[发明专利]微预混直喷燃烧室

说明书

本公开提供了一种微预混直喷燃烧室，包括：N个腔体，用于提供空气和氢气，其中，N为大于等于1的整数；至少M个预混管，贯穿于腔体内部，至少有一个预混管与腔体相连通，M为大于等于N的整数；其中，每个预混管包括：预混管空气入口，位于预混管的一端，预混管空气入口伸入腔体内部，预混管空气入口用于通入空气；燃料孔，开设于位于腔体内部的预混管的管壁上，燃料孔用于喷入氢气；气体出口，位于预混管的另一端，气体出口用于将进入预混管内的空气及氢气的混合气体输出；火焰筒，一端与预混管的气体出口相连通，火焰筒的另一端开设有烟气出口，火焰筒用于混合气体的燃烧，并由烟气出口排出。

技术领域

本公开涉及燃气轮机燃烧室技术领域，尤其涉及一种微预混直喷燃烧室。

背景技术

采用燃气轮机燃烧氢气是一种典型的氢能利用方式，该方式相对于天然气作为燃料的方式存在一些问题，即，氢气火焰传播速度极快且火焰面更容易发生皱曲(刘易斯数远小于1)，容易发生回火。针对上述问题，目前普遍采用的是基于贫预混加旋流的低污染燃烧方式，但该方式难以燃烧氢气，相关技术中采用微预混直喷射流方式燃烧氢气，然而该种燃烧方式仍然难以避免严重的热声不稳定问题。

现有的干低微混合燃烧室的基本原理类似于液体火箭，其通过将空气与氢气分别储藏于各自腔室中，在燃烧室中开设较多的空气“窗户”，而天然气切向射于空气中，利用剪切层进行掺混并稳定火焰，火焰稳定于下游两个回流区之间。此外，现有的预混燃烧室还包括一种基于“混合燃料和空气的小尺寸横流冲击射流”的低NO_x燃氢燃料系统。然而，上述燃烧室也采用预混燃烧方案中的火焰筒为完整壁面，取消了空气扩散孔的设计，同时由于氢气火焰传播速度快且火焰面更容易出现褶皱现象。因而采用上述燃烧方式导致发生的热声不稳定问题极为严重，尤其在高温高压参数下，该燃烧方式严重制约燃烧室的正常稳定运行、影响燃烧室的最终定型。同时该种燃烧室由大量管束焊接而成，焊接工作量大，焊接质量要求高，导致该燃烧室加工成本极高、经济性较差。

综上所述，现有微预混直喷射流燃烧室燃烧氢气时热声不稳定问题较严重，尤其在高温高压的工况下，其热声问题更为突出。上述问题严重制约燃烧室的正常稳定运行、燃烧室的加工成型难度较大；同时该种燃烧室由大量管束焊接而成，加工工艺复杂，焊接质量要求高，导致上述燃烧室加工成本高、通用性及经济性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提出了一种微预混直喷燃烧室，以至少解决上述现有技术中存在的问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本公开提供了一种微预混直喷燃烧室，包括：

N个腔体，用于提供空气和氢气，其中，N为大于等于1的整数；

至少M个预混管，贯穿于所述腔体内部，至少有一个所述预混管与所述腔体相连通，M为大于等于N的整数；其中，每个所述预混管包括：

预混管空气入口，位于所述预混管的一端，所述预混管空气入口伸入所述腔体内部，所述预混管空气入口用于通入空气；

燃料孔，开设于位于所述腔体内部的所述预混管的管壁上，所述燃料孔用于喷入氢气；

气体出口，位于所述预混管的另一端，所述气体出口用于将进入所述预混管内的空气及氢气的混合气体输出；

火焰筒，一端与所述预混管的所述气体出口相连通，所述火焰筒的另一端开设有烟气出口，所述火焰筒用于所述混合气体的燃烧，并由所述烟气出口排出。

在本公开的一些实施例中，所述腔体包括：

隔板，将所述腔体沿第一方向依次分隔为空气腔和氢气腔，所述第一方向由所述预混管空气入口指向所述气体出口；其中，所述空气腔与所述氢气腔相互密闭；