[发明专利]一种低NOx

说明书

本发明提供的一种低NOsubgt;x/subgt;排放的燃烧室、燃气轮机系统、燃气轮机系统的启动方法及负荷调节方法，从第一级燃烧器进入燃烧室本体的低热值合成气在贫燃区域燃烧，降低了火焰温度，减少了热力型NOsubgt;x/subgt;的生成；从第二级燃烧器进入燃烧室本体的合成气在略低于理论空燃比的区域燃烧，由于进入该区域的烟气经过从第一级燃烧器进入的低热值合成气的燃烧消耗了大量氧气，其氧含量大大降低，可以降低该区域燃烧时生成NOsubgt;x/subgt;的速率，并且第二级燃烧器的沿圆周方向的布置方式可以更高效的混合合成气与富含氧气的烟气，提高了燃烧稳定性和燃烧效率，降低了局部高温，也有利于减少热力型NOsubgt;x/subgt;的生成；本发明通过调整分级燃烧的运行方式可以在较宽负荷范围内保持合成气稳定燃烧，同时减少NOsubgt;x/subgt;排放。

技术领域

本发明涉及燃气轮机技术领域，特别涉及一种低NO_x排放的燃烧室、燃气轮机系统、燃气轮机系统的启动方法及负荷调节方法。

背景技术

燃气轮机是以连续流动的气体为工质的旋转叶轮式发动机。燃气轮机由压气机，燃烧室，透平等三大主要部件组成。压气机吸入空气加压，同时空气温度也相应提高，压缩空气在燃烧室内与燃料混合燃烧生成高温高压的气体，再进入透平带动透平叶片高速旋转，从而完成将燃料的化学能转变为有用功的过程。在燃烧室内，由于燃烧产生的高温，会导致大量NO_x产生，其中最主要的NO_x生成路径为热力型，即在高于1500℃的高温下N₂和O₂发生反应，其生成速率主要受温度影响，另外N₂，O₂浓度以及停留时间等均对热力型NO_x的生成有一定影响。燃气轮机布雷顿循环效率的提升主要依靠提高透平入口烟气温度，也就是提高燃烧室排气温度，然而随着燃烧室排气温度的提升，燃烧室内部平均温度也将大大提高，这将引起热力型NO_x排放的急剧增加。

目前，燃气轮机厂家广泛采用干式贫预混燃烧技术(Dry Low NO_x，DLN)来降低NO_x的排放。DLN技术利用过量的空气与燃料均匀预混，来达到均匀燃烧，消除局部高温的方式减少热力型NO_x的生成。对于整体煤气化联合循环(IGCC)配套的低热值燃气轮机，其燃料为含有CO和H₂的合成气，这两种组分燃烧速度不一致，不适用于预混燃烧，只能采用扩散燃烧方式，因此无法使用DLN技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低NO_x排放的燃烧室、燃气轮机系统、燃气轮机系统的启动方法及负荷调节方法，解决了现有的整体煤气化联合循环配套的低热值燃气轮机，由于其燃料为合成气，不适用于预混燃烧，导致在燃烧室内温度过高，进而产生大量的NO_x的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种适用于合成气的低NO_x排放燃烧室，包括燃烧室本体，所述燃烧室本体(31)底部开口，顶部封闭的中空结构，其中，

燃烧室本体的外部设置有与其呈同心圆布置的承压外壳，承压外壳的内侧壁与燃烧室本体的外侧壁之间形成竖向通道，承压外壳顶部内壁与燃烧室本体的顶部外壁之间形成水平通道，竖向通道与水平通道相通；

燃烧室本体内腔的顶部沿圆周方向均布有若干个第一级燃烧器,且其顶部均布有若干个喷射孔；

第一级燃烧器的内腔中设置有第一级燃料通道和空气通道，其中，第一级燃料通道一端与注有水蒸气的合成气管路连通,另一端与燃烧室本体的内腔连通；空气通道的一端与空气通道连通，另一端通入燃烧室本体的内腔内；