[发明专利]一种燃气轮机低氮燃烧室

说明书

本发明涉及一种燃气轮机低氮燃烧室，包括火焰筒和燃烧室头部，燃烧室头部连接火焰筒，燃烧室头部包括主燃级径向旋流器，主燃级径向旋流器的输出侧设置有直流通道，直流通道一端连接主燃级径向旋流器，另一端连接火焰筒；直流通道内设有主燃级助燃空气扰流结构和主燃级燃气喷口；直流通道包括扰流段，主燃级助燃空气扰流结构设置在扰流段的输入端，主燃级燃气喷口设置在扰流段中。与现有技术相比，本发明具有燃烧更稳定、安全性强等优点。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机燃烧室技术领域，尤其是涉及一种燃气轮机低氮燃烧室。

背景技术

燃烧室是燃气轮机的三大核心部件之一，其功能是将燃料的化学能转化为热能以推动涡轮的高速旋转，进而转化为机械功。随着国内外对于氮氧化物排放要求逐渐严格，低氮燃烧室的设计研发愈发重要。

目前，贫燃预混燃烧技术是业界主流的一种降低氮氧化物排放的燃烧方式，该技术的核心思想是增加助燃空气的流量，并使燃气与助燃空气在进入燃烧室前充分混合，通过过量的助燃空气吸收燃烧放出的热量以降低燃烧室主燃区的烟气温度，进而降低热力型氮氧化物的生成量。但是现有的低氮燃烧室在燃气、空气的预混程度较高时，仍可能会出现回火现象，导致火焰不稳定并会产生大量氮氧化物，依然存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃气轮机低氮燃烧室。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃气轮机低氮燃烧室，包括火焰筒和燃烧室头部，所述燃烧室头部连接火焰筒，所述燃烧室头部包括主燃级径向旋流器，所述主燃级径向旋流器的输出侧设置有直流通道，所述直流通道一端连接主燃级径向旋流器，另一端连接火焰筒；所述直流通道内设有主燃级助燃空气扰流结构和主燃级燃气喷口；所述直流通道包括扰流段，所述主燃级助燃空气扰流结构设置在扰流段的输入端，所述主燃级燃气喷口设置在扰流段中。

进一步地，所述直流通道连接火焰筒的一端为缩口结构。

进一步地，所述缩口结构的截面面积不小于缩口前截面面积的50％。

进一步地，所述主燃级助燃空气扰流结构为设置在直流通道内壁上的环状凸起。

进一步地，所述主燃级助燃空气扰流结构的截面为矩形、半圆形或三角形。

进一步地，该燃烧室还包括值班级火焰稳定结构，值班级火焰稳定结构包括值班级燃气喷管、值班级径向旋流器和空气流道，所述空气流道一端与值班级径向旋流器连接，另一端与火焰筒连接；所述值班级燃气喷管设置在所述空气流道的一侧，值班级燃气喷管和空气流道通过值班级燃气喷口连接，所述值班级燃气喷口设置在空气流道连接火焰筒的一端。

进一步地，所述空气流道连接火焰筒的一端为扩口结构。

进一步地，该燃烧室包括主燃级燃气喷管、主燃级燃气稳压腔和主燃级燃气均流腔，所述主燃级燃气均流腔一端与主燃级燃气喷管连接，另一端与主燃级燃气稳压腔连接，所述主燃级燃气喷口连接主燃级燃气稳压腔。

进一步地，该燃烧室包括机匣，所述火焰筒设置在机匣内部。

进一步地，所述机匣内壁和所述火焰筒外壁之间形成环缝状流道。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在主燃级径向旋流器后的直通流道内设置了主燃级助燃空气扰流结构和主燃级燃气喷口，且主燃级燃气喷口位于主燃级助燃空气扰流结构形成的扰流段内。通过扰流段中的周向流速帮助燃气与空气快速混合，提高了燃气轮机燃烧室主燃级空气与燃气的混合效果，有利于降低燃烧室的氮氧化物排放。

2、本发明在直流通道连接火焰筒的一端设置了缩口结构，通过降低流通面积提高主燃级预混燃气的流速，可防止回火并导致弥散燃烧，提高燃烧的稳定性。