[发明专利]一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计

说明书

技术领域

本发明涉及地面燃气轮机领域，具体而言，涉及一种双级预混地面燃机燃烧室头 部设计。

背景技术

随着地面燃气轮机技术的发展，现代地面燃气轮机追求超低污染排放，同时向着 高温升的方向发展，燃气轮机总体性能的提升对主燃烧室设计提出了更高要求。

图1是现有的一般干式低氮氧化物排放燃烧室的结构示意图，燃烧筒设于燃烧室 内，燃烧筒的进气端设有端板，端板上固定有值班旋流器和围绕值班旋流器的8个主 旋流器。旋流器由旋流筒5、6和叶片2、7组成，叶片2、7围绕中部的中心孔设置。 主燃级喷管从主旋流器叶片中部的中心孔穿入主旋流筒中，值班级喷管3从值班旋流 器叶片中部的中心孔穿入值班旋流筒中。主旋流筒尾部收敛，值班旋流筒尾部扩张。

为了稳定燃烧室火焰，现有的地面燃气轮机一般将中心区域设计为能形成回流区 进行扩散燃烧的值班级，同时在燃烧室降低燃烧室负荷时会增加值班级的燃料占比， 以此来稳定燃烧室的稳定燃烧。但同时因为进行扩散燃烧的燃料比的增加，燃料的不 均匀性增加，出现局部高温区，NOx的排放会大大增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，该结构 使得燃烧室内主燃级和值班级都进行预混燃烧，大大提高了燃烧的均匀性，极大的降 低了NOx的排放。头部中心火焰稳定器不仅稳定了值班级的火焰，而且也会卷吸主燃 级的预混气流，极大的提高了燃烧室在不同负荷时的火焰稳定性。

本发明通过如下技术手段解决上述技术问题：一种双级预混地面燃机燃烧室头部 设计，包括带有双旋流器的中心旋流筒及与之相连接的中心燃料喷杆，中心值班级下 游安装有月牙状火焰稳定器，还包括围绕中心旋流筒的外侧环形旋流筒。

作为本发明的改进：一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述 值班级下游火焰稳定器，通过其径向8个月牙状支柱与主燃级旋流筒外壁相连接，月 牙状支柱另外一段与内侧环形月牙状火焰稳定器相连接。

采用本发明可以取得以下有益效果：

燃烧室头部的设计，使得燃烧室值班级和主燃级都进行预混燃烧，这样极大的增 大了燃烧的均匀性，避免了局部高温区的出现，大大的减少了NOx的排放。通过头部 中心处的火焰稳定器建立稳定的火焰，加强值班级对主燃级的引燃效果，提高了燃烧 室的燃烧效率。

附图说明

图1：现有的一般干式低氮氧化物排放燃烧室；

图2：本发明燃烧室三维剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述：

如图2所示，本实施例的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计包括中心值班级 旋流筒4、外侧主燃级旋流筒5。该实施例中值班级旋流筒内，第一个旋流器和第二个 旋流器8固定在值班级燃料喷杆3上。

燃烧室头部中心直筒型旋流筒4总长度为120mm～140mm，直径为100～110mm， 其起始端与主燃级旋流内外筒5、11的起始端平齐。在旋流筒4内部的前后装有两个 旋流器：第一个旋流器6，轴向上距进口端8～12mm，第一个旋流器6的叶片高度为 32～33mm，安装角度为30～40°，叶片数量为12～14个；第二个旋流器轴向上距进口 端105～115mm，叶片安装角度为40～50°，叶片高度和数量与第一个旋流器保持一致。 固定两个旋流叶片的是位于旋流筒4中心的值班级燃料喷杆3，其直径为27～29mm。 值班级燃料喷射口为喷杆3上，数量为6～8个，周向上分布均匀，轴向上距离喷杆3 顶端距离为85～89mm。

火焰稳定器的8个横截面为月牙状的径向支柱10一端固定在主燃级的内旋流筒 11上，另外一端与内侧的环形横截面为月牙状的火焰稳定器9相连接。火焰稳定器9 轴向上距离中心旋流筒出口30～34mm，月牙状开口朝向下游，与外侧主旋流筒收敛段 固定相连。

空气从头部同时进入主燃级旋流筒5、11和值班级旋流筒4中，主燃级中通过若 干旋流器2进行旋流，再通过燃料喷杆喷入燃料进行预混，最后再经过收敛段加速， 将燃料混合物喷出。值班级中首先通过第一个旋流器6进行旋流，然后再通过喷射口 7喷射燃料进行掺混，最后再进过第二个旋流器8加强掺混，同时防止回火的发生。 最后值班级在火焰稳定器9、10的背后建立稳定的火焰，同时点燃、稳定主燃级的火 焰，最终高效的完成全预混的燃烧。

上述实施例仅为本发明的一个优选实施方式，不应成为对本发明保护范围的限制, 本发明的具体实施方式不限上述实施例。根据本发明的上述内容，按照本领域的普通 技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出 其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明权利保护范围内。