燃氣輪機的低污染環形燃燒室制造技術

本實用新型專利技術公開了一種燃氣輪機的低污染環形燃燒室，包括由環形燃燒室外環與環形燃燒室內環組成的環形燃燒室腔體，環形燃燒室外環的外圈套設有機匣外殼，機匣外殼與環形燃燒室外環組成環形外腔；環形燃燒室內環的內圈設置有排氣管，環形燃燒室內環與排氣管組成環形內腔；環形燃燒室外環的尾部沿周向開設有多個外腔摻混孔；環形燃燒室內環的尾部沿周向開設有多個內腔摻混孔。本實用新型專利技術能夠實現逆流進氣，并通過設置內外雙層摻混孔實現空氣的摻混，使出口均勻性系數控制在0.1至0.15之間，氮氧化物排放低于15ppmV。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種燃氣輪機的零部件，具體涉及一種燃氣輪機的低污染環形燃燒室。
技術介紹
壓氣機、燃燒室和渦輪是燃氣輪機的三大部件。空氣經過壓氣機的壓縮后進入燃燒室與燃料預混后燃燒進入渦輪，使得燃料熱值充分轉換成渦輪的動力，從而通過軸做功。燃燒室分為筒形燃燒室和環形燃燒室。根據火電廠大氣污染物排放的最新國家標準GB13223-2011，以天然氣為燃料的燃氣輪機機組氮氧化物的排放限值為50mg/Nm3，約為30ppmV。這與西方發達國家相比，仍然有一定的差距，例如美國加利福利亞州對于天然氣燃氣輪機機組要求氮氧化物排放濃度限值為10ppmV。針對低污染物排放要求，以天然氣為燃料的燃氣輪機，一般采用貧燃預混方式來控制氮氧化物和一氧化碳的生成。然而，在實際工作中，貧燃預混的燃燒方式往往會因為熱量分布不均勻，從而引起燃燒不穩定現象的產生，所以如何在預混和燃燒穩定性方面達到平衡是燃燒室設計的關鍵。同時，為了提高渦輪壽命，國外學者對于燃氣輪機出口溫度均勻性有嚴格的要求，最高溫度與平均溫度的差值，與平均溫度與燃燒室進口溫度的比值要在0.1～0.15之間。針對這一要求，摻混孔的結構尤為重要，摻混孔的孔徑影響摻混空氣量、空氣射入角度及攝入距離。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種燃氣輪機的低污染環形燃燒室，它可以保證超低污染排放、燃燒穩定且出口均勻性良好。為解決上述技術問題，本技術燃氣輪機的低污染環形燃燒室的技術解決方案為：包括由環形燃燒室外環1與環形燃燒室內環2組成的環形燃燒室腔體10，環形燃燒室外環1的外圈套設有機匣外殼3，機匣外殼3與環形燃燒室外環1組成環形外腔20；環形燃燒室內環2的內圈設置有排氣管4，環形燃燒室內環2與排氣管4組成環形內腔30；環形燃燒室外環1的尾部沿周向開設有多個外腔摻混孔11，外腔摻混孔11將環形外腔20的尾部與環形燃燒室腔體10的尾部連通；環形燃燒室內環2的尾部沿周向開設有多個內腔摻混孔21，內腔摻混孔21將環形燃燒室腔體10與環形內腔30的尾部連通。所述環形燃燒室外環1的尾部固定設置有端蓋1-1；機匣外殼3的尾部設有開口作為空氣進口；機匣外殼3的尾部與環形燃燒室外環1的尾部端蓋1-1形成尾部徑向流道A，尾部徑向流道A與環形外腔20的尾端連通；環形燃燒室內環2的尾部固定設置有燃燒室擴壓器2-1，燃燒室擴壓器2-1與環形燃燒室外環1的端蓋1-1形成燃燒室徑向出口流道B，并將環形燃燒室腔體10的尾端與排氣管4連通；環形外腔20的頭端與環形燃燒室腔體10的頭端及環形內腔30的頭端連通。所述機匣外殼3的頭端封閉，形成環形燃燒室的頭部，環形燃燒室的頭部沿周向均布有多個預混旋流器6。所述環形燃燒室內環2為錐形，環形燃燒室腔體10的頭部截面小于尾部截面，環形內腔30的頭部截面大于尾部截面。所述機匣外殼3的內壁貼設有隔熱板5。本技術可以達到的技術效果是：本技術能夠實現逆流進氣，并通過設置內外雙層摻混孔實現空氣的摻混，使出口均勻性系數控制在0.1至0.15之間，氮氧化物排放低于15ppmV。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明：圖1是本技術燃氣輪機的低污染環形燃燒室的示意圖，圖中的箭頭為空氣流向。圖中附圖標記說明：1為環形燃燒室外環， 2為環形燃燒室內環，3為機匣外殼， 4為排氣管，5為隔熱板， 6為預混旋流器，10為環形燃燒室腔體， 20為環形外腔，30為環形內腔，1-1為端蓋， 2-1為燃燒室擴壓器，A為尾部徑向流道， B為燃燒室徑向出口流道，11為外腔摻混孔， 21為內腔摻混孔。