[实用新型]一种离散喷射的合成气喷嘴和燃气轮机

说明书

技术领域

本实用新型涉及动力装备技术领域，尤其涉及一种离散喷射的合成气喷嘴和燃气轮机。

背景技术

目前，随着能源紧缺及全世界对环境保护问题的重视，各国对燃气轮机燃烧室提出更高的要求，不仅要求燃烧室能够燃用更多种类的燃料，同时要求污染物的排放更低和燃烧效率更高。除了天然气，要求燃气轮机燃烧室能够燃用一些低品质的气态燃料，这些低品质的气态燃料主要是由煤化工制造的合成气；此外，要求燃气轮机在50％及以上负荷区间，燃烧室排放能维持在较低水平，同时保持较高的燃烧效率。

合成气的热值较低且沃泊指数较低，此外，具有基于摩尔分数较大的氢气含量；由于氢气具有燃烧速度快的特性，即特征化学时间非常短，使得合成气具有较高的燃料反应性。合成气由于沃泊指数低和燃料反应性高，采用预混燃烧模式时容易产生自燃、回火问题，导致预混装置烧蚀损坏，因此难以采用常规的预混DLN燃烧系统，已知的合成气燃烧系统一般采用基于扩散燃烧模式的燃烧器，避免预混燃烧带来的自燃、回火风险。扩散燃烧模式的火焰温度峰值较高，这将大大增加NOx的排放，虽然采用向燃烧区喷射稀释剂的方法降低峰值温度，但降低NOx的效果是有限的，且随着对燃气轮机NOx排放的规定越来越严格，这种采用扩散燃烧模式同时向燃烧区喷射稀释剂的方法难以满足更低的NOx排放指标，同时系统和设备复杂，运行成本较高。

在专利CN101424406A中，采用了一种预混燃烧模式的DLN燃烧器，将合成气分成单独的两级，每一级燃料的沃泊指数和燃料反应性进行人为调整，调整到一定范围内的预设值，该预设值确保合成气燃料不会在预混装置内发生自燃回火。上述方法仍然存在自燃回火的风险，由于合成气在沃泊指数和燃料反应性调整中不可能调整的完全均匀，有可能存在沃泊指数和燃料反应性较高的区域，在预混装置中存在自燃、回火的风险；此外，对合成气进行分级并对两级燃料进行沃泊指数和燃料反应性的人为调整，增加了系统操作的复杂性和设备的复杂性。

因此，针对以上不足，需要一种能够可靠地燃烧合成气、污染排放低、燃烧效率高、结构简单、维修更换容易的离散喷射的合成气喷嘴和燃气轮机。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是：传统的燃气轮机喷嘴燃烧合成气时污染物排放超标，且存在回火、自燃等风险。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种离散喷射的合成气喷嘴包括喷嘴本体，所述喷嘴本体内设置有中心空气通道和与所述中心空气通道同轴设置的环状的外围空气通道，在所述外围通道内设置有多个呈环状分布的燃料进气管，所述燃料进气管的截面形状为扇环形，所述外围空气通道的内壁上设置有多个与外围进气通道连通的内径进气孔，所述外围空气通道的外壁上设置有多个与外围进气通道连通的外径进气孔，所述外径进气孔的轴线和所述内径进气孔的轴线均不与所述中心空气通道的轴线相交。

其中，所述外围空气通道内设置有环状的分隔部，所述分隔部将外围空气通道分隔成第一空气通道和第二空气通道，所述内径进气孔与所述第一空气通道连通，所述外径进气孔与所述第二空气通道连通。

其中，所述第一空气通道与第二空气通道内均设置有燃料进气管。

其中，所述第一空气通道和第二空气通道内均设置有用于支撑燃料进气管的支撑板。

其中，所述内径进气孔和所述外径进气孔的截面形状为矩形、圆形或椭圆形。

其中，截面形状为扇环形的所述燃料进气管的圆心角为5°-45°。

其中，所述中心空气通道的一个端面上设置有多个端壁冷却孔。

其中，所述端壁冷却孔均匀分布。

其中，所述端壁冷却孔为直孔或斜孔。

本实用新型还提供了一种燃气轮机，包括有上述任一项所述的离散喷射的合成气喷嘴。

(三)有益效果