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CN109237514B - 一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器 - Google Patents

一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器 Download PDF

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Abstract

一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，由外向内依次为外侧空气管路、主路气体燃料管路、内侧空气管路、副路气体燃料管路和中心燃油管路，呈同心布置，各个管路的出口都为燃烧室。内侧空气管路出口安装有导流片式旋流器，副路气体燃料管路内没有旋流器。内侧空气管路出口在副路气体燃料管路出口下方，形成的旋流空气能够与副路燃料气体管路喷射出的燃料混合；副路气体燃料管路出口逐渐缩窄，与中心燃油管路之间形成的锥形结构，该设计能够精确调节副路气体燃料管路燃料进入量，与现有结构相比，在投入副路燃料时，可大幅降低副路气体燃料管路内的气流速度，防止机组哼鸣增大，维持机组稳定运行，进一步发挥机组性能。

Description

一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器
技术领域
本发明涉及整体煤气化联合循环发电系统低热值燃气轮机技术领域，特别涉及一种用于IGCC系统燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器。
背景技术
整体煤气化联合循环(Integrated gasification combined cycle，IGCC)是一种将煤炭等固体燃料气化产生的合成气用于燃气-蒸汽联合循环的发电技术。合成气的主要燃烧成分是CO和H2，热值较低，为天然气的五分之一，为防止富氢燃烧回火现象，采用扩散燃烧方式。通常，燃用合成气的燃气轮机燃烧器设计的气体燃料管路分为主路和副路。进入副路的燃料经顶端的数个小孔进入内侧空气管路与空气混合，经旋流片进入燃烧室燃烧。
实际运行时，副路通入气体燃料会使得机组哼鸣过大，造成跳机，这限制了机组的性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，能够长期安全可靠运行，各个气体燃料管路都能够投入使用，最大限度发挥IGCC系统效能，使得机组安全稳定运行。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，由外向内依次为外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11，呈同心布置；所述外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11出口为燃烧室；所述外侧空气管路15内安装有空气管路导流片式旋流器23，主路气体燃料管路14内部安装有燃气管路导流片式旋流器22，内侧空气管路13出口处安装有空气管路导流片式旋流器21，副路气体燃料管路12内没有旋流器，副路气体燃料管路12出口有点火电极31；所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄，与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构。
所述空气导流片式旋流器21，其导流片与水平面夹角为15°～25°。
所述内侧空气管路13出口在所述副路气体燃料管路12出口下方1.5cm～2cm，形成的旋流空气能够与副路气体燃料管路12喷射出的燃料充分混合。
所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄，与所述中心燃油管路11之间形成的锥形结构，优选地，所述锥形结构的锥角为30°～60°。所述副路气体燃料管路12与所述内侧空气管路13之间的管壁为41，该设计是为了在投入副路燃料气体时，能够精确调节燃料进入量。现有燃烧器结构中，副路气体燃料管路12与内侧空气管路之间的管壁为42，管壁42上有小孔，通入所述副路气体燃料管路12的合成气经过管壁42上的小孔进入内侧空气管路13，与其中的空气混合之后，经旋流器21进入燃烧室。本发明燃烧器的结构可大幅降低副路气体燃料管路内的气流速度，防止机组哼鸣增大，并形成一定的气流冲力，使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器，防止燃烧器烧损。
本发明的效益效果是：
