[发明专利]一种用于低排放燃气轮机的同轴分级气体燃料燃烧室头部

说明书

本发明属于燃气轮机燃烧室技术领域，具体涉及一种用于低排放燃气轮机的同轴分级气体燃料燃烧室头部。本发明中燃烧室头部末端与渐缩掺混段结合的一体化文氏管能有效的将火焰托举从而避免回火，无需布置吹扫空气或在高工况时无需打开值班级扩散燃料；中心值班级与第一级燃料管形成部分套管形式，减少了对来流空气的扰动，从而使各叶间流道气量分配均匀；第二级燃料管布置在第二级轮毂外侧，减小燃料管对第二级空气进气的影响；旋流空气与燃料分别在平直预混通道内预混后进入渐缩掺混通道加强掺混，从而燃料掺混更均匀，降低污染物排放。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室技术领域，具体涉及一种用于低排放燃气轮机的同轴分级气体燃料燃烧室头部。

背景技术

燃气轮机污染物排放特性主要与燃烧室内的燃烧模式以及燃烧特性相关。污染物主要包括氮氧化物、一氧化碳、未燃尽碳氢、硫氧化物，其中氮氧化物是燃气轮机燃烧产生的污染物主要来源之一。热力型氮氧化物的生成机理对燃烧室中NOx的生成起主导作用，因此降低燃烧室内的主燃区温度是降低氮氧化物排放的有效手段。贫预混燃烧技术可以有效的降低主燃区燃烧温度，进而降低氮氧化物的排放。针对贫预混燃烧技术，国内外研究学者提出的同轴分级贫预混燃烧技术能够有效的控制燃烧室内燃烧温度，从而在保证燃烧稳定性的同时减少污染物生成。

近年来，国内关于低污染燃烧器申请专利很多。专利201710509255.1发明了一种燃气轮机低污染燃烧室单旋流头部结构，中心旋流空气与中心天然气混合、外壁非旋流空气与外壁天然气混合从而进一步在天然气-空气混合腔进行混合，其解决头部自燃的方式是在旋流器外壁上设置切向进气小孔。专利201910312864.X提供的是一种用于气态燃料燃烧室的同轴分级旋流和掺混一体化头部。包含三级掺混/旋流一体化旋流器、燃料导管、燃料腔和燃料支板，其防止回火的方式是在第一级掺混/旋流一体化旋流器内有渐扩吹扫通道。专利202010034769.0发明了一种中心分级贫油预混低污染燃烧室，值班级位于中心，由成膜式空气雾化喷嘴和两级旋流器组成，采用中心分级分区燃烧技术，将有效解决小工况下火焰稳定和大工况下污染排放问题，该专利使用的燃料为燃油，无法适用于气体燃料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低排放燃气轮机的同轴分级气体燃料燃烧室头部。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括值班级燃料流路5、第一级轮毂14、第二级轮毂24、第一级燃料导管61、第二级燃料导管71；所述的第一级轮毂14内壁内侧空间由第一级平直预混通道1和第一级渐缩掺混通道3组成，第一级渐缩掺混通道3的前端与第一级平直预混通道1连通，第一级渐缩掺混通道3的末端设有第一级文氏管31；所述的第二级轮毂24内壁内侧空间由第二级平直预混通道2和第二级渐缩掺混通道4组成，第二级渐缩掺混通道4的前端与第二级平直预混通道2连通，第二级渐缩掺混通道4的末端设有第二级文氏管41；所述的值班级燃料流路包括值班级燃料导管51和中心钝体52；所述的中心钝体52设置在第一级平直预混通道1中，在中心钝体52与第一级轮毂14之间布置有一圈第一旋流叶片13；所述的第一级轮毂14的内壁与外壁之间设有第一级燃料腔62，在第一级轮毂14内壁表面上均匀排布有第一级燃料射流孔63，第一级燃料射流孔63与第一级燃料腔62连通；所述的第二级轮毂24整体位于第一级轮毂14外壁外侧，在第一级轮毂14与第二级轮毂24之间布置有一圈第二旋流叶片23，且第二旋流叶片23全部位于第二级平直预混通道2中，在第二旋流叶片23内部设有旋流叶片燃料腔73，在第二旋流叶片23表面开设有第二级燃料射流孔74，第二级燃料射流孔74与第二级渐缩掺混通道4连通；所述的第二级轮毂24的内壁与外壁之间设有第二级燃料腔72；所述的第二级燃料导管71整体位于第二级轮毂24外壁外侧，第二级燃料导管71通过燃料导管与第二级燃料腔72连通；所述的第一级燃料导管61布置在第一级轮毂14首端前方，第一级燃料导管61通过燃料支路与第一级燃料腔62连通；所述的值班级燃料导管51一端与中心钝体52前端连接，另一端从第一级燃料导管61底部伸出；所述的中心钝体52内部设有值班级燃料腔53，沿中心钝体52的斜坡面以及端面开设有值班级燃料射流孔54，值班级燃料射流孔54与第一级渐缩掺混通道3连通。