[发明专利]一种用于燃气轮机的组合式预混器

说明书

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于燃气轮机的组合式预混器，包括预混喷嘴和连接主体，所述预混喷嘴包括有外壳体、旋流叶片和中心锥体；在外壳体内设置有预混通道，中心锥体设置在预混通道的中心处；预混通道用于燃气与空气的预混合；在中心锥体与外壳体之间有多个旋流叶片；所述预混喷嘴安装在连接主体上，并用于将预混喷嘴固定到燃气轮机的燃烧室头部；在值班预混喷嘴的中心锥体上设置有第二燃气通道，所述第二燃气通道能够向燃烧室加入用于扩散燃烧的燃气，值班预混喷嘴与主燃预混喷嘴组合安装，在燃气轮机起动时，由值班预混喷嘴按燃烧阶段所需补充燃气，提高起动阶段的燃烧稳定性，减少回火或者猝熄的情况发生。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于燃气轮机的组合式预混器。

背景技术

燃气轮机是一种清洁性好、效率高的装置，具有体积小、重量低等优点，被广泛应用于发电、独立能源系统、机械驱动等领域。

但是，燃气轮机在工作过程中，会产生氮氧化物（NO_x）、一氧化碳（CO）及未燃烧的碳氢化合物（UHC）等污染物，主要和燃烧室内燃烧火焰温度、当量比、进气压力及燃气与空气的混合均匀程度有关。

近些年来低排放燃烧技术发展迅速，各种新技术不断涌现，发展了一批低排放燃烧技术，研制了多种低污染燃烧室。贫燃预混燃烧技术是各种低污染燃烧技术中比较具有代表性的，其主要思路是使燃气和氧化剂在进入燃烧室之前充分掺混，避免由于燃气与空气混合不均匀而产生的局部高温区，而且主燃烧区域空气过量，也保证了燃烧反应靠近化学恰当比，进而使燃烧更加完全并降低以削弱NO_x的生成。

因此，如何保证燃气和空气在燃气预混器中快速均匀预混，同时兼顾高效燃烧和燃烧稳定性，成为设计和改良贫燃预混燃烧室的关键。

目前，燃气与空气的预混是使用燃气预混器实现的，常用的燃气预混器主要分为预混合喷嘴和中心分级式预混器两种。在预混合喷嘴中，燃气从中心锥体-旋流器叶片小孔进入流道与空气混合，其结构简单，但全预混燃烧容易产生燃烧不稳定的现象，进而导致回火或者猝熄，且不适用于起动状态工作；而中心分级燃烧是一种分级/分区燃烧组织模式，通常是由中心的预燃级和同心环绕预燃级的主燃级构成。预燃级通过扩散燃烧提供稳定的火焰，主燃级则为预混燃烧；中心分级式预混器虽然可为燃烧室从起动到最大状态提供持续、稳定的火焰，但其结构复杂、成本高、设计难度高、维护困难。

因此，降低预混器的结构复杂度、降低制造和设计难度，降低维护成本和生产成本成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中预混合喷嘴燃烧不稳定的问题，本方案提供了一种用于燃气轮机的组合式预混器，设置了值班预混喷嘴，能够在燃气轮机起动过程中，按燃烧阶段所需补充燃气，用于产生稳定的扩散燃烧火焰，解决全预混燃烧在起动阶段燃烧不稳定且容易回火或者猝熄的问题，结构简单便于维护。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于燃气轮机的组合式预混器，包括：

预混喷嘴，所述预混喷嘴包括有外壳体、旋流叶片和中心锥体；在外壳体内设置有预混通道，中心锥体设置在预混通道的中心处；所述预混通道用于燃气与空气的预混合；在中心锥体与外壳体之间设置有多个用于空气旋流的旋流叶片；

连接主体，所述预混喷嘴安装在连接主体上，并用于将预混喷嘴固定到燃气轮机的燃烧室头部；

在预混喷嘴处设置有第二燃气通道，所述第二燃气通道能够向燃烧室加入用于扩散燃烧的燃气。

可选的：所述第二燃气通道包括燃气喷口，且在该燃气喷口处设置有多个斜切孔；斜切孔与中心锥体轴线的倾斜夹角为20-50°。

可选的：所述预混喷嘴的中心锥体为中空中心体，第二燃气通道设置于该中空中心体内。