹层结构环绕通腔和环腔后在环腔外侧底部设有冷却空气出口。

本发明具有如下有益效果：本发明采用挡板阀调节进入主燃区的空气量，即调节主燃区燃料与空气比例，有效抑制污染物的生成；挡板阀为两位开关，即只具备打开与关闭功能，可简化调节装置在燃烧室运行时的控制程序，提高燃气轮机可靠性；在燃机运行过程中，冷却气入口与冷却气出口始终保证空气流动，降低燃机壁面温度，提高燃机运行寿命；本发明是一种适用范围广、控制简易的燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置，实现在宽工况范围下，均可实现低污染、低排放的目的。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明工作示意图；

附图3是附图1的A-A剖面图。

图中1-通腔；2-挡板阀；3-封盖；4-空气入口；5-涡轮侧空气出口；6-燃烧室侧空气出口；7-冷却气入口；8-冷却气出口；9-环腔；10-壳体。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合图2～图3所示，燃气轮机低排放燃烧室空气调节装置，包括壳体10，壳体10右侧有上下相通的通腔1，通腔1下部为空气入口4，通腔1上部为燃烧室侧空气出口6，通腔1左侧为环腔9，环腔9由壳体10和上下两个封盖3组成，环腔9两侧各开有若干涡轮侧空气出口5，环腔9和通腔1之间设有挡板阀2，挡板阀2的位置取决于：挡板阀2可将环腔9与通腔1之间的空间封闭，挡板阀2另一个位置时，通腔1上下关闭，空气入口4与涡轮侧空气出口5相通，通腔1外侧，壳体10的夹层有冷却空气入口7，壳体10的夹层结构环绕通腔1和环腔9后在环腔9外侧底部设有冷却空气出口8。

挡板阀2为两位开关，即具备打开与关闭功能，可简化调节装置在燃烧室运行时控制系统程序，提高燃气轮机可靠性；挡板阀2处于开位时，空气从与燃烧室主燃区相通的空气出口流出，与涡轮相通的空气出口无空气流出；挡板阀2处于关位时，空气从与涡轮相通的空气出口流出，与燃烧室主燃区相通的空气出口无空气流出；一般根据燃气轮机功率大小，选用几个或几十个空气调节装置组装成环，安装于燃气轮机燃烧室空气入口处；当燃气轮机起动时，挡板阀2处于关位，进入的空气流入壳体内环腔，再从与涡轮相通的空气出口流出，而与燃烧室主燃区相通的空气出口通道无空气流出；随着燃气轮机功率的升高，打开偶数个对称位置的空气调节装置中的挡板阀，进入的空气从与燃烧室主燃区相通的空气出口通道流出，增加主燃区用于燃烧的空气量，而与涡轮相通的空气出口通道无空气流出；在燃机运行过程中，冷却气入口与冷却气出口始终保证空气流动，降低燃机壁面温度。