[发明专利]一种燃气轮机低排放旋流燃烧器及其运行方法

说明书

本发明公开了一种燃气轮机低排放旋流燃烧器及其运行方法，该燃烧器包括中空且同轴设置的内锥和外锥，内锥与外锥之间设有多个旋流叶片；内锥壁上设有多个贯穿内锥壁的内锥燃料喷孔通道，内锥壁上还设有环形叶片燃料喷孔通道，各旋流叶片上均设有多个叶片燃料喷孔，各叶片燃料喷孔均与叶片燃料喷孔通道连通；内锥与外锥之间的空腔形成空气通道。该燃烧器的燃料喷嘴为两级设计，一级为燃烧器内锥壁上的内锥燃料喷孔通道，在低负荷时燃料通过多个内锥燃料喷孔通道由内锥内腔向外喷出，既能稳定火焰也能控制排放，另一级为旋流叶片上的叶片燃料喷孔，在高负荷时燃料通过叶片燃料喷孔喷出，在强旋流作用下与空气混合并燃烧，能降低NOx的排放。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧技术领域，具体涉及一种燃气轮机低排放旋流燃烧器及其运行方法。

背景技术

随着燃气轮机性能参数的提高，燃气轮机在满负荷时可能出现NOx排放过高的情况，为满足日益严格的排放法规要求，需要设计一种适用于燃气轮机的低排放燃烧器。

中国专利CN1280578C公开了一种预混燃烧器，设置分布装置，以便使燃烧空气的气团流在环形空气通路的径向上成形，从而产生用以稳定燃烧的径向可变燃料/空气混合物。该专利中仅有一路燃料通道，无法实现多路分级控制，运行灵活性相对较差。

中国专利CN102345881B公开了一种燃气轮机的预混合燃烧器，在所述涡旋叶片的外周侧末端表面与所述燃烧器管的内周表面之间设置间隙，以通过泄漏流的作用产生旋涡空气流，促进燃料与空气的混合。该专利中也仅有一路燃料通道，无法实现多路分级控制，运行灵活性相对较差。

中国专利CN101080596B公开了一种燃气轮机燃烧室，设计控制系统和单独的阀门对每个涡旋叶片的燃料供应进行单独控制和供给，以满足燃气轮机满载荷状态和部分载荷状态的同时，每个涡旋叶片附近的燃料和空气的比例可以进行调节，通过控制不同喷嘴来达到不同运行工况下的要求。该专利涉及的控制系统极其复杂，每路均需单独控制，该设计工程实现难度大、成本高。

发明内容

本发明提供一种燃气轮机低排放旋流燃烧器及其运行方法，该燃烧器的燃料喷嘴为两级设计，运行灵活性高，一级为燃烧器内锥壁上的内锥燃料喷孔通道，在低负荷时燃料通过多个内锥燃料喷孔通道由内锥内腔向外喷出，既能稳定火焰也能有效控制排放，另一级为旋流叶片上的叶片燃料喷孔，在高负荷时燃料通过多个叶片燃料喷孔喷出，在强旋流的作用下，与空气进行混合并燃烧，具有大幅度降低NOx排放的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种燃气轮机低排放旋流燃烧器，包括中空且同轴设置的内锥和外锥，所述内锥与外锥之间设有多个旋流叶片；所述内锥壁上设有多个贯穿内锥壁的内锥燃料喷孔通道，所述内锥壁上还设有环形叶片燃料喷孔通道，各所述旋流叶片上均设有多个叶片燃料喷孔，各所述叶片燃料喷孔均与所述叶片燃料喷孔通道连通；所述内锥与外锥之间的空腔形成空气通道。

进一步地，多个所述旋流叶片固定设置在所述内锥小径端与所述外锥内侧面之间。

进一步地，多个所述旋流叶片均匀分布于所述内锥与外锥之间。

进一步地，所述旋流叶片前缘弯曲设置在所述外锥的大径侧，所述旋流叶片尾缘处于所述外锥的小径侧且与所述外锥的小径端间隔一定距离。

进一步地，所述内锥燃料喷孔通道沿所述内锥的轴向布置有多排。

进一步地，每排的多个所述内锥燃料喷孔通道沿所述内锥的周向均匀布置。

进一步地，多个所述叶片燃料喷孔分布在所述旋流叶片前缘的压力面和吸力面两侧。

一种燃气轮机低排放旋流燃烧器的运行方法，包括：

燃气轮机在低负荷时，燃料通过多个所述内锥燃料喷孔通道由所述内锥内腔向外喷出，并与进入所述内锥与外锥之间的空腔内的空气进行燃烧；