[发明专利]一种用于双燃料燃气轮机的双级同旋式头部装置

说明书

本发明公开了一种用于双燃料燃气轮机的双级同旋式头部装置，包括双级轴向同旋旋流器、燃料喷嘴和预混段，所述燃料喷嘴包括离心喷嘴和喷杆；所述预混段的前端连接于双级轴向同旋旋流器出气端；所述喷杆的进气端设置于双级轴向同旋旋流器外，喷杆的出气管贯穿双级轴向同旋旋流器并延伸至预混段内部靠近后端的一侧；所述离心喷嘴设置于喷杆的出气端，用以通过离心喷嘴向预混段的后端输入液态值班级燃料。本发明采用多路多结构燃料供给的创新结构形式实现良好的燃料浓度分布；实现全状态高效工作，在保证燃烧室高效低排放燃烧的同时，实现了点熄火、防回火、防结焦烧蚀、防积碳等其它性能的兼顾。

技术领域

本发明属于燃气轮机技术领域，具体涉及一种用于双燃料燃气轮机的双级同旋式头部装置。

背景技术

可使用气态和液态两种燃料燃烧的燃气轮机燃烧室，即为双燃料燃烧室。由于其能够兼顾两种燃料燃烧，因此具有比单燃料燃气轮机更为广阔的应用领域。

双燃料燃烧室需要在液体及气体燃料进行燃烧的情况下，都具备良好的性能。燃烧室头部装置包括涡流器及燃料喷嘴，由于需要兼顾液态和气态燃料，对其的要求如下：

1、采用液态燃料时，需要考虑雾化蒸发，需要喷嘴具备良好的雾化性能来保证点熄火及燃烧效率；

2、采用气态燃料时，需要考虑预混效果降低排放的同时，还需要考虑燃烧振荡的防治问题；

3、液态燃料需要考虑防回火、防结焦烧蚀和防积碳；

4、涡流器需要兼顾与气态燃料及液态燃料的同时匹配，需要在气态燃料燃烧或液态燃料燃烧时都要形成合理的燃料分布。

目前，国内成熟型号的双燃料燃烧室，都还采用的是以扩散燃烧为主的传统燃烧模式，这种方式具备良好的燃烧稳定性和点熄火性能。但目前排放需求日益严苛，特别是气态燃料燃烧时的高标准，这种燃烧方式由于主燃区温度高，热力型NOx不易控制，已经不能满足需求。

除此之外，由于液态燃料与气态燃料的密度差距较大，燃料的穿透和分布需要考虑兼顾，需要考虑不同燃料喷射精细化设计，才能实现在不同燃料下都能保持良好的点熄火及稳定性能。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于双燃料燃气轮机的双级同旋式头部装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于双燃料燃气轮机的双级同旋式头部装置，包括双级轴向同旋旋流器、燃料喷嘴和预混段，所述燃料喷嘴包括离心喷嘴和喷杆；所述预混段的前端连接于双级轴向同旋旋流器出气端，用以通过双级轴向同旋旋流器向预混段内输入空气和气态主级燃料；所述喷杆的进气端设置于双级轴向同旋旋流器外，喷杆的出气管贯穿双级轴向同旋旋流器并延伸至预混段内部靠近后端的一侧，用以通过喷杆向预混段的后端输入气态值班级燃料，并通过喷杆向预混段内输入液态主级燃料；所述离心喷嘴设置于喷杆的出气端，用以通过离心喷嘴向预混段的后端输入液态值班级燃料。

进一步优选的是，所述双级轴向同旋旋流器内设置有内环叶片通道和外环叶片通道，用以外部通过内环叶片通道和外环叶片通道输入预混段内。

更进一步优选的是，所述双级轴向同旋旋流器内设置有外环涡流器叶片和内环涡流器叶片，外环涡流器叶片和内环涡流器叶片均为设置有内腔的空心叶片，且外环涡流器叶片和内环涡流器叶片上均设置有连通双级轴向同旋旋流器外部和各自内腔的气态主级燃料入口，外环涡流器叶片上设置有连通其内腔的第一气态主燃料孔，内环涡流器叶片上设置有连通其内腔的第二气态主燃料孔，用以通过第一气态主燃料孔和第二气态主燃料孔向预混段内输入气态主级燃料。

更进一步优选的是，所述外环涡流器叶片的叶片扭转角大于55°，任意两个相邻的外环涡流器叶片之间的透光率大于15%；所有外环涡流器叶片的叶片旋转方向为同向旋转。