一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105650680A(43)申请公布日2016.06.08(21)申请号201610034299.1(22)申请日2016.01.19(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人张群邢力汪玉明黎超超杨省喆闫东博李逸飞(51)Int.Cl.F23R3/58(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计(57)摘要本发明所提供的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其基本结构为带有双旋流器的中心旋流筒及其下游的月牙状火焰稳定器，还有围绕中心旋流筒的外侧环形旋流筒。本发明主要是通过采用头部全预混的燃烧模式来降低NOx的排放的，从头部中心值班级旋流筒进入的空气先通过第一个旋流器，再与喷出的燃料掺混，当混合物流出中心旋流筒时再被第二个旋流器加强掺混，同时此旋流器也防止了回火的发生。中心值班级预混燃料在火焰稳定器上形成稳定的点火源，点燃外侧主燃级流出的预混燃料，进行稳定的柔和燃烧，燃烧均匀。本发明的设计，能保证地面燃气轮机在各个负荷的运行条件下都保持较低的NOx排放以及稳定的燃烧。CN105650680ACN105650680A权利要求书1/1页1.一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部包括中心带双旋流器的旋流筒和与之相连的开口朝向下游的月牙状火焰稳定器，在中心旋流筒外侧有围绕其的环形旋流筒。2.根据权利要求1所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒包括中心圆柱喷杆以及与之固定的两个旋流器，其中喷嘴位置轴向上距离喷杆顶端距离为85～89mm，数量为6～8个，周向上分布均匀。3.根据权利要求1、2所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心直筒型旋流筒总长度为120mm～140mm，直径为100～110mm，其起始端与主燃级旋流筒起始端平齐。4.根据权利要求1～3所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒的第一个旋流器轴向上距进口端8～12mm，第一个旋流器的叶片高度为32～33mm，安装角度为30～40°，叶片数量为12～14个。5.根据权利要求1～4所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述燃烧室头部中心旋流筒的第二个旋流器轴向上距进口端105～115mm，叶片安装角度为40～50°，叶片高度和数量与第一个旋流器保持一致。6.根据权利要求1所述的一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述火焰稳定器轴向上距离中心旋流筒出口30～34mm，横截面为月牙状，开口朝向下游，与外侧主旋流筒收敛段固定相连。2CN105650680A说明书1/2页一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计技术领域[0001]本发明涉及地面燃气轮机领域，具体而言，涉及一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计。背景技术[0002]随着地面燃气轮机技术的发展，现代地面燃气轮机追求超低污染排放，同时向着高温升的方向发展，燃气轮机总体性能的提升对主燃烧室设计提出了更高要求。[0003]图1是现有的一般干式低氮氧化物排放燃烧室的结构示意图，燃烧筒设于燃烧室内，燃烧筒的进气端设有端板，端板上固定有值班旋流器和围绕值班旋流器的8个主旋流器。旋流器由旋流筒5、6和叶片2、7组成，叶片2、7围绕中部的中心孔设置。主燃级喷管从主旋流器叶片中部的中心孔穿入主旋流筒中，值班级喷管3从值班旋流器叶片中部的中心孔穿入值班旋流筒中。主旋流筒尾部收敛，值班旋流筒尾部扩张。[0004]为了稳定燃烧室火焰，现有的地面燃气轮机一般将中心区域设计为能形成回流区进行扩散燃烧的值班级，同时在燃烧室降低燃烧室负荷时会增加值班级的燃料占比，以此来稳定燃烧室的稳定燃烧。但同时因为进行扩散燃烧的燃料比的增加，燃料的不均匀性增加，出现局部高温区，NOx的排放会大大增加。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，该结构使得燃烧室内主燃级和值班级都进行预混燃烧，大大提高了燃烧的均匀性，极大的降低了NOx的排放。头部中心火焰稳定器不仅稳定了值班级的火焰，而且也会卷吸主燃级的预混气流，极大的提高了燃烧室在不同负荷时的火焰稳定性。[0006]本发明通过如下技术手段解决上述技术问题：一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，包括带有双旋流器的中心旋流筒及与之相连接的中心燃料喷杆，中心值班级下游安装有月牙状火焰稳定器，还包括围绕中心旋流筒的外侧环形旋流筒。[0007]作为本发明的改进：一种双级预混地面燃机燃烧室头部设计，其特征在于，所述值班级下游火焰稳定器，通过其径向8个月牙状支柱与主燃级旋