[发明专利]燃气轮机低排放双燃料喷嘴

说明书

本发明的目的在于提供燃气轮机低排放双燃料喷嘴，包括喷嘴壳体，喷嘴壳体的端部分别设置液体燃料路入口、气体燃料1路入口、气体燃料2路入口、辅助雾化空气路入口，喷嘴壳体里设置液体燃料旋流器，液体燃料旋流器外部安装雾化空气旋流器，雾化空气旋流器外部安装帽罩，帽罩外部设置旋流器壳体，旋流器壳体里分别设置第1路空气旋流器和第2路空气旋流器。本发明使液体燃料扩散燃烧和气体燃料预混燃烧结合在一起，并通过增材制造和机械加工相结合的方式，解决复杂结构件成型和核心零件精密加工的技术难题，实现双燃料喷嘴在燃气轮机不同工况条件下的良好工作。

技术领域

本发明涉及的是一种燃气轮机，具体地说是燃气轮机的喷嘴。

背景技术

由于在石油开采中，不定期伴有大量难以储存运输的石油伴生气产出。目前对这种石油伴生气的处理方式是在开采现场直接燃烧，浪费能源。开发兼容气态和液态两相燃料的燃气轮机动力设备，可以在为石油平台提供动力能源的同时，充分利用开采过程中得到的气态和液体燃料，提高能源使用效率，节约资源。同时，随着绿色环保要求提升，对动力设备排放要求愈发严格。

低排放双燃料喷嘴是燃气轮机实现兼容气液态两相燃料并低排放燃烧的关键部件之一。由于双燃料燃气轮机大修周期的95％时间使用的都是气体燃料伴生气，仅偶尔故障或气体燃料供应调整时才需使用液体燃料，所以使用气体燃料时实现低排放的功能需求极为迫切。目前，纯气体燃料低排放喷嘴通常采用多级贫燃预混旋流燃烧，通过燃料空气均匀预混实现火焰温度可控低排，通过工质旋流和分级控制实现在不同功率负荷状态下稳定燃烧；而双燃料喷嘴则通过两套燃料喷射系统，实现两相燃料兼容燃烧。同时实现低排放双燃料燃烧，则要求燃料喷嘴不但要具备预混、旋流、分级控制功能和两套燃料系统，而且还要具备单燃料燃烧时非工作燃料系统防回火、防结焦等的保护功能，另外还要考虑燃气轮机的空间限制，设计难度大。

发明内容

本发明的目的在于提供可使燃气轮机单独燃烧气体燃料、液体燃料、混烧气态和液体燃料，而且在高功率负荷运行时气体燃料低污染物排放燃烧的燃气轮机低排放双燃料喷嘴。

本发明的目的是这样实现的：

本发明燃气轮机低排放双燃料喷嘴，其特征是：包括喷嘴壳体，喷嘴壳体的端部分别设置液体燃料路入口、气体燃料1路入口、气体燃料2路入口、辅助雾化空气路入口，喷嘴壳体里设置液体燃料旋流器，液体燃料旋流器外部安装雾化空气旋流器，雾化空气旋流器外部安装帽罩，帽罩外部设置旋流器壳体，旋流器壳体里分别设置第1路空气旋流器和第2路空气旋流器。

本发明还可以包括：

1、所述第1路空气旋流器后方设置预混1路压紧件，第2路空气旋流器后方设置预混2路压紧件，帽罩外侧设置防积碳冷态吹扫1路，旋流器壳体里设置防积碳冷态吹扫2路，预混2路压紧件外侧设置防积碳冷态吹扫3路，防积碳冷态吹扫1路与喷嘴壳体之间的部分设置弓形夹。

2、喷嘴壳体里分别设置与液体燃料路入口连通的液体燃料路、与气体燃料1路入口连通的气体燃料1路、与气体燃料2路入口连通的气体燃料2路、与辅助雾化空气路入口连通的辅助雾化空气通道，液体燃料路、气体燃料1路共用第1路空气旋流器，液体燃料路和气体燃料2路共用第2路空气旋流器。

3、喷嘴壳体的喷口处设置防积碳冷态吹扫1路喷口、防积碳冷态吹扫2路1喷口、防积碳冷态吹扫2路2喷口。

4、第1路空气旋流器和第2路空气旋流器的空气量配比为1:7，与气体燃料1路和气体燃料2路供入的燃料相匹配，控制两级燃烧区当量比相同且在2.5～4.5的低排放区间，进而保证燃烧区温度处于低排放燃烧温度控制区间1700℃～1900℃。