具體實施方式如圖1所示，本技術燃氣輪機的低污染環形燃燒室，包括由環形燃燒室外環1與環形燃燒室內環2組成的環形燃燒室腔體10，環形燃燒室外環1的外圈套設有機匣外殼3，機匣外殼3與環形燃燒室外環1組成環形外腔20；環形燃燒室內環2的內圈設置有排氣管4，環形燃燒室內環2與排氣管4組成環形內腔30；環形燃燒室外環1的尾部固定設置有端蓋1-1；機匣外殼3的尾部設有開口作為空氣進口；機匣外殼3的尾部與環形燃燒室外環1的尾部端蓋1-1形成尾部徑向流道A，尾部徑向流道A與環形外腔20的尾端連通；環形燃燒室內環2的尾部固定設置有燃燒室擴壓器2-1，燃燒室擴壓器2-1與環形燃燒室外環1的端蓋1-1形成燃燒室徑向出口流道B，并將環形燃燒室腔體10的尾端與排氣管4連通；環形燃燒室外環1的尾部沿周向開設有多個外腔摻混孔11，外腔摻混孔11將環形外腔20的尾部與環形燃燒室腔體10的尾部連通；環形燃燒室內環2的尾部沿周向開設有多個內腔摻混孔21，內腔摻混孔21將環形燃燒室腔體10與環形內腔30的尾部連通；機匣外殼3的頭端封閉，形成環形燃燒室的頭部，環形燃燒室的頭部沿周向均布有多個預混旋流器6；且環形外腔20的頭端與環形燃燒室腔體10的頭端及環形內腔30的頭端連通；環形燃燒室內環2為前大后小的錐形，以使環形燃燒室腔體10的頭部截面小于尾部截面，環形內腔30的頭部截面大于尾部截面；機匣外殼3的內壁設置有隔熱板5，隔熱板5用于降低環形燃燒室外環1壁面對機匣外殼3的輻射傳熱，降低機匣外殼3的溫度，以保證機匣外殼3的壽命。本技術的工作原理如下：壓縮空氣從空氣進口進入后，沿尾部徑向流道A流向環形外腔20，一部分空氣參與燃燒，該部分空氣到達環形燃燒室的頭部后，在旋流器6內與燃料預混后流入環形燃燒室腔體10內進行燃燒；另一部分空氣分為兩股，與燃燒產物摻混后從燃燒室徑向出口流道B排出，從而確保出口溫度均勻性；一股空氣從環形外腔20的尾部經外腔摻混孔11直接進入環形燃燒室腔體10的尾部，與燃燒產物摻混；另一股空氣從環形外腔20的頭部流入環形內腔30，從環形內腔30尾部的內腔摻混孔21流入環形燃燒室腔體10的尾部，在環形燃燒室腔體10內與燃燒產物摻混。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃氣輪機的低污染環形燃燒室，其特征在于:包括由環形燃燒室外環(1)與環形燃燒室內環(2)組成的環形燃燒室腔體(10)，環形燃燒室外環(1)的外圈套設有機匣外殼(3)，機匣外殼(3)與環形燃燒室外環(1)組成環形外腔(20)；環形燃燒室內環(2)的內圈設置有排氣管(4)，環形燃燒室內環(2)與排氣管(4)組成環形內腔(30)；環形燃燒室外環(1)的尾部沿周向開設有多個外腔摻混孔(11)，外腔摻混孔(11)將環形外腔(20)的尾部與環形燃燒室腔體(10)的尾部連通；環形燃燒室內環(2)的尾部沿周向開設有多個內腔摻混孔(21)，內腔摻混孔(21)將環形燃燒室腔體(10)與環形內腔(30)的尾部連通。

【技術特征摘要】
1.一種燃氣輪機的低污染環形燃燒室，其特征在于:包括由環形燃燒室外環(1)與環形燃燒室內環(2)組成的環形燃燒室腔體(10)，環形燃燒室外環(1)的外圈套設有機匣外殼(3)，機匣外殼(3)與環形燃燒室外環(1)組成環形外腔(20)；環形燃燒室內環(2)的內圈設置有排氣管(4)，環形燃燒室內環(2)與排氣管(4)組成環形內腔(30)；環形燃燒室外環(1)的尾部沿周向開設有多個外腔摻混孔(11)，外腔摻混孔(11)將環形外腔(20)的尾部與環形燃燒室腔體(10)的尾部連通；環形燃燒室內環(2)的尾部沿周向開設有多個內腔摻混孔(21)，內腔摻混孔(21)將環形燃燒室腔體(10)與環形內腔(30)的尾部連通。2.根據權利要求1所述的燃氣輪機的低污染環形燃燒室，其特征在于:所述環形燃燒室外環(1)的尾部固定設置有端蓋(1-1)；機匣外殼(3)的尾部設有開口作為空氣進口；機匣外殼(3)的尾部與環形燃燒室外環(1)的尾部端蓋(1-1)形成尾部徑向流道(A)，尾部徑向流道(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高闖，王韋昊，黃偉光，
申請(專利權)人：上海和蘭透平動力技術有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31