本发明和现有燃烧器相比，移除了现有燃烧器副路气体燃料管路12的小孔结构，延长副路气体燃料管路12与内侧空气管路13之间的管壁41至燃烧室，使得副路气体燃料变为扩散燃烧，大幅降低副路气体燃料管路12内合成气的流速。在现有燃烧器结构下，小孔内的燃料气体流速可以达到300m/s，并冲击内侧空气管路13壁面，增大燃气轮机哼鸣，造成跳机。在本发明结构中，副路气体燃料管路12合成气的流速大幅降低，最高为70m/s左右，直接喷射进入燃烧室，与内侧空气管路13喷出的旋流空气混合燃烧，不会冲击燃烧器壁面造成机组哼鸣过大，并形成一定的气流冲力，使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器，防止燃烧器烧损，保证机组稳定运行，进一步发挥机组性能。
附图说明
图1-1是本发明燃烧器结构的截面示意图。
图1-2是本发明燃烧器结构的仰视图。
图2-1是本发明燃烧器结构副路气体燃料管路和内侧空气管路局部示意图。
图2-2是现有燃烧器结构副路气体燃料管路和内侧空气管路局部示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
如图1-1和图1-2所示，本实施例中的一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，包括点火电极31、外侧空气管路15、主路气体燃料管路14、内侧空气管路13、副路气体燃料管路12和中心燃油管路11，呈同心布置。所述外侧空气管路15内安装有空气管路导流片式旋流器23，所述主路气体燃料管路14内部安装有燃气管路导流片式旋流器22，所述内侧空气管路13出口处安装有空气导流片式旋流器21，所述副路气体燃料管路12内没有旋流器，副路气体燃料管路12出口有点火电极31；所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄，与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构。
参照图2-1和图2-2，可以看出本发明和现有燃烧器结构的区别。本发明中，所述内侧空气管路13和所述副路气体燃料管路12之间为无缝的管壁，相互之间不连通，所述副路气体燃料管路12的出口为燃烧室，所述副路气体燃料管路12内合成气的流速大幅降低，最高为70m/s左右，直接喷射进入燃烧室，与所述内侧空气管路13喷出的旋流空气混合燃烧，不会冲击燃烧器壁面造成机组哼鸣过大，并形成一定的气流冲力，使得副路燃料形成的火焰中心远离燃烧器，防止燃烧器烧损，保证机组稳定运行，进一步发挥机组性能。而现有燃烧器结构，内侧空气管路13和副路气体燃料管路12之间的管壁42上有小孔，副路气体燃料管路12内的合成气经过管壁42上的小孔进入内侧空气管路13，气体流速可以达到300m/s，并冲击内侧空气管路13壁面，增大燃气轮机哼鸣，造成跳机。
所述内侧空气管路13出口在所述副路燃料气体管路12出口下方1.5cm～2cm，所述内侧空气管路13出口安装有空气导流片式旋流器21，可形成旋流气体。所述空气导流片式旋流器21的导流片与水平面呈15°～25°角。所述副路气体管路12出口没有旋流器，喷射出的燃料气体会与所述内侧空气管路13喷射出的旋流空气混合燃烧。
所述副路气体燃料管路12出口逐渐缩窄，与所述中心燃油管路11之间形成锥形结构，优选锥角为30°～60°。
所述副路气体燃料管路12出口处有所述点火电极31。所述副路气体燃料管路12也是注入点火气的管路。机组启动时，注入的点火气经所述点火电极31点燃，引燃所述中心燃油管路11注入的燃油。
根据不同机组负荷情况，使用主路气体燃料管路和副路气体燃料管路。副路气体燃料管路能够承担机组0％-25％负荷的气体燃料流量，主路气体燃料管路能够承担机组0％-100％负荷的气体燃料流量。在主路气体燃料管路无法维持稳定的气体燃料燃烧时，打开副路气体燃料管路，主路气体燃料管路共同控制气体燃料流量，从而稳定燃料燃烧。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，其特征在于：由外向内依次为外侧空气管路(15)、主路气体燃料管路(14)、内侧空气管路(13)、副路气体燃料管路(12)和中心燃油管路(11)，呈同心布置；所述外侧空气管路(15)、主路气体燃料管路(14)、内侧空气管路(13)、副路气体燃料管路(12)和中心燃油管路(11)出口为燃烧室；所述外侧空气管路(15)内安装有空气管路导流片式旋流器(23)，主路气体燃料管路(14)内部安装有燃气管路导流片式旋流器(22)，内侧空气管路(13)出口处安装有空气管路导流片式旋流器(21)，副路气体燃料管路(12)内没有旋流器，副路气体燃料管路(12)出口有点火电极(31)；所述副路气体燃料管路(12)出口逐渐缩窄，与所述中心燃油管路(11)之间形成锥形结构；
所述内侧空气管路(13)出口在所述副路气体燃料管路(12)出口下方1.5cm～2cm，形成的旋流空气能够与副路气体燃料管路(12)喷射出的燃料充分混合；
所述锥形结构的锥角为30°～60°。
2.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机的双管路气体燃料燃烧器，其特征在于：所述空气管路导流片式旋流器(21)，其导流片与水平面夹角为15°～25°。